高层建筑电气智能化系统的抗干扰设计与电磁兼容研究

引言：

城镇化期间，高层建筑的电气智能化系统包含电力供应，照明运作以及安全监管等大量模块功能，并做到智能化管控设备。由于其内部电气设备非常密集，电磁环境也十分繁杂，导致其工作很容易受外界电磁干扰影响，从而出现各种问题，如功能失常，信息传送中止以及潜藏危险等问题。此时针对这个高层建筑电气智能化系统展开抗干扰设计并且优化电磁兼容的研究就尤为必要，这对于保证系统的正常运作并且提升建筑总体智能化水平有着十分重要的意义。

一、高层建筑电气智能化系统的干扰源分析

1.1 内部干扰源

高层建筑电气智能化系统存在诸多干扰因素，电力电子设备（变频器、开关电源等）在运行期间会产生高频谐波。这些谐波通过供电线路流传开去，也许会对别的设备产生影响，致使通信信号失真或者误码率增大。继电器和接触器在通断操作时产生的电弧放电现象，会产生宽带电磁干扰，并且以辐射和传导的形式给外部环境带来不良影响。电气设备自身所产生的电磁辐射也是关键的内生干扰来源，计算机及其附属设备在工作状态中所释放出的强电磁场，可能会对周边的弱电系统产生明显的干扰效果。

1.2 外部干扰源

外部干扰源大致可以分为两类，一是自然因素，二是人为因素。雷电属于高层建筑常见的电磁干扰因素，它所产生的瞬态强电磁脉冲大概会通过电源线路，信号传输通道或者金属管道之类途径侵入到电气智能化系统当中，进而引发设备故障或者功能失常。人为因素包含周边高压输电线路，移动通信基站以及广播电视发射塔等设施所散发出的高功率电磁辐射，这些都是会对高层建筑中的电气智能化系统产生明显影响的要素。在城市交通系统当中，汽车和电动汽车在启动点火装置或者运行电机时，都会释放出一定的电磁能量，这种情况下，它们也会对高层建筑中的电气智能化系统产生一定程度的干扰效果。

二、高层建筑电气智能化系统的抗干扰设计

2.1 硬件屏蔽设计

硬件屏蔽技术是抑制电磁干扰的重要方法，在电气设备中有着重要的应用意义。利用金属外壳能够对电磁能量实施局部集中控制，而且可以有效地防止外部干扰向内部渗透。在高层建筑智能化电气系统当中，推荐使用具备屏蔽功能的电缆，而且要保证屏蔽层同地网之间存在良好的电气联系，这样就可以明显减小电磁噪声给信号传递带来的影响。针对那些比较关键的电气设备机房，比如计算机房，弱电间等地方，最好设立专门的电磁屏蔽室，依靠墙体，地面以及顶棚铺设金属网格或者金属板，从而形成一个封闭式的屏蔽结构，这样一来，机房内部的设备就能够得到更好的抗干扰效果。

2.2 接地优化设计

科学合理的接地设计可以给电磁干扰提供一个低阻抗的泄放通道，从而降低设备和系统受到干扰的风险。在高层建筑电气智能化领域，建议采用联合接地方案，将防雷、工作和保护接地合并到一起的综合接地网络，来改善接地效果，并且保证接地电阻小于1 欧姆。要认清各种接地线的功能特性区别，信号线、电源线和安全接地线不能混在一起，以防互相干扰。针对高频电路，可以采取多点接地的方法，缩减接地连线的长度，削减接地回路里的寄生电感，从而加强高频噪声的抑制能力。

2.3 滤波设计

滤波技术在抑制传导干扰方面有着明显的优势。在电气智能化系统当中，如果在电源输入端安装上电源滤波器，就可以有效地消除供电网络中存在的高频谐波以及噪声成分，给设备营造出一片纯净的电能环境。针对信号传输途径，按照信号频谱特性来设计相应的滤波装置（低通、高通或者带通滤波器），这样就能够大幅度地削减外部干扰信号对传输过程产生的影响，进而保证数据传输的可靠性和稳定性。采用 EMI 抑制元件（像铁氧体磁环等东西）来隔离干扰源，同样也可以有效地遏制住高频噪声蔓延的趋势。

三、高层建筑电气智能化系统的电磁兼容研究

3.1 系统间电磁兼容协调

高层建筑电气智能化系统由多个子系统组成，电磁兼容性是保障系统稳定运行的重要因素。在设计之初就应对各个子系统的电磁特性进行全面评估，并合理安排设备布局和线路走向，建议将强电设备和弱电设备分开设置，以免强电设备发出的电磁干扰影响到弱电设备。针对通信网络系统与电力系统，要保证两者线缆之间的距离足够宽敞，从而防止电力线缆产生的电磁辐射干扰通信信号，采用屏蔽、滤波以及隔离等技术手段可以有效地阻止各个子系统之间产生电磁耦合现象，进而达成整个系统达到电磁兼容的目的。

3.2 电磁兼容测试与评估

为了保证高层建筑电气智能化系统能够达到电磁兼容性要求，要创建专门的电磁兼容性检测及评定流程。此流程包含电磁发射特性量化检测和抗扰度性能综合评价两个重要环节，电磁发射测试主要针对系统或者设备向外发出的电磁干扰强度实施精确测量，然后判断其是否符合有关技术标准；抗扰度测试着重考察系统或者设备在接受外界电磁干扰时的稳定性和可靠性状况。通过进一步完善和优化电磁兼容性测试体系，我们能够更加精确地识别出系统中潜在的问题，并且能够提出更加具体和有针对性的改良方案。这样一来，就能够显著地提升系统的电磁兼容性能，确保设备在复杂的电磁环境中能够稳定运行，减少干扰，提高整体的可靠性和效率。

四、结论

高层建筑电气智能化系统的抗干扰设计和电磁兼容性改善，是保证其正常运行的关键部分。通过系统分析干扰源的特征，采用硬件屏蔽，改良接地结构，加入滤波装置等技术方法，再加上电磁兼容性测试和实验检验，可以有效地改进系统的抗干扰性能和电磁兼容性水平。在这类系统的规划和实施期间，要重视抗干扰策略的规划以及电磁兼容性评价，持续改进方案的细节并采用先进的设备，从而形成起高效的智能电力体系。随着物联网，5G 等新技术在建筑领域的普及应用，将来要加大在这些方面的理论探究和实际操作，以应对日益繁杂的电磁环境改变趋向。

参考文献：

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