屏蔽層在雷擊下通過反射、吸收電磁波以及限制電磁場傳播等機制,為電子設備提供關鍵防護,具體保護作用如下:
一、反射與吸收電磁波,降低能量侵入
反射損耗
當雷電產生的電磁波到達屏蔽層表面時,因空氣與金屬(如銅、鋁)交界面波阻抗不連續,部分電磁波能量被反射。這種反射損耗與屏蔽體材料厚度無關,僅取決于波阻抗差異,能有效減少進入設備內部的電磁能量。吸收損耗
未被反射的電磁波進入屏蔽材料后,因材料電導率或磁導率產生渦流,導致能量衰減。例如,高頻磁場屏蔽需選用高電導率材料(如銅),而低頻磁場屏蔽則需高磁導率材料(如坡莫合金),通過吸收損耗進一步削弱電磁波強度。
二、限制電磁場傳播,阻斷入侵通道
構建封閉防護空間
屏蔽層通過金屬網、箔、殼等將設備包圍,形成法拉第籠效應,阻斷雷電電磁脈沖在空間的入侵通道。例如,建筑物屋面避雷網、金屬屋面、立面金屬表面等自然構件經等電位連接后,可減少雷電感應影響。多層屏蔽增強防護
對電磁脈沖干擾敏感的電子設備(如計算機、交換機),可采用雙層屏蔽:第一層:利用建筑物鋼筋或鋼結構形成格柵型大空間屏蔽。
第二層:將設備機殼或機柜外殼接地,形成局部封閉防護。
這種結構可顯著降低雷電電磁場對設備的干擾。
三、減少電磁耦合,抑制感應電壓
抑制電感耦合
雷擊時,導體附近產生的干擾磁場會在無屏蔽層的導體上感應出電壓。屏蔽層與地之間構成環路后,感應電流產生的磁場可抵消源干擾磁場的磁通,從而抑制電感耦合效應。例如,鎧裝電纜或帶金屬屏蔽層的電纜穿金屬保護管埋地敷設,并保證兩端可靠接地,可有效減少感應電壓。防止雷電波侵入
直擊雷或雷電感應電流可能通過輸電線、通信電纜等引入建筑物。屏蔽層通過限制電磁場傳播,可減少雷電波對電力設備及用電設施的危害。例如,電源線路和數據線路套鋼管或金屬鎧裝埋地進入建筑物,埋地長度≥15m且首尾兩端接地,沖擊接地電阻≤30Ω,可顯著降低雷電波侵入風險。
四、分流雷電流,降低設備受損概率
屏蔽層分流作用
在雷擊過程中,屏蔽層可分走一部分雷電流。例如,風機除冰葉片供電電纜的屏蔽層采用雙側接地連接方式時,雷電流主要經葉片上下表面的金屬屏蔽網、引下線和供電電纜的屏蔽層泄放,屏蔽層分流比例可達雷電流的1/4,從而減少設備承受的電流沖擊。等電位連接協同防護
屏蔽層與等電位接地端子或接地帶可靠連接后,可形成低阻抗通道,使雷電流迅速導入大地。例如,金屬屏蔽網(屏蔽室)與建筑物接地系統可靠連接,可避免因暫態電位抬高導致的反擊現象,保護設備安全。


