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                              地磅綜合防雷技術措施
                              發布時間:2022-07-04   點擊次數:56次

                              電子地磅秤在工廠、礦山大型計量場合、高速公路車輛超載計量復合工作中的應用越來越普遍,然而,由于其系 統采用的壓力傳感器、信號放大器、工控計算機抗過電壓能力差,工作原理也鮮為人知,因而在雷雨季節時常出現雷擊事故。

                              文章介紹在電子地磅秤方面的一些雷電防護實踐經驗。

                              1、前言

                              隨著微電子技術和國民經濟的迅速發展,電 子地磅秤在大型計量場所得到愈來愈多的應用 (如工廠大型進出貨物計量、高速公路車輛超載計 量檢查、電廠汽車進煤計量等),已經完全取代傳 統的機械式地磅秤。然而,在電子地磅秤的使用 中發現,盡管其相對于機械式地磅秤計量準確、機 械故障少,但出現電氣故障后將使整個系統癱瘓。 電子地磅秤是以一個微處理器為核心的單片機, 抗過電壓、過電流能力差,電子地磅秤壓力傳感器 部分又在室外,因而時常遭受雷電感應電磁脈沖 的危害,造成系統癱瘓。如2006年7月,荔波縣 某煤礦電子地磅秤遭受雷擊,直接經濟損失就達5 萬元人民幣;2006年3月貴陽某大型企業電子地 磅秤遭受雷擊,當時直接經濟損失即達7萬元人 民幣。目前,多數人對于電子地磅秤的工作原理 還比較生疏,本文簡要介紹電子地磅衡器系統的 同時,對系統的雷電防護必要措施作一些技術說明。

                              2、電子地磅秤結構簡介

                              電子地磅秤系統主要由橋秤板面、稱重壓力 傳感器、前端信號放大器、稱重數據處理器、重量 顯示器、打印設備等組成。其中稱重壓力傳感器、 前端信號放大器在室外橋秤下,稱重數據處理器、 重量顯示器、打印設備在室內。

                              圖1電子地磅秤系統組成示意框圖 工作原理是:系統接通220V交流工作電源 后,電子地磅衡器系統清零,稱重數據處理器送出 勵磁信號通過前端放大處理到壓力傳感器,當車 載貨物經過或停在橋秤上時,壓力傳感器送出毫 安級的模擬信號回前端放大器,信號放大后再送 回室內稱重數據處理器處理換算成相應重量顯 示,需要打印時,通過打印機輸出。

                              電子地磅秤使用220V50Hz交流市電,信號處 理部分弱電設備的工作電壓一般在5?18V,工作 電流多為毫安級;兩根勵磁信號線、兩條反饋信號 線、兩條測量信號線共6根數據信號線。根據廠 家設備要求,系統接地電阻應<4Q。

                              3、電子地磅秤遭受雷擊原因分析

                              3. 1地電位反擊

                              地電位不平衡造成地電位反擊的事例占多 數。在調查的所有電子地磅秤使用單位中,無一 家按照GB50057 - 94 (2000)《建筑物防雷設計規 范域GB50343 - 2004《建筑物電子信息系統防雷 技術規范》相關規定,采用聯合接地或暫態聯合接 地,僅僅將前端放大器和橋秤支架接地,也未與建筑物防雷地連接,兩者相距最遠均< 10m,存在建設之初就埋下雷擊事故隱患。

                              3.2球型閃電

                              球型閃電的直接雷很難預以防護,它是一種帶 有大量電荷等離子體,觸及物體時通過瞬間的放電 將電器設備燒毀,通過安裝避雷針和布設避雷帶也 很難消除其危害。盡管球型閃電的形成的幾率很 低,造成的雷擊事故相對較少,但在調查過程中也 發現過球型閃電接觸稱重橋秤后將電子衡器系統 擊壞報廢的情況。

                              3. 3電源線路、信號線路雷電波侵入

                              所有電子地磅秤使用單位的220V電源線路、 信號線路都未安裝相應的電涌保護器,也未做線路 (特別是信號線路)屏蔽處理,經調查:幾乎所有的 使用單位的電子衡器系統均遭受過雷擊事故。

                              3.4接地隱患

                              由于電子地磅秤組成比較簡單,而且設備基本在 室內,即使稱重橋秤在室外,也有遮雨金屬棚防雨,因 此,幾乎所有使用單位只是根據設備說明做個簡單接 地處理,而且都未做接地測試。經過檢查,電子地磅 秤普遍存在著接地電阻偏大(最大達27Q )、接地導線 面積偏小侈數采用2. 5mm2單芯銅線)、未進行有效 等電位連接處理等一系列不安全隱患。

                              4、雷電防護技術標準

                              正確參照技術標準相關規定是有效設計防雷 措施的前提,按照電子地磅秤工作原理和設備性 質,該系統基本屬于建筑物內電子信息系統特點, 電子地磅秤系統雷電防護主要應參照GB50057 - 94 (2000) ?建筑物防雷設計規范》GB50343 - 2004 《建筑物電子信息系統防雷技術規范》外,還應遵守 下列標準圖集:99(03)D501 —1?建筑物防雷設施安 裝》、02D501 — 2<等電位連接安裝》、03D501 — 4<接 地裝置安裝》,按照圖集要求施工。

                              5、電子地磅秤防雷措施

                              由于電子地磅秤電子系統基本處于室內,除在 直接雷擊防護措施符合要求的場合外,一般情況下 可以不考慮直接雷擊防護。因此主要考慮設計、完 善弱電系統防雷措施一一電涌保護、等電位連接、 接地處理。

                              電涌保護器(SPD)的正確使用和安裝,是整個 防雷系統中的重要環節,電子衡器系統防雷擊保護 中的SPD使用,應主要從兩個方面來考慮,一是控 制室內的保護,應從供電系統保護和由傳感裝置傳 輸的信號以及與外部連接的傳輸信號和監控信號 等方面綜合加以考慮。

                              5. 1電源線路

                              對供電系統而言應采取三級防護,第一級以采 用開關式SPD以進行大電流泄放為宜,通流容量> 80KA;第二級采用限壓型SPD進行泄放,通流容量 > 80KA;第三級推薦使用串聯式電涌保護器 (SPD)。安裝位置和方法的正確與否直接關系到電 涌保護器的泄放效果,因此,第一級與第二級的安 裝距離應在10m以上,后兩級的安裝距離應<5m。 其它與外部相連的信號通訊傳輸線路均應加裝專用 SPD。

                              5.2信號線路

                              首先用金屬管或金屬線槽進行屏蔽處理,其 次,電子部件傳感器加裝專用SPD保護裝置,方能 起到良好的效果。由于電子地磅秤弱電設備的工作電壓只有5-12V,工作電流也多為毫安級的,選 型和安裝必須仔細進行現場考察,信號線路電涌保 護器目前僅有國外PHOENK和OBO兩家,而且價 格較高,國內也僅有一兩家生產,安裝時一定注意 連接可靠,否則可能影響保護效果。

                              5.3等電位連接

                              室內部分:由于電子地磅秤電子系統設備較少且集中,與室外信號連接僅六根信號線,故采用S型等電位連接方式,等電位連接端子采用50 X5 X300 扁銅,信號地、保護地、信號線路屏蔽鋼管接地均采 用>6mm2多芯銅線與等電位連接端子相聯,接地 引入線采用>16mm2多芯銅線與接地裝置相聯。

                              室外部分:主要在橋秤地點,采用50 X5 X300 扁銅做等電位連接端子,橋秤鋼板、前端放大器外 殼、信號SPD、壓力傳感器信號地、信號線路屏蔽鋼 管接地均采用>6mm2多芯銅線與等電位連接端子 相聯,并對地磅本身進行多點(不少于4點)均衡接 地,接地引入線采用>16mm2多芯銅線與接地裝置相聯。

                              5.4接地

                              對于電子地磅秤電子系統,應采用聯合接地方式:建筑物防雷地、室內等電位連接接地、室外等電 位連接接地共用接地裝置,室外部分距離室內部分 接地裝置較遠時,可利用信號線路金屬屏蔽管做連 接導體,達到聯合接地效果。根據GB50343 GB/T 2887 -2000<電子計算機場地通用規范》,系統聯合接地 接地電阻應<4Q。

                              6、結束語

                              電子地磅秤電子系統基本不考慮直接雷擊危害,但由于系統本身信號比較微弱,接口及其芯片抗沖擊能力非常差,設計、現場安裝人員需要較為專業的技術人員才能進行,加之電子地磅秤信號部 分避雷器需要特殊定做生產,所以一直是個防雷難點。但只要不斷豐富自己的知識,努力提高技術水平,充分了解保護對象的工作原理、結構,按照雷電 防護的基本原理,就能采取合理的措施,有效的減小雷電災害損失。

                              上海亨托實業有限公司

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