礦山汽車磅秤防雷系統設計方案

上海香川衡器針對礦山汽車磅秤系統多次遭受雷擊事故的原因分析,闡述了雷電產生的機理,指出了汽車磅秤系統遭受雷擊的不同途徑,分析了雷電對汽車磅秤系統的侵害原因,總結歸納汽車磅秤系統應從直擊雷防護、電源系統與信號控制系統的雷電波侵入和感應過電壓防護、聯合接地,以及屏蔽等幾方面入手,依照有關規范規定,制訂完善的防護措施.zui大限度地避免和減少雷電災害對電子地磅系統帶來的危害.

汽車磅秤計量系統需要重點防范的雷電災害是雷電過電壓及雷電波侵入，防雷措施應在聯合接地、電源及信號避雷防護、等電位聯結、屏蔽的基礎上，認真實施各項保護措施，以提高雷電過電壓侵入及雷電電磁脈沖的綜合防御能力。

1、防雷系統的設計應滿足以下原則：

1.1保護器不影響被保護設備的正常工作；

1.2雷擊產生沖擊波時，所采用的防護器件應有低阻抗，將沖擊電流直接導入大地而不產生危險的沖擊對地電位差；　

1.3防護器件應有較高的承受沖擊能量的能力，并有規范的接地系統。

2、汽車磅秤可能遭受雷擊的途徑及方式

2.1直擊雷

直擊雷只占雷擊率的20％左右，是指閃電擊中電子地磅產生的熱效應和機械力者，以其巨大的電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波導致設備嚴重損毀，但受害范圍一般較小。

2.2雷電感應

當電子地磅鄰近有雷擊時，此時它會處在很強的瞬變的電磁場中，會感應出較大的電動勢損壞設備。另外當電子地磅上空有帶電積雨云（雷云）經過時，電子地磅的金屬結構會感應出與雷云相反的電荷而演變成較大的電動勢使其損壞設備。前者為電磁感應，后者為靜電感應，電磁感應和靜電感應通稱為雷電感應，被IEC（電工委員會）稱為“電子信息時代的一大公害"。它對設備的損壞沒有直擊雷嚴重，雷電感應有兩個重要特性就是發生的概率高和涉及面廣。

2.3雷電波侵入

電子地磅的電源傳輸線路，信號線路直接被雷擊中或雷電感應時，雷電高壓會以波的形式沿著相關線纜侵入設備造成損毀。

2.4雷電波引起地電位反擊

當電子地磅房的避雷針接閃雷電流時，雷電流經過的路徑上會產生很高的瞬時高電壓，使該路徑與周圍的金屬物體之間形成暫態的電位差。如果這種暫態電位差超過兩者的絕緣程度，將導致擊穿放電。當直擊雷在電子地磅鄰近入地時會引起設備地網電位升高，從而使設備外殼產生高電位，如果外殼與設備電源電壓之間電位差大于設備耐壓能力時，就會造成設備損壞。

3、汽車磅秤綜合防雷系統

由于該公司電子地磅位于三道幢山頂，海拔較高，地下金屬礦藏豐富，是雷暴多發區，加上地處空曠地帶，周圍沒有高大建筑物，相對比較孤立，加上電源輸送線較長，其應力部件（傳感器）、放大器和顯示設備耐壓能力低，均滿足了易落雷區的基本條件，受雷擊的概率較大，所以必須行全方的雷擊位綜合防護。

3.1直擊雷防護

直擊雷防護的目的是把閃電引導到安全的地方泄放入地，防止雷電傳導到電子地磅上，它是雷電防護的前提。其技術措施可分為接閃（避雷針），低阻值通暢的泄放雷電流（引下線，接地積）應按GB50057-942000規范中的技術要求進行施工。如果條件許可的情況下，可在電子地磅3米處設避雷單針保護，將電子地磅承載器金屬臺面及地磅房*置于避雷針的有效保護范圍之內，這樣可以大大減少雷電的沖擊。

3.2電源和信號系統的雷電防護

依據雷擊事故調查結果顯示電子地磅所遭受的雷擊絕大部分是雷電波從電源線和信號線路侵入設備造成的，所以電源和信號系統的防雷是整個防雷系統的關鍵之一。

地磅一般都處于暴露場合，因此，其應力部件（傳感器）、放大器和顯示設備以及與地磅配套使用的電腦打印機等設備很容易遭受雷電的損害。大多數情況下，地磅的損壞都是由電阻或電容耦合瞬態過電壓造成的，所有引入顯示間的供電、信號線路以及室外與地磅的應力部件（傳感器）相連接的信號線及電源線都應安裝過電壓保護裝置。

4、防雷器選型注意事項

4.1控制線入口安裝的信號避雷器

選擇這類避雷器型號時要注意參照下述技術參數，避雷器的反應動作時間小于1ns，限制電壓小于5—12伏，接入后對信號的衰減在時在0.1dB－0.5dB之間，防雷zui大通流能力為5KA。

4.2電源線處安裝電源避雷器

由于雷電沖擊波的主要能量集中在從工頻附近幾十赫茲到幾百赫茲的低端，所以雷電沖擊波能量就容易與工頻回路發生耦合、諧振，于是雷電沖擊波從電源線路進入電子設備的幾率要比從信號線中進入的幾率要高得多，據統計，約有80％的雷擊損壞電子設備的事故是由電源引入的，因此應特別加強系統中設備電源的防雷措施。所以選擇殘壓小，反應時間快的避雷器。

5、實施措施

地磅系統作為精細電子傳感系統來講，在山區多雷雨季節時，常受到雷電波的破壞，而維修時間有時又太長，往往影響正常稱重工作，因此特設計如下地磅綜合防雷方案以解用戶之難。

5.1*級電源防雷

中心室電源配電箱處加裝8/20波形20千安單相電源避雷箱，保護室內所以用電設備。

5.2第二級電源防雷

在傳感器處安裝24V直流電源避雷器，實現濾波精細保護設備，同時防止瞬間電壓波動功能。其特點是電源精細避雷保護，適用于電源線的防雷保護，具有較低的限制電壓，快速響應等特點，可防護來自傳輸線的感應雷擊或其它浪涌過電壓對被保護設備帶來的危害。

5.3控制信號線路防雷

在控制線上安裝控制線信號避雷器，選擇這類避雷器型號時要注意參照下述技術參數，避雷器的反應動作時間小于1ns，限制電壓小于5—12伏，接入后對信號的衰減在時在0.1dB－0.5dB之間，防雷zui大通流能力為5KA。　　圖1地磅系統防雷示意圖

5.4等電位連接

在磅房內敷設等電位匯流排，將室內電器設備就近與等電位匯流排可靠連接。并與地網相連接。將地磅承載器金屬面用16CM的銅線與接地網可靠連接，但不能影響地磅的準確度。

5.5屏蔽

將入戶電力線路在進入室內前，套金屬管地埋，地埋金屬管長度不得小于15米，并且金屬管兩端可靠接地，

5.6接地系統

接地系統為該磅房設備包括避雷針等防雷設施的共用接地網，地網按規范要求設計安裝，必須滿足防雷規范接地電阻R≤4Ω的要求。

6、結語

本文通過汽車磅秤可能遭受雷擊的各個途徑進行逐步分析，并根據電子地磅的特點，提出了相應的防雷技術措施和具體實施方案思路。電子地磅的防雷保護是一個比較復雜的問題，其設計應綜合考慮防直擊雷，電源系統防護，信號系統防護，均壓等電位防護，屏蔽防護五個方面，才能獲得良好的效果。