電子地磅雷電防護(hù)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(hù)靜電感應(yīng)及電感應(yīng)防護(hù)原理，深入剖析雷電入侵途徑及其防護(hù)措施與方法.

近年來(lái),隨著電子地磅在各個(gè)行業(yè)的普及和應(yīng)用,其稱(chēng)重精確度高抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)倍受人們所推崇.特別是隨著微電子信息系統(tǒng)的引入,電子地磅相關(guān)配套系統(tǒng)的集成度也越來(lái)越高,稱(chēng)重測(cè)量精度也越來(lái)越精細(xì),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(yùn)輸將不能正常運(yùn)行其直接或間接損失無(wú)法估量.現(xiàn)就電子地磅雷擊途徑及其防護(hù)措施進(jìn)行詳細(xì)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(gòu)件,如秤臺(tái)及鋼軌等極易遭受雷擊,極易由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生浪涌電壓.傳感器儀表和計(jì)算機(jī)等由于臨近秤臺(tái)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(jì)算機(jī)系統(tǒng).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(tǒng)線路,容易遭受雷電波入侵損壞電器設(shè)備和危及人身安全.通過(guò)以上地磅雷擊原因分析對(duì)雷電襲擊途徑有了比較清晰的了解,而其防雷系統(tǒng)也正是對(duì)其雷擊途徑加以防護(hù)。

2.雷電防護(hù)原理

2.1直接雷擊防護(hù)

由于電子地磅多處在空曠地帶周?chē)苌儆薪ㄖ飳?duì)其形成直擊雷防護(hù)，這就很有可能使地磅與空中帶電云團(tuán)之間產(chǎn)生放電并引起直接雷擊。為此，應(yīng)當(dāng)在地磅附近根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)置避雷針，以尖端放電效應(yīng)中和云團(tuán)中的電荷有效地保護(hù)電子稱(chēng)重系統(tǒng)，避免遭受直接雷擊，但是，避雷針只是防止雷電直接擊中計(jì)量室及附近用電設(shè)備，對(duì)于雷電波沿著架空金屬管線侵入計(jì)量室或雷電感應(yīng)引起周?chē)饘贅?gòu)件產(chǎn)生電磁感應(yīng)等非直擊雷的防護(hù)，僅是采用避雷針還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

2.2靜電感應(yīng)雷擊防護(hù)

1臺(tái)電子地磅一般有10-12個(gè)支承點(diǎn)與傳感器連接，當(dāng)雷電發(fā)生時(shí)，空中的帶電云團(tuán)同室外的秤臺(tái)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(tái)表面積聚大量與云團(tuán)極性相反的電荷，而秤臺(tái)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(shè)置大電流旁路電纜，使整個(gè)傳感器形成對(duì)地等電位狀態(tài)。基礎(chǔ)板于承重臺(tái)連接為一個(gè)等勢(shì)體，以防止感應(yīng)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(yīng)雷擊防護(hù)

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

3.具體防護(hù)措施

3.1電源線路防雷電波侵入

由于很多企業(yè)內(nèi)地磅位置往往處于門(mén)衛(wèi)或車(chē)輛進(jìn)出場(chǎng)所附近，因此，在地磅稱(chēng)重設(shè)備配電系統(tǒng)方面，大部分都采用架空線路直接引入地磅操作室，只有少數(shù)新建企業(yè)采用埋地線路敷設(shè)。因此，在對(duì)電源線路采取防雷措施時(shí)，應(yīng)首先考慮線路入戶(hù)方式，根據(jù)入戶(hù)方式的不同對(duì)應(yīng)采取不同的雷電防護(hù)等級(jí)。首先，在直擊雷非防護(hù)區(qū)或直擊雷防護(hù)區(qū)與第一防護(hù)區(qū)交界處應(yīng)安裝通過(guò)I級(jí)分類(lèi)試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器或限壓型浪涌保護(hù)器作為第一級(jí)保護(hù);第一防護(hù)區(qū)之后的各分區(qū)交界處應(yīng)安裝限壓型浪涌保護(hù)器.同時(shí),在浪涌保護(hù)器前端應(yīng)安裝過(guò)電流保護(hù)裝置 .浪涌保護(hù)器安全的數(shù)量應(yīng)根據(jù)稱(chēng)重設(shè)備的耐沖擊過(guò)電壓額定值來(lái)確定,而浪涌保護(hù)器標(biāo)稱(chēng)放電電流參數(shù)值則需根據(jù)相應(yīng)防雷技術(shù)規(guī)范來(lái)確定,一般情況下,地磅電源系統(tǒng)采用3級(jí)防雷保護(hù),第一級(jí)電源防雷模塊安裝在系統(tǒng)供電開(kāi)關(guān)后,第二級(jí)電源防雷模塊安裝在穩(wěn)壓電源前,第三級(jí)電源防雷模塊安裝在設(shè)備前.此外3級(jí)防雷保護(hù)做到共地并與秤體共地做到等電位.

3.2信號(hào)線路屏蔽接地及防雷電波侵入

一般數(shù)字式電子地磅采用RS485總線技術(shù),通過(guò)信號(hào)線纜將秤臺(tái)傳感器與稱(chēng)重設(shè)備之間進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)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(hào)接收,也保證了信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性.因此，RS485總線的信號(hào)防雷措施就顯得尤為重要.首先應(yīng)將信號(hào)傳輸線路進(jìn)行穿金屬管埋地敷設(shè),同時(shí)應(yīng)將埋地金屬管兩端與接地裝置進(jìn)行可靠連接,另外在設(shè)備輸入出端口處應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的信號(hào)浪涌保護(hù)器.

3.3秤臺(tái)防雷接地

在秤臺(tái)周?chē)鷺?gòu)建包括基礎(chǔ)在內(nèi)的防雷接地網(wǎng)(接地井),整個(gè)系統(tǒng)在秤臺(tái)附近接單接地極.這樣整體衡器系統(tǒng)只有1個(gè)基礎(chǔ)電位,并與室內(nèi)設(shè)備等電位連接器及房屋接地相連接,做到共地,當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí),此電位就會(huì)隨著接地點(diǎn)的電位起伏而變化,確保整體地磅系統(tǒng)安然無(wú)恙.

3.4相關(guān)稱(chēng)重設(shè)備等電位連接

在電子地磅附近一般設(shè)置有配套的操作室,稱(chēng)重顯示儀表、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)等設(shè)備均在其中,因此對(duì)操作室內(nèi)設(shè)備應(yīng)考慮等電位連接,利用等電位連接帶將操作室內(nèi)各設(shè)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(tǒng)的基礎(chǔ)電位隨地線電位的變化而變化,避免因某個(gè)設(shè)備由于線路產(chǎn)生高電位而影響到其他設(shè)備.室內(nèi)等電位連接網(wǎng)絡(luò)應(yīng)與室外接地系統(tǒng)進(jìn)行連接接地點(diǎn)一般不少于2處。

3.5監(jiān)控系統(tǒng)防雷設(shè)施

根據(jù)各單位管理要求，在某些單位內(nèi)地磅附近設(shè)置有監(jiān)控系統(tǒng)，那么，對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的防雷措施保護(hù)問(wèn)題也應(yīng)作為地磅防雷系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行防雷措施保護(hù)。

3.5.1監(jiān)控線路材料的防雷要求。

一般的監(jiān)控系統(tǒng)線路材料通常有3種：同軸電纜用于較近距離或室內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)；雙較線用于中距離監(jiān)控系統(tǒng)；光纜，用于遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)。針對(duì)于同軸電纜監(jiān)控系統(tǒng)的防雷通常時(shí)在監(jiān)控?cái)z像頭和監(jiān)控設(shè)備處安裝同軸型電涌保護(hù)器；同時(shí)在同軸電纜進(jìn)入室內(nèi)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(duì)于雙較線監(jiān)控系統(tǒng)的防雷，則只需要在監(jiān)控?cái)z像頭和監(jiān)控設(shè)備處安裝信號(hào)型電涌保護(hù)器；而針對(duì)于光纜監(jiān)控系統(tǒng)的防雷無(wú)需安裝電涌保護(hù)器，只需要在光纜入戶(hù)處將光纜加強(qiáng)芯進(jìn)行接地處理。 因此在對(duì)于一類(lèi)場(chǎng)所監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，應(yīng)首先考慮監(jiān)控線路材料類(lèi)型，根據(jù)材料不同選材來(lái)決定防雷措施及檢測(cè)要點(diǎn)。

3.5.2監(jiān)控設(shè)備抗雷擊電流沖擊能力。

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

4.結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(shì)必會(huì)直接或間接地影響到生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)。因此地磅的防雷系統(tǒng)的研究與應(yīng)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(yīng)當(dāng)為其繼續(xù)努力。