矿山汽车磅秤防雷系统模块设计方案

  系统多次遭受雷击事故的缘由分析,阐述了雷电产生的机理,指出了汽车磅秤系统遭受雷击的不同途径,分析了雷电对汽车磅秤系统的侵害原因,总结归纳汽车磅秤系统应从直击雷防护、电源系统与信号控制管理系统的雷电波侵入和感应过电压防护、联合接地,以及屏蔽等几方面入手,依照有关规范规定,制订完善的保护措施.zui大限度地避免和减少雷电灾害对电子地磅系统带来的危害.

  汽车磅秤计量系统要重点防范的雷电灾害是雷电过电压及雷电波侵入，防雷措施应在联合接地、电源及信号避雷防护、等电位联结、屏蔽的基础上，认真实施各项保护的方法，以提高雷电过电压侵入及雷电电磁脉冲的综合防御能力。

  1.2雷击产生冲击波时，所采用的防护器件应有低阻抗，将冲击电流直接导入大地而不产生危险的冲击对地电位差；

  直击雷只占雷击率的20％左右，是指闪电击中电子地磅产生的热效应和机械力者，以其巨大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波导致设备严重损毁，但受害范围一般较小。

  当电子地磅邻近有雷击时，此时它会处在很强的瞬变的电磁场中，会感应出较大的电动势损坏设备。另外当电子地磅上空有带电积雨云（雷云）经过时，电子地磅的金属结构会感应出与雷云相反的电荷而演变成较大的电动势使其损坏设备。前者为电磁感应，后者为静电感应，电磁感应和静电感应通称为雷电感应，被IEC（电工委员会）称为“电子信息时代的一大公害”。它对设备的损坏没有直击雷严重，雷电感应有两个重要特性就是发生的概率高和涉及面广。

  电子地磅的电源传输线路，信号线路直接被雷击中或雷电感应时，雷电高压会以波的形式沿着相关线缆侵入设备造成损毁。

  当电子地磅房的避雷针接闪雷电流时，雷电流经过的路径上会产生很高的瞬时高电压，使该路径与周围的金属物体之间形成暂态的电位差。如果这种暂态电位差超过两者的绝缘程度，将导致击穿放电。当直击雷在电子地磅邻近入地时会引起设备地网电位升高，从而使设备外壳产生高电位，如果外壳与设备电源电压之间电位差大于设备耐压能力时，就会造成设备损坏。

  由于该公司电子地磅位于三道幢山顶，海拔较高，地下金属矿藏丰富，是雷暴多发区，加上地处空旷地带，周围没有高大建筑物，相对来说还是比较孤立，加上电源输送线较长，其应力部件（传感器）、放大器和显示设备耐压能力低，均满足了易落雷区的门槛，受雷击的概率较大，所以必须行全方的雷击位综合防护。

  直击雷防护的目的是把闪电引导到安全的地方泄放入地，防止雷电传导到电子地磅上，它是雷电防护的前提。其技术措施可分为接闪（避雷针），低阻值通畅的泄放雷电流（引下线规范中的技术方面的要求进行施工。如果条件许可的情况下，可在电子地磅3米处设避雷单针保护，将电子地磅承载器金属台面及地磅房*置于避雷针的有效保护范围以内，这样做才能够大大减少雷电的冲击。

  依据雷击事故调查的最终结果显示电子地磅所遭受的雷击绝大部分是雷电波从电源线和信号线路侵入设备造成的，所以电源和信号系统的防雷是整个防雷系统的关键之一。

  地磅一般都处于暴露场合，因此，其应力部件（传感器）、放大器和显示设备和与地磅配套使用的电脑打印机等设备很容易遭受雷电的损害。大多数情况下，地磅的损坏都是由电阻或电容耦合瞬态过电压造成的，所有引入显示间的供电、信号线路以及室外与地磅的应力部件（传感器）相连接的信号线及电源线都应安装过电压保护装置。

  选择这类避雷器型号时要注意参照下述技术参数，避雷器的反应动作时间小于1ns，限制电压小于5—12伏，接入后对信号的衰减在时在0.1dB－0.5dB之间，防雷zui大通流能力为5KA。

  由于雷电冲击波的主要能量集中在从工频附近几十赫兹到几百赫兹的低端，所以雷电冲击波能量就容易与工频回路发生耦合、谐振，于是雷电冲击波从电源线路进入电子设备的几率要比从信号线中进入的几率要高得多，据统计，约有80％的雷击损坏电子设备的事故是由电源引入的，因此应特别加强系统中设备电源的防雷措施。所以最终选择残压小，反应时间快的避雷器。

  地磅系统作为精细电子传感系统来讲，在山区多雷雨季节时，常受到雷电波的破坏，而维修时间有时又太长，往往影响正常称重工作，因此特设计如下地磅综合防雷方案以解用户之难。

  中心室电源配电箱处加装8/20波形20千安单相电源避雷箱，保护室内所以用电设备。

  在传感器处安装24V直流电源避雷器，实现滤波精细保护设备，同时防止瞬间电压波动功能。其特点是电源精细避雷保护，适用于电源线的防雷保护，具有较低的限制电压，快速响应等特点，可防护来自传输线的感应雷击或其它浪涌过电压对被保护设备带来的危害。

  在控制线上安装控制线信号避雷器，选择这类避雷器型号时要注意参照下述技术参数，避雷器的反应动作时间小于1ns，限制电压小于5—12伏，接入后对信号的衰减在时在0.1dB－0.5dB之间，防雷zui大通流能力为5KA。图1地磅系统防雷示意图

  在磅房内敷设等电位汇流排，将室内电器设备就近与等电位汇流排可靠连接。并与地网相连接。将地磅承载器金属面用16CM的铜线与接地网可靠连接，但不能影响地磅的准确度。

  将入户电力线路在进入室内前，套金属管地埋，地埋金属管长度不小于15米，并且金属管两端可靠接地，

  接地系统为该磅房设备包括避雷针等防雷设施的共用接地网，地网按规范要求设计安装，一定要满足防雷规范接地电阻R≤4Ω的要求。

  本文通过汽车磅秤可能遭受雷击的各个途径进行逐步分析，并根据电子地磅的特点，提出了相应的防雷技术措施和具体实施方案思路。电子地磅的防雷保护是一个很复杂的问题，其设计应考虑防直击雷，电源系统防护，信号系统防护，均压等电位防护，屏蔽防护五个方面，才可以获得良好的效果。

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