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(yīng)及電感應(yīng)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,隨著電子地磅在各個行業(yè)的普及和應(yīng)用,其稱重精確度高抗干擾能力強等特點倍受人們所推崇.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)的集成度也越來越高,稱重測量精度也越來越精細,而隨之帶來的問題就是其抗雷擊過電壓能力的減弱.而地磅一旦遭到雷擊則事必造成貨物無法正常稱重,企業(yè)生產(chǎn)運輸將不能正常運行其直接或間接損失無法估量.現(xiàn)就電子地磅雷擊途徑及其防護措施進行詳細說明以供同行參考.

1.雷擊原因及途徑

電子地磅一般都處于室外露天場所,其大型金屬構(gòu)件,如秤臺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,無法抵抗雷電侵襲,并且波及連接的二次儀表及計算機系統(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(tǒng)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圍，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(yīng)當在地磅附近根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)置避雷針，以尖端放電效應(yīng)中和云團中的電荷有效地保護電子稱重系統(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量室及附近用電設(shè)備，對于雷電波沿著架空金屬管線侵入計量室或雷電感應(yīng)引起周圍金屬構(gòu)件產(chǎn)生電磁感應(yīng)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(yīng)雷擊防護

1臺電子地磅一般有10-12個支承點與傳感器連接，當雷電發(fā)生時，空中的帶電云團同室外的秤臺之間雖然沒有產(chǎn)生直接雷擊，但通過靜電耦合會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，使整個傳感器形成對地等電位狀態(tài)。基礎(chǔ)板于承重臺連接為一個等勢體，以防止感應(yīng)電流從傳感器上經(jīng)過而造成傳感器損壞。

2.3電磁感應(yīng)雷擊防護

當空中雷擊時，帶異性電荷云團間產(chǎn)生強烈放電，會產(chǎn)生高強度的瞬變電磁場，使其涉及的導(dǎo)體上產(chǎn)生很大的感應(yīng)電動勢，從而損壞稱重儀表、計算機硬件系統(tǒng)的元器件。因此，雷電通過擊中電源線、信號線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(shè)備受到瞬間過電壓而遭到破壞。

3.具體防護措施

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衛(wèi)或車輛進出場所附近，因此，在地磅稱重設(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，在對電源線路采取防雷措施時，應(yīng)首先考慮線路入戶方式，根據(jù)入戶方式的不同對應(yīng)采取不同的雷電防護等級。首先，在直擊雷非防護區(qū)或直擊雷防護區(qū)與第一防護區(qū)交界處應(yīng)安裝通過I級分類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(qū)之后的各分區(qū)交界處應(yīng)安裝限壓型浪涌保護器.同時,在浪涌保護器前端應(yīng)安裝過電流保護裝置 .浪涌保護器安全的數(shù)量應(yīng)根據(jù)稱重設(shè)備的耐沖擊過電壓額定值來確定,而浪涌保護器標稱放電電流參數(shù)值則需根據(jù)相應(yīng)防雷技術(shù)規(guī)范來確定,一般情況下,地磅電源系統(tǒng)采用3級防雷保護,第一級電源防雷模塊安裝在系統(tǒng)供電開關(guān)后,第二級電源防雷模塊安裝在穩(wěn)壓電源前,第三級電源防雷模塊安裝在設(shè)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),通過信號線纜將秤臺傳感器與稱重設(shè)備之間進行連接實現(xiàn)信號的遠距離傳輸,這樣在一定程度上不但解決了多路稱重傳感器的信號接收,也保證了信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性.因此，RS485總線的信號防雷措施就顯得尤為重要.首先應(yīng)將信號傳輸線路進行穿金屬管埋地敷設(shè),同時應(yīng)將埋地金屬管兩端與接地裝置進行可靠連接,另外在設(shè)備輸入出端口處應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的信號浪涌保護器.

3.3秤臺防雷接地

在秤臺周圍構(gòu)建包括基礎(chǔ)在內(nèi)的防雷接地網(wǎng)(接地井),整個系統(tǒng)在秤臺附近接單接地極.這樣整體衡器系統(tǒng)只有1個基礎(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,當發(fā)生雷擊時,此電位就會隨著接地點的電位起伏而變化,確保整體地磅系統(tǒng)安然無恙.

3.4相關(guān)稱重設(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,稱重顯示儀表、打印機、計算機等設(shè)備均在其中,因此對操作室內(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)進行連接接地點一般不少于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，對于監(jiān)控系統(tǒng)的防雷措施保護問題也應(yīng)作為地磅防雷系統(tǒng)來進行防雷措施保護。

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，用于遠距離或超遠距離監(jiān)控系統(tǒng)。針對于同軸電纜監(jiān)控系統(tǒng)的防雷通常時在監(jiān)控攝像頭和監(jiān)控設(shè)備處安裝同軸型電涌保護器；同時在同軸電纜進入室內(nèi)處將電纜屏蔽金屬層與建筑物接地裝置進行等電位連接；針對于雙較線監(jiān)控系統(tǒng)的防雷，則只需要在監(jiān)控攝像頭和監(jiān)控設(shè)備處安裝信號型電涌保護器；而針對于光纜監(jiān)控系統(tǒng)的防雷無需安裝電涌保護器，只需要在光纜入戶處將光纜加強芯進行接地處理。 因此在對于一類場所監(jiān)控系統(tǒng)進行檢測工作時，應(yīng)首先考慮監(jiān)控線路材料類型，根據(jù)材料不同選材來決定防雷措施及檢測要點。

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，都會導(dǎo)致電路板擊穿甚至燒毀。因此，在對監(jiān)控設(shè)備防雷電波侵入設(shè)施檢測時，應(yīng)首先考慮到監(jiān)控系統(tǒng)線路入戶方式，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

隨著國家經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展要求，科學(xué)技術(shù)將涉及到各個行業(yè)和領(lǐng)域，而地磅作為科技發(fā)展的代表性事物勢必會直接或間接地影響到生產(chǎn)運輸?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題，而作為一名防雷工作者還應(yīng)當為其繼續(xù)努力。