3.3 Экранирования помещений

Техническое руководство

     Токи молнии и связанное с ними электромагнитное поле представляют собой первичный источник помех для электронных устройств, требующих защиты (поскольку каждый проводник с током образует вокруг себя электромагнитное поле). При помощи экранирования защищаются помещения, где находятся важное и чувствительное оборудование, центры обработки данных, системы управления и т.п. Расчет, описанный в ДСТУ EN 62305-4, основан на предположениях и оценках комплексного распределения магнитного поля внутри сетчатого экрана.
     Принцип работы сетчатого экрана показан на рис. 3.3.1. Расчет учитывает связь магнитного поля каждого проводника в сетчатом экране с токами во всех остальных проводниках, включая смоделированный канал молнии.

     Защитный эффект сетчатых экранов в случае прямого удара молнии можно рассчитать по формуле напряженности магнитного поля в защищаемом помещении:

     где:

Н₁ – напряженность магнитного поля в определенной точке пространства защищаемой зоны LPZ1 относительно LPZ 0-А (А/м);
d_r – кратчайшее расстояние между защищаемой точкой пространства и крышей экранированного помещения (м);
d_w – кратчайшее расстояние между защищаемой точкой пространства и стеной (м);
W_m – размер сетки экрана (м);
i₀ – ток молнии в незащищенной зоне LPZ 0-А (А);
k_h – коэффициент конфигурации (типичный kh = 0.01 (1/√м) ).

     Если экран выполнен в соответствии с пунктом 5.2 стандарта ДСТУ EN 62305-4, уровень магнитного поля Н₁ должен быть в 2 раза меньше по сравнению с Н₀ в незащищенной зоне LPZ 0-А.
     Внутренние электронные системы должны устанавливаться только в зоне безопасности, на соответствующем расстоянии dS от экрана. Это расстояние можно определить по приближенной формуле:

     где

S_F – коэффициент экранирования в дБ (табл. 3.4);
W_m – размер сетки экрана (м).

     При этом экспериментальные данные показывают, что реальная напряженность магнитного поля вблизи от экрана меньше, чем результат уравнения выше.

     r_c – радиус проводника, из которого сделан экран.

     Для примера рассмотрим несколько экранов из стальной сетки:

     Защитный эффект сетчатых экранов в случае близкого удара молнии определяется через уровень магнитного поля Н₀, действующего на объект в незащищенной зоне LPZ 0-А:

     где:

I₀ – ток молнии (А);
S_a – это расстояние между точкой удара и точкой, где меряется уровень поля (м).

     Уменьшение напряженности поля с уровня H₀ до уровня H₁ внутри защищаемой зоны LPZ 1 можно получить, используя значение коэффициента экранирования S_F (табл. 3.3.1).

     Благодаря этому можно определить безопасное расстояние от экрана внутри экранированного помещения:

     Для получения более подробной информации о расчете напряженности магнитного поля внутри сетчатых экранов – см. ДСТУ EN 62305-4.
     Значения, рассчитанные для магнитного поля, справедливы для уровня безопасности _VS внутри экранированного помещения, которые определяются безопасным расстоянием dS. Расчеты учитывают максимальные значения напряженности магнитного поля непосредственно в структуре сетки (поскольку формулы имеют приближенный характер). Защищаемое оборудование должно устанавливаться только в этом объеме V_S.
     В качестве экранирующих средств от воздействия электромагнитных полей могут использоваться металлические элементы строительных конструкций, арматура, трубопроводные системы и т.п. Совместное использование этих конструкций с дополнительным экранированием создает эффективный защитный экран. Практика показывает, что экранирование строительных конструкций может уменьшить уровень напряженности магнитного поля примерно в 2 раза.
     Обеспечения оптимальной защиты от электромагнитных воздействий молнии на электронные системы с минимальными затратами может быть достигнуто только в случае комплексного проектирования здания. Только в таком случае строительные компоненты (арматура, металлические балки и т.п.) могут быть интегрированы в общую систему защиты от электромагнитных импульсов.