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淺談電子衡器的防雷技術(shù)
（作者未知） 2010/5/26
淺談電子衡器的防雷技術(shù)
摘 要：電子衡器防雷技術(shù)是一個(gè)性能先進(jìn)的綜合復(fù)雜的雷電保護(hù)系統(tǒng)，主要采用了傳感器、儀表等電位保護(hù)、傳感器電流泄放通道、電源多級(jí)防雷保護(hù)，尤其是安裝防雷接地網(wǎng)等現(xiàn)代雷電防護(hù)技術(shù)。廣泛適用于電子軌道衡、電子汽車衡和高爐配料秤等。
關(guān)鍵詞：衡器；防雷技術(shù)。
一、引言
萊蕪鋼鐵集團(tuán)是全國(guó)特大型鋼鐵企業(yè)之一，其自動(dòng)化部配備各種軌道衡、電子汽車衡、高爐配料秤、電子皮帶秤、鐵水秤等100多臺(tái)，其中電子軌道衡、電子汽車衡達(dá)40多臺(tái)，承擔(dān)著萊鋼進(jìn)出口及廠內(nèi)倒運(yùn)計(jì)量任務(wù)。然而，每到夏季雷雨多發(fā)時(shí)節(jié)，都有電子衡器因遭雷擊而損壞，甚至電子衡器整體被摧毀。一次雷擊給企業(yè)造成的經(jīng)濟(jì)損失可達(dá)幾萬到幾十萬元不等，更嚴(yán)重地是使企業(yè)聲譽(yù)受損，間接損失無法估量。如在2007年的雷雨季節(jié)，電子軌道衡1#2#，因連續(xù)遭受雷擊致使2臺(tái)炎黃視訊硬盤錄像機(jī)1臺(tái)數(shù)據(jù)采集通道損壞，造成直接經(jīng)濟(jì)損失7萬多元。由于我計(jì)量模式采用遠(yuǎn)程無人值守計(jì)量方式，硬盤錄像機(jī)及數(shù)據(jù)采集通道的損壞導(dǎo)致計(jì)量的中斷，導(dǎo)致幾百節(jié)車廂的進(jìn)廠煤炭無法完成計(jì)量，致使焦化原料告急，造成的間接損失無法估計(jì)。因此，我們認(rèn)為：雷擊，既影響了衡器使用單位經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的正常進(jìn)行，使企業(yè)蒙受了間接的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)又損壞了電子衡器系統(tǒng)，給企業(yè)造成了直接的經(jīng)濟(jì)損失，所以，開展電子衡器防雷技術(shù)的研究勢(shì)在必行。
但是，電子衡器防雷技術(shù)的研究是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它需要衡器生產(chǎn)廠家和使用單位通力合作。生產(chǎn)廠家在衡器設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行防雷擊的設(shè)計(jì)；使用單位，在衡器安裝時(shí)根據(jù)本地區(qū)的雷電特點(diǎn)、安裝位置進(jìn)行防雷裝置的配置，從而保證電子衡器的安全使用。
二、電子衡器遭受雷電襲擊損壞的原理
雷電是一種自然界常見的放電現(xiàn)象，它具有極大的破壞力。自然界中常見的雷電主要有直擊雷、雷擊電磁脈沖（LEMP）和球形雷三種。當(dāng)直擊雷對(duì)地放電時(shí)，在8μs左右達(dá)到峰值，并在40μs內(nèi)完全泄放，因此，直擊雷電流具有幅值極高、頻率極高、沖擊力極強(qiáng)等特點(diǎn)，在地網(wǎng)中產(chǎn)生的電位差會(huì)損壞電器設(shè)備，甚至直接危及人的生命；雷擊電磁脈沖（LEMP）是指因直擊雷的路（雷電流引入）和場(chǎng)（空間電磁場(chǎng)）效應(yīng)，對(duì)電氣和電子設(shè)備的破壞。通過對(duì)雷擊事故分析的結(jié)果可以得出這樣一個(gè)結(jié)論：雷電造成的電子設(shè)備的損壞，90%以上是雷擊電磁脈沖造成的；球形雷是一種特殊的帶電球體，極不常見，還處于研究中。因此，主要是直擊雷、雷擊電磁脈沖作用在電子衡器上造成不同程度的破壞。
大型電子衡器一般都處于室外露天場(chǎng)所，秤臺(tái)及鋼軌等大型金屬構(gòu)件極易遭受雷電襲擊，特別容易產(chǎn)生由于電磁感應(yīng)而導(dǎo)致的浪涌電壓，因此，安裝在秤臺(tái)下的傳感器及與其相連的二次儀表和相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，很容易遭到雷電的襲擊而損壞。大多數(shù)情況下，由于傳感器彈性體與秤臺(tái)是處于電氣連通狀態(tài)的，而傳感器的彈性體與電子電路之間耐壓極限只有1KV到1.5KV，傳感器彈性體上感應(yīng)的高電壓會(huì)將傳感器的應(yīng)變片和其后的相應(yīng)電路擊穿，這就是大型電子衡器經(jīng)常因遭受雷擊而損壞的最主要的原因。
當(dāng)電子衡器遭受雷擊時(shí)，有強(qiáng)大的電流通過傳感器的彈性體，此電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強(qiáng)度足以破壞傳感器內(nèi)部應(yīng)變電路和電子電路，進(jìn)而波及到與其相連的二次儀表及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這也是大型電子衡器容易遭雷擊而損壞的原因之一；架空的供電電源也極易遭受雷電襲擊，所以架空電源也是大型電子衡器易遭雷擊而損壞的原因之一。總之，凡是與電子衡器系統(tǒng)有電路連接或信號(hào)聯(lián)系的地方，都有可能引入雷電襲擊而產(chǎn)生浪涌電壓，造成衡器系統(tǒng)損壞。
三、電子衡器防雷技術(shù)
電子衡器防雷技術(shù)是一個(gè)復(fù)雜的綜合保護(hù)系統(tǒng)，要求在防雷的同時(shí)電子衡器的計(jì)量性能不變，不能影響衡器的正常使用，這既是電子衡器防雷的關(guān)鍵、特色之處，也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，我們按照現(xiàn)代防雷技術(shù)的要求，建立“綜合防護(hù)、系統(tǒng)防護(hù)、逐級(jí)限壓”的全面防護(hù)的感念，做到：方案優(yōu)化、技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)有效、安全可靠，此外還要考慮秤體結(jié)構(gòu)的特殊性，具體的安裝位置等把雷電災(zāi)害降低到最低水平。
1、對(duì)傳感器、二次儀表等電子衡器整體的各個(gè)部分，作特殊的等電位防雷保護(hù)。等電位保護(hù)是電子衡器雷電保護(hù)系統(tǒng)的核心和根本。雷擊時(shí)，在強(qiáng)大的雷電流瀉入大地的瞬間，由于接地線存在電阻和電感，因此整體衡器系統(tǒng)對(duì)地可產(chǎn)生幾萬甚至幾十萬伏的高電位，此電位對(duì)電子衡器的各個(gè)部分甚至整體系統(tǒng)都是毀滅性的。本系統(tǒng)對(duì)整體衡器系統(tǒng)的各部位（傳感器、儀表和計(jì)算機(jī)）的各種接口均做相應(yīng)的等電位保護(hù)，使整體衡器系統(tǒng)的基礎(chǔ)電位隨地線電位的變化而變化，這就避免了雷電流產(chǎn)生的高電位對(duì)電子衡器造成的破壞。
2、切斷傳感器與秤臺(tái)的連接通道，另外提供電流的泄放通道。
（未完，下一頁）
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