某工廠的汽車衡處于室外露天場(chǎng)所，計(jì)量 室屬簡(jiǎn)易板房，此汽車衡多次遭雷擊，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)和電話機(jī) 等其他用電設(shè)備。電子汽車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)查此類事 故在大多數(shù)汽車衡使用單位都發(fā)生過，可以說 是個(gè)共性問題。

1.汽車衡結(jié)構(gòu)組成及工作原理

汽車衡主要由承載器、稱重顯示儀表、稱重 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。被稱重物或載重汽車置于承載器臺(tái)面 上，在重力作用下，通過承載器將重力傳遞至稱重傳 感器，使稱重傳感器彈性體產(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)過實(shí)地勘查，此電子汽車衡供電電源線是從附 近車間架空引入計(jì)量室配電箱，電子衡沒設(shè)置接地裝 置，整個(gè)供電線路沒有安裝防雷裝置，汽車衡的承重 傳感器的信號(hào)線路沒有安裝防雷裝置，衡體也沒有直 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）來自電子衡直接遭受雷擊和電子衡周圍感 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)查分析此類破壞過程，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)來自傳輸線的感應(yīng)雷擊或其它浪涌 過電壓對(duì)被保護(hù)設(shè)備帶來的危害。

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以內(nèi)，最大通流能力為10KA。

特別需要說明的一點(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，來避免 雷電過電壓對(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。稱重傳感器的信號(hào)線和激勵(lì)稱 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)，通過傳感器分流裝置， 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(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：在衡體周圍構(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，雷擊通過電磁 感應(yīng)途徑，在引線上引人高電位，就有可能造成稱重 儀表的損壞，因此，稱重傳感器的信號(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。稱重傳感器信號(hào)電纜的屏蔽層可 以與稱重傳感器的接地線相連，也可以與稱重顯示 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)備通過此等電位連接排做到接地保 護(hù)措施。

4.結(jié)束語

汽車衡防雷保護(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。