電子地磅雷電防護原理及措施

闡述電子地磅組成及原理分析雷擊事故成因與途徑，介紹直擊雷防護靜電感應及電感應防護原理，深入剖析雷電入侵途徑及其防護措施與方法.

近年來(lái),隨著(zhù)電子地磅在各個(gè)行業(yè)的普及和應用,其稱(chēng)重精確度高抗干擾能力強等特點(diǎn)倍受人們所推崇.特別是隨著(zhù)微電子信息系統的引入,電子地磅相關(guān)配套系統的集成度也越來(lái)越高,稱(chēng)重測量精度也越來(lái)越精細,而隨之帶來(lái)的問(wèn)題就是其抗雷擊過(guò)電壓能力的減弱.而地磅一旦遭到雷擊則事必造成貨物無(wú)法正常稱(chēng)重,企業(yè)生產(chǎn)運輸將不能正常運行其直接或間接損失無(wú)法估量.現就電子地磅雷擊途徑及其防護措施進(jìn)行詳細說(shuō)明以供同行參考.

1.雷擊原因及途徑

電子地磅一般都處于室外露天場(chǎng)所,其大型金屬構件,如秤臺及鋼軌等極易遭受雷擊,極易由于電磁感應而產(chǎn)生浪涌電壓.傳感器儀表和計算機等由于臨近秤臺或與之連接,容易受到雷擊而損壞.傳感器彈性體及電路耐壓1.0-1.5Kv,無(wú)法抵抗雷電侵襲,并且波及連接的二次儀表及計算機系統.此外,由于地處空曠地帶往往采用架空方式引入電子地磅的供配電系統線(xiàn)路,容易遭受雷電波入侵損壞電器設備和危及人身安全.通過(guò)以上地磅雷擊原因分析對雷電襲擊途徑有了比較清晰的了解,而其防雷系統也正是對其雷擊途徑加以防護。

2.雷電防護原理

2.1直接雷擊防護

由于電子地磅多處在空曠地帶周?chē)?，很少有建筑物對其形成直擊雷防護，這就很有可能使地磅與空中帶電云團之間產(chǎn)生放電并引起直接雷擊。為此，應當在地磅附近根據現場(chǎng)實(shí)際情況設置避雷針，以尖端放電效應中和云團中的電荷有效地保護電子稱(chēng)重系統，避免遭受直接雷擊，但是，避雷針只是防止雷電直接擊中計量室及附近用電設備，對于雷電波沿著(zhù)架空金屬管線(xiàn)侵入計量室或雷電感應引起周?chē)饘贅嫾a(chǎn)生電磁感應等非直擊雷的防護，僅是采用避雷針還是遠遠不夠的。

2.2靜電感應雷擊防護

1臺電子地磅一般有10-12個(gè)支承點(diǎn)與傳感器連接，當雷電發(fā)生時(shí)，空中的帶電云團同室外的秤臺之間雖然沒(méi)有產(chǎn)生直接雷擊，但通過(guò)靜電耦合會(huì )使秤臺表面積聚大量與云團極性相反的電荷，而秤臺支承點(diǎn)則是靜電電荷泄放的主要通道，因此，必須在傳感器的上下端設置大電流旁路電纜，使整個(gè)傳感器形成對地等電位狀態(tài)?；A板于承重臺連接為一個(gè)等勢體，以防止感應電流從傳感器上經(jīng)過(guò)而造成傳感器損壞。

2.3電磁感應雷擊防護

當空中雷擊時(shí)，帶異性電荷云團間產(chǎn)生強烈放電，會(huì )產(chǎn)生高強度的瞬變電磁場(chǎng)，使其涉及的導體上產(chǎn)生很大的感應電動(dòng)勢，從而損壞稱(chēng)重儀表、計算機硬件系統的元器件。因此，雷電通過(guò)擊中電源線(xiàn)、信號線(xiàn)和雷電的電磁脈沖的影響所產(chǎn)生的電涌，可以使計算機、儀器儀表等電子設備受到瞬間過(guò)電壓而遭到破壞。

3.具體防護措施

3.1電源線(xiàn)路防雷電波侵入

由于很多企業(yè)內地磅位置往往處于門(mén)衛或車(chē)輛進(jìn)出場(chǎng)所附近，因此，在地磅稱(chēng)重設備配電系統方面，大部分都采用架空線(xiàn)路直接引入地磅操作室，只有少數新建企業(yè)采用埋地線(xiàn)路敷設。因此，在對電源線(xiàn)路采取防雷措施時(shí)，應首先考慮線(xiàn)路入戶(hù)方式，根據入戶(hù)方式的不同對應采取不同的雷電防護等級。首先，在直擊雷非防護區或直擊雷防護區與第一防護區交界處應安裝通過(guò)I級分類(lèi)試驗的浪涌保護器或限壓型浪涌保護器作為第一級保護;第一防護區之后的各分區交界處應安裝限壓型浪涌保護器.同時(shí),在浪涌保護器前端應安裝過(guò)電流保護裝置 .浪涌保護器安全的數量應根據稱(chēng)重設備的耐沖擊過(guò)電壓額定值來(lái)確定,而浪涌保護器標稱(chēng)放電電流參數值則需根據相應防雷技術(shù)規范來(lái)確定,一般情況下,地磅電源系統采用3級防雷保護,第一級電源防雷模塊安裝在系統供電開(kāi)關(guān)后,第二級電源防雷模塊安裝在穩壓電源前,第三級電源防雷模塊安裝在設備前.此外3級防雷保護做到共地并與秤體共地做到等電位.

3.2信號線(xiàn)路屏蔽接地及防雷電波侵入

一般數字式電子地磅采用RS485總線(xiàn)技術(shù),通過(guò)信號線(xiàn)纜將秤臺傳感器與稱(chēng)重設備之間進(jìn)行連接實(shí)現信號的遠距離傳輸,這樣在一定程度上不但解決了多路稱(chēng)重傳感器的信號接收,也保證了信號傳輸的穩定性和可靠性.因此，RS485總線(xiàn)的信號防雷措施就顯得尤為重要.首先應將信號傳輸線(xiàn)路進(jìn)行穿金屬管埋地敷設,同時(shí)應將埋地金屬管兩端與接地裝置進(jìn)行可靠連接,另外在設備輸入出端口處應設置相應的信號浪涌保護器.

3.3秤臺防雷接地

在秤臺周?chē)鷺嫿òɑA在內的防雷接地網(wǎng)(接地井),整個(gè)系統在秤臺附近接單接地極.這樣整體衡器系統只有1個(gè)基礎電位,并與室內設備等電位連接器及房屋接地相連接,做到共地,當發(fā)生雷擊時(shí),此電位就會(huì )隨著(zhù)接地點(diǎn)的電位起伏而變化,確保整體地磅系統安然無(wú)恙.

3.4相關(guān)稱(chēng)重設備等電位連接

在電子地磅附近一般設置有配套的操作室,稱(chēng)重顯示儀表、打印機、計算機等設備均在其中,因此對操作室內設備應考慮等電位連接,利用等電位連接帶將操作室內各設備采用星形連接網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行可靠連接,使整體地磅系統的基礎電位隨地線(xiàn)電位的變化而變化,避免因某個(gè)設備由于線(xiàn)路產(chǎn)生高電位而影響到其他設備.室內等電位連接網(wǎng)絡(luò )應與室外接地系統進(jìn)行連接接地點(diǎn)一般不少于2處。

3.5監控系統防雷設施

根據各單位管理要求，在某些單位內地磅附近設置有監控系統，那么，對于監控系統的防雷措施保護問(wèn)題也應作為地磅防雷系統來(lái)進(jìn)行防雷措施保護。

3.5.1監控線(xiàn)路材料的防雷要求。

一般的監控系統線(xiàn)路材料通常有3種：同軸電纜用于較近距離或室內監控系統；雙較線(xiàn)用于中距離監控系統；光纜，用于遠距離或超遠距離監控系統。針對于同軸電纜監控系統的防雷通常時(shí)在監控攝像頭和監控設備處安裝同軸型電涌保護器；同時(shí)在同軸電纜進(jìn)入室內處將電纜屏蔽金屬層與建筑物接地裝置進(jìn)行等電位連接；針對于雙較線(xiàn)監控系統的防雷，則只需要在監控攝像頭和監控設備處安裝信號型電涌保護器；而針對于光纜監控系統的防雷無(wú)需安裝電涌保護器，只需要在光纜入戶(hù)處將光纜加強芯進(jìn)行接地處理。 因此在對于一類(lèi)場(chǎng)所監控系統進(jìn)行檢測工作時(shí)，應首先考慮監控線(xiàn)路材料類(lèi)型，根據材料不同選材來(lái)決定防雷措施及檢測要點(diǎn)。

3.5.2監控設備抗雷擊電流沖擊能力。

為了提高監控系統的高清晰和低失真，監控設備生產(chǎn)廠(chǎng)家在設備內部電路板上采用了很多大規模和超大規模集成電路，而這也大大降低了抗雷電流能力。一般情況下，如果線(xiàn)路產(chǎn)生高出正常額定電壓幾伏特至十幾伏特，都會(huì )導致電路板擊穿甚至燒毀。因此，在對監控設備防雷電波侵入設施檢測時(shí)，應首先考慮到監控系統線(xiàn)路入戶(hù)方式，以及供配電系統供電形式，然后，應查看監控設備耐沖擊電壓能力等相關(guān)要求。

4.結束語(yǔ)

隨著(zhù)國家經(jīng)濟建設發(fā)展要求，科學(xué)技術(shù)將涉及到各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，而地磅作為科技發(fā)展的代表性事物勢必會(huì )直接或間接地影響到生產(chǎn)運輸等環(huán)節。因此地磅的防雷系統的研究與應用將是今后工作中亟待解決的重要問(wèn)題，而作為一名防雷工作者還應當為其繼續努力。