某工廠的汽車(chē)衡處于室外露天場(chǎng)所，計(jì)量 室屬簡(jiǎn)易板房，此汽車(chē)衡多次遭雷擊，先后損壞的有 安裝在衡體下的傳感器、計(jì)量室內(nèi)與電子衡相連的 二次儀表和計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、計(jì)量室內(nèi)空調(diào)和電話(huà)機(jī) 等其他用電設(shè)備。電子汽車(chē)衡每次遭雷擊后都影響 廠內(nèi)正常的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，最嚴(yán)重一次計(jì)量室內(nèi)配電箱 燒焦，差點(diǎn)引起火災(zāi)。如何解決雷擊致使電子衡損壞 已成工廠迫切需要完成的工作，經(jīng)筆者調(diào)查此類(lèi)事 故在大多數(shù)汽車(chē)衡使用單位都發(fā)生過(guò)，可以說(shuō) 是個(gè)共性問(wèn)題。

1.汽車(chē)衡結(jié)構(gòu)組成及工作原理

汽車(chē)衡主要由承載器、稱(chēng)重顯示儀表、稱(chēng)重 傳感器、連接件、限位裝置及接線盒等零部件組成， 還可以選配打印大屏幕顯示器、計(jì)算機(jī)和穩(wěn)壓電源 等外部設(shè)備。被稱(chēng)重物或載重汽車(chē)置于承載器臺(tái)面 上，在重力作用下，通過(guò)承載器將重力傳遞至稱(chēng)重傳 感器，使稱(chēng)重傳感器彈性體產(chǎn)生變形，貼附于彈性體 上的應(yīng)變計(jì)橋路失去平衡，輸出與重量數(shù)值成正比 的電信號(hào)，經(jīng)線性放大器將信號(hào)放大，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號(hào)，由儀表的微處理機(jī)（CPU)對(duì)重量信號(hào) 進(jìn)行處理后直接顯示重量數(shù)據(jù)。配置打印機(jī)后，即可 打印記錄稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，如果配置計(jì)算機(jī)可將計(jì)量數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理。

2.雷擊事故的案例分析

經(jīng)過(guò)實(shí)地勘查，此電子汽車(chē)衡供電電源線是從附 近車(chē)間架空引入計(jì)量室配電箱，電子衡沒(méi)設(shè)置接地裝 置，整個(gè)供電線路沒(méi)有安裝防雷裝置，汽車(chē)衡的承重 傳感器的信號(hào)線路沒(méi)有安裝防雷裝置，衡體也沒(méi)有直 擊雷防護(hù)裝置。根據(jù)電子衡的結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)況，筆 者分析電子衡遭雷擊的途徑有以下幾個(gè)方面：

（1）來(lái)自架空的供電電源線的雷電流。架空的 供電電源線極易遭受雷電襲擊，當(dāng)架空電源線遭雷 擊后雷電流沿線路進(jìn)入計(jì)量班室配電箱后竄入電子 衡、儀表、計(jì)算機(jī)、空調(diào)等設(shè)備，致使其損壞。

（2）來(lái)自電子衡直接遭受雷擊和電子衡周?chē)?/span> 應(yīng)電磁場(chǎng)的破壞。由于傳感器彈性體與秤臺(tái)是處于 電氣連通狀態(tài)，而傳感器的彈性體與電子電路之間 耐壓極限只有1?1.5KV。電子衡安放在室外，當(dāng)電 子衡器直接遭受雷擊時(shí)，有強(qiáng)大的電流通過(guò)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)。即便電子衡器沒(méi)有遭直 擊雷襲擊，雷雨天氣強(qiáng)大的雷電流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)感 應(yīng)到電子衡上的電流足以致使傳感器等器件損壞。

經(jīng)調(diào)查分析此類(lèi)破壞過(guò)程，是電子衡經(jīng)常因遭受雷 擊而損壞的最主要的原因。

(3)來(lái)自地網(wǎng)上的雷電流反擊，因系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的 接地設(shè)置不合理，在雷電流經(jīng)地網(wǎng)泄放時(shí)，各設(shè)備間 及設(shè)備與接地體間出現(xiàn)電壓差，致使設(shè)備損壞。

3.汽車(chē)衡的防雷措施

電子衡的傳感器和儀表屬精密電子元件，易受到雷擊、電磁場(chǎng)的影響，在了解電子汽車(chē)衡結(jié)構(gòu)組成及 工作原理后，其防雷措施需根據(jù)電子汽車(chē)衡結(jié)構(gòu)及配 套的供電系統(tǒng)和所屬建（構(gòu)）筑物進(jìn)行全面的防護(hù)。

3.1衡體和計(jì)量室的直擊雷防護(hù)

因汽車(chē)衡一般處于相對(duì)孤立的室外，計(jì)量 室屬配套設(shè)施內(nèi)部設(shè)有計(jì)算機(jī)、稱(chēng)重儀表等電子設(shè) 備，并且有人員值班，所以衡體和計(jì)量室的直擊雷防 護(hù)是必須做到位的。

在經(jīng)濟(jì)條件和現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境允許的情況下，衡 體、計(jì)量室設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)篷房或鋼筋混凝土建筑內(nèi)， 鋼結(jié)構(gòu)篷房直接用屋頂彩鋼瓦和鋼柱做直擊雷防護(hù) 裝置，鋼筋混凝土建筑則需設(shè)置避雷帶做直擊雷防 護(hù)裝置。

上述條件不具備的場(chǎng)所可設(shè)置獨(dú)立避雷針作為 衡體的直擊雷保護(hù)裝置，計(jì)量室所在建筑則必須做 好直擊雷防護(hù)。

3.2供電線路的防護(hù)

由于雷電沖擊波的主要能量集中在從工頻附近 幾十赫茲到幾百赫茲的低端，所以雷電沖擊波能量 就容易與工頻回路發(fā)生耦合，雷電沖擊波從電源線 路進(jìn)入電子設(shè)備的幾率相對(duì)來(lái)講比較高，據(jù)統(tǒng)計(jì)， 約有80%的雷擊損壞電子設(shè)備的事故是由電源引入 的，因此應(yīng)特別加強(qiáng)系統(tǒng)中設(shè)備電源的防雷措施。

第一級(jí)防雷：計(jì)量室電源配電箱處加裝 8/20波形40KA電源電涌保護(hù)器，保護(hù)室內(nèi)所有用 電設(shè)備。

第二級(jí)防雷：在傳感器處安裝24V直流電源 電涌保護(hù)器，實(shí)現(xiàn)濾波精細(xì)保護(hù)設(shè)備，同時(shí)防止瞬間 電壓波動(dòng)功能。其特點(diǎn)是電源精細(xì)避雷保護(hù)，適用于 電源線的防雷保護(hù)，具有較低的限制電壓，快速響應(yīng) 等特點(diǎn)，可防護(hù)來(lái)自傳輸線的感應(yīng)雷擊或其它浪涌 過(guò)電壓對(duì)被保護(hù)設(shè)備帶來(lái)的危害。

3.3控制線路的防護(hù)

電子衡一般都處于暴露場(chǎng)合，其應(yīng)力部件（傳感 器）、放大器很容易遭雷擊損害，在傳感器寺遭雷擊后 雷電流又會(huì)沿控制信號(hào)線傳輸?shù)接?jì)量室與其連接的 顯示設(shè)備以及與地磅配套使用的電腦打印機(jī)等設(shè)備， 所以引入計(jì)量室的信號(hào)線路以及室外與電子衡的應(yīng) 力部件（傳感器）相連接的信號(hào)線應(yīng)安裝過(guò)電壓保護(hù) 裝置。具體措施：在控制線上安裝控制線信號(hào)電涌保 護(hù)器，防雷器的反應(yīng)動(dòng)作時(shí)間小于1ns,接入后對(duì)信號(hào) 的衰減要在0.1dB以?xún)?nèi)，最大通流能力為10KA。

特別需要說(shuō)明的一點(diǎn)：在加入信號(hào)電涌保護(hù)器導(dǎo) 致信號(hào)衰減影響設(shè)備運(yùn)行時(shí)，稱(chēng)重傳感器建議不安 裝電涌保護(hù)器，依靠對(duì)傳感器的電源線、信號(hào)線的可 靠屏蔽措施，以及對(duì)傳感器的傍路疏流措施，來(lái)避免 雷電過(guò)電壓對(duì)傳感器的危害。

3.4線路屏蔽

電子衡由市電電網(wǎng)供電時(shí)，從配電室到計(jì)量室 配電箱再到電子衡有一段距離，秤臺(tái)到計(jì)量房也有 一段距離的信號(hào)電纜，不難設(shè)想，雷擊通過(guò)電磁感應(yīng) 途徑，在電源和信號(hào)線路上引入高電位，就有可能造 成稱(chēng)重儀表和其他設(shè)備的損壞。但采取了對(duì)供電電 源線、傳感器的電源線、信號(hào)線的可靠屏蔽措施，以 及對(duì)傳感器的傍路疏流措施后，可以有效避免這種 雷電過(guò)電壓的產(chǎn)生。

供電系統(tǒng)防雷電波侵入措施，將架空電力線 由終端桿引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜或穿鍍鋅鐵管， 進(jìn)入計(jì)量室前應(yīng)水平直埋15m以上，屏蔽層或鐵管 兩端接地。以最大限度地衰減從各種電源線引入的 雷電高電壓。

電子衡進(jìn)入計(jì)量室儀表的信號(hào)線，信號(hào)電纜 特別是計(jì)量室到秤體一段信號(hào)電纜埋地敷設(shè)并將金 屬管或電纜外屏蔽層至少在兩端作接地，以消除電 磁感應(yīng)雷擊的破壞。稱(chēng)重傳感器的信號(hào)線和激勵(lì)稱(chēng) 重傳感器的電流電源線采用將屏蔽層接地的電纜連 接，以消除電磁感應(yīng)雷擊破壞。

3.5等電位處理

等電位連接的作用在于削弱雷電在空間產(chǎn)生的 電磁場(chǎng)對(duì)電子設(shè)備的影響，并消除雷電暫態(tài)電流路徑 與金屬物體之間的擊穿放電，減少電子設(shè)備的損壞。 具體做法是將稱(chēng)重儀表外殼、衡體、傳感器、管線及其 他設(shè)備的保護(hù)接地與預(yù)留等電位端子或電子汽車(chē)衡 的接地系統(tǒng)相連接，形成一個(gè)電氣上連續(xù)的整體。

對(duì)傳感器、二次儀表等電子衡整體的各個(gè)部分， 作特殊的等電位防雷保護(hù)。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(wàn)甚至幾十萬(wàn)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)的基準(zhǔn)電位隨接地體電位的變化而變 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。只做等電位保護(hù)還不夠，還必須切斷傳感器 與衡體的電氣連接。將傳感器輸出端加分流裝置，與 衡體連接接地，當(dāng)有雷電流時(shí)，通過(guò)傳感器分流裝置， 使得雷電流不經(jīng)過(guò)傳感器瀉入大地，從而避免了雷電 流產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)傳感器的破壞。

3.6合理設(shè)置接地系統(tǒng)

整個(gè)防雷系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)在合理的設(shè)置接地系 統(tǒng)，另外閃電會(huì)導(dǎo)致電子衡內(nèi)部電路產(chǎn)生靜電感應(yīng)和 電磁感應(yīng)，輕則造成稱(chēng)重誤差，重則損壞設(shè)備，因此接 地措施是否合理也是必須考慮的。

具體做法：在衡體周?chē)鷺?gòu)建包括基礎(chǔ)在內(nèi)的 綜合接地網(wǎng)，整個(gè)系統(tǒng)在衡體附近接到接地網(wǎng)上， 這樣整體衡器系統(tǒng)只有一個(gè)基準(zhǔn)電位，并與室內(nèi)設(shè) 備等電位連接器及計(jì)量室接地相連接，做到共地， 當(dāng)發(fā)生雷擊時(shí)，此電位就會(huì)隨著接地點(diǎn)的電位起伏 而變化，確保整體電子衡系統(tǒng)安然無(wú)恙。其中接地 體通常用400X 500X 60mm自動(dòng)降阻接地模塊和 50X 50X 5mm的熱鍍鋅角鋼組成垂直接地體，再用 40X4mm熱鍍鋅扁鋼銅鐵接頭連接引下線，以滿(mǎn)足 國(guó)家防雷規(guī)范接地電阻R<4Q的要求。

（1）整個(gè)衡體要接地，用一根或數(shù)根接地電纜將 衡體與接地粧相連，接地粧要打在電位恒定的零區(qū)， 且接地電阻小于40。衡體與接地粧之間有了寬敞的 大電流回流通道，則當(dāng)靜電感應(yīng)時(shí)，可以從大地補(bǔ)充 電子使其中和，在設(shè)備產(chǎn)生高電位后能快速疏散而 不致?lián)p壞電子汽車(chē)衡。

（2）每個(gè)傳感器要有保護(hù)接地。每個(gè)傳感器位置 要設(shè)置一個(gè)接地線，傳感器與"地"之間設(shè)置接地樁， 接地線與接地樁進(jìn)行可靠連接或?qū)⒔拥鼐€與就近地 腳螺栓連接。但地腳螺栓必須與基礎(chǔ)內(nèi)接地網(wǎng)相連。

（3）稱(chēng)重傳感器信號(hào)電纜和供電線路的屏蔽層 要接地。電子汽車(chē)衡由市電電網(wǎng)供電時(shí)，從配電室到 安裝地有比較長(zhǎng)一段空間距離，衡體到計(jì)量室也有 一段較長(zhǎng)距離的信號(hào)電纜，不難設(shè)想，雷擊通過(guò)電磁 感應(yīng)途徑，在引線上引人高電位，就有可能造成稱(chēng)重 儀表的損壞，因此，稱(chēng)重傳感器的信號(hào)線和電流電源 線采用將屏蔽層接地的電纜連接，以消除電磁感應(yīng) 雷擊破壞的可能。稱(chēng)重傳感器信號(hào)電纜的屏蔽層可 以與稱(chēng)重傳感器的接地線相連，也可以與稱(chēng)重顯示 器的接地樁相連；可依現(xiàn)場(chǎng)情況確定，但不允許雙點(diǎn) 分別同兩個(gè)接地樁入地。

（4）稱(chēng)重顯示儀表外売要接地。在計(jì)量室內(nèi)設(shè)置 一等電位連接排且與衡體的基礎(chǔ)內(nèi)接地網(wǎng)相連，計(jì) 量室內(nèi)的電子設(shè)備通過(guò)此等電位連接排做到接地保 護(hù)措施。

4.結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)衡防雷保護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)， 需結(jié)合電子衡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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)理念，做到：方案優(yōu)化、技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)有效、安全 可靠，同時(shí)需要考慮技術(shù)和施工上的可操作性，這些 是電子衡器解決防雷擊的共性問(wèn)題，當(dāng)然對(duì)于每臺(tái) 具體的電子衡，則要根據(jù)具體情況選擇有針對(duì)性的 保護(hù)方案。