一、引言
萊蕪鋼鐵集團是全國特大型鋼鐵企業(yè)之一，其自動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，其中電子軌道衡、電子汽車衡達40多臺，承擔(dān)著萊鋼進出口及廠內(nèi)倒運計量任務(wù)。然而，每到夏季雷雨多發(fā)時節(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)濟損失可達幾萬到幾十萬元不等，更嚴(yán)重地是使企業(yè)聲譽受損，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臺炎黃視訊硬盤錄像機1臺數(shù)據(jù)采集通道損壞，造成直接經(jīng)濟損失7萬多元。由于我計量模式采用遠程無人值守計量方式，硬盤錄像機及數(shù)據(jù)采集通道的損壞導(dǎo)致計量的中斷，導(dǎo)致幾百節(jié)車廂的進廠煤炭無法完成計量，致使焦化原料告急，造成的間接損失無法估計。因此，我們認為：雷擊，既影響了衡器使用單位經(jīng)營活動的正常進行，使企業(yè)蒙受了間接的經(jīng)濟損失，同時又損壞了電子衡器系統(tǒng)，給企業(yè)造成了直接的經(jīng)濟損失，所以，開展電子衡器防雷技術(shù)的研究勢在必行。
但是，電子衡器防雷技術(shù)的研究是一項復(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)計時，進行防雷擊的設(shè)計；使用單位，在衡器安裝時根據(jù)本地區(qū)的雷電特點、安裝位置進行防雷裝置的配置，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)直擊雷對地放電時，在8μs左右達到峰值，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、沖擊力極強等特點，在地網(wǎng)中產(chǎn)生的電位差會損壞電器設(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（空間電磁場）效應(yīng)，對電氣和電子設(shè)備的破壞。通過對雷擊事故分析的結(jié)果可以得出這樣一個結(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所，秤臺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，安裝在秤臺下的傳感器及與其相連的二次儀表和相應(yīng)的計算機系統(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是處于電氣連通狀態(tài)的，而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)的高電壓會將的應(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，有強大的電流通過傳感器的彈性體，此電流產(chǎn)生的電磁場強度足以破壞傳感器內(nèi)部應(yīng)變電路和電子電路，進而波及到與其相連的二次儀表及計算機系統(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?？傊彩桥c電子衡器系統(tǒng)有電路連接或信號聯(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)是一個復(fù)雜的綜合保護系統(tǒng)，要求在防雷的同時電子衡器的計量性能不變，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)計的難點，我們按照現(xiàn)代防雷技術(shù)的要求，建立“綜合防護、系統(tǒng)防護、逐級限壓”的全面防護的感念，做到：方案優(yōu)化、技術(shù)合理、經(jīng)濟有效、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、對傳感器、二次儀表等電子衡器整體的各個部分，作特殊的等電位防雷保護。等電位保護是電子衡器雷電保護系統(tǒng)的核心和根本。雷擊時，在強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)對地可產(chǎn)生幾萬甚至幾十萬伏的高電位，此電位對電子衡器的各個部分甚至整體系統(tǒng)都是毀滅性的。本系統(tǒng)對整體衡器系統(tǒng)的各部位（傳感器、儀表和計算機）的各種接口均做相應(yīng)的等電位保護，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)生的高電位對電子衡器造成的破壞。
2、切斷與秤臺的連接通道，另外提供電流的泄放通道。
只做等電位保護還不夠，還必須切斷傳感器與秤臺的電氣連接。將傳感器輸出端加分流裝置，與秤體連接接地，當(dāng)有雷電流時，通過分流裝置，使得雷電流不經(jīng)過傳感器瀉入大地，從而避免了雷電流產(chǎn)生的電磁場對傳感器的破壞。
3、供電系統(tǒng)做多級防雷保護。
對二次儀表及計算機系統(tǒng)的供電系統(tǒng)采用多級防雷保護，進行等電位連接，然后將接到接地極。電子衡器系電源統(tǒng)采用三級防雷保護，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，此外三級防雷保護做到共地，并與秤體共地，做到等電位。
4、在秤臺周圍（包括秤臺基礎(chǔ)）構(gòu)建防雷接地網(wǎng)（接地井）。
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)只有一個基礎(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(dāng)發(fā)生雷擊時，此電位就會隨著接地點的電位起伏而變化，確保整體電子衡器系統(tǒng)安然無恙。
5、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)防雷保護
由于萊鋼集團自動化部電子衡器計量實現(xiàn)遠程無人值守，其“眼睛”就是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，所以對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的防雷保護也是非常重要。根據(jù)現(xiàn)場需要及監(jiān)控系統(tǒng)的特點，對硬盤錄像機、交換機等設(shè)備做到等電位連接，對視頻信號、控制信號等安裝防雷模塊，并作等電位連接。
四、電子信息系統(tǒng)綜合防雷技術(shù)
二十世紀(jì)五十年代以后，由于大量電子設(shè)備尤其是微電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，的集成化、小型化水平不斷提高，而其耐過壓水平、耐過流、抗雷電電磁脈沖的能力大大降低。國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)將各種類型的電子系統(tǒng)，如計算機、通信設(shè)備、工業(yè)和商業(yè)自動化控制系統(tǒng)等歸為信息系統(tǒng)。
電子信息系統(tǒng)綜合雷電防護原則：整體設(shè)計，綜合治理，系統(tǒng)實施。
信息系統(tǒng)的防雷及過電壓保護是一種系統(tǒng)工程，必須貫徹整體防護的思想，綜合運用分流（泄流）、均壓（等電位）、屏蔽、接地和保護等各項技術(shù)，構(gòu)成一個完整的防護體系，才能取得最佳效果。電子衡器防雷技術(shù)正是按照這一要求進行設(shè)計的。
由于電子衡器防雷系統(tǒng)按照現(xiàn)代防雷技術(shù)的要求，結(jié)合電子衡器的結(jié)構(gòu)原理，衡器安裝現(xiàn)場地狀況，按照設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采取了“綜合防護、系統(tǒng)防護、逐級降壓”的設(shè)計方法，所以它具有規(guī)范性、可靠性和先進性。
五、結(jié)束語
電子衡器防雷技術(shù)是一個性能先進的綜合復(fù)雜的雷電保護系統(tǒng)，對受保護的電子衡器系統(tǒng)不做任何改動，不影響衡器的計量性能。當(dāng)有雷電襲擊時不用停電，電子衡器（包括動、靜態(tài)電子軌道衡、電子汽車衡，高爐秤、配料秤、皮帶秤等各種電子衡器系統(tǒng)）能夠正常計量，并根據(jù)其所處雷區(qū)的雷電特點，選用不同的設(shè)計方案。
參考資料：
〔1〕《國際建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》IEC1024-1，1990.
〔2〕《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94（2000年版）.
〔3〕《計算機信息系統(tǒng)雷電電磁脈沖安全防護規(guī)范》.GA267-2000.
〔4〕《電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗》GB/T17626.5-1999.
〔5〕《電子秤技術(shù)》施漢謙、宋文敏，中國計量出版社，1991年9月第1版.
〔6〕《雷擊電磁脈沖的防護.2屏蔽、等電位及連接》 GB19271.2-2005.
〔7〕《控制工程中的抗干擾技術(shù)》.徐義亨.編著.浙江中控2007.7.
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