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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(fù)合工作中的應(yīng)用越來越普遍，然而，由于其系 統(tǒng)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(jié)時常出現(xiàn)雷擊事故。

文章介紹在電子地磅秤方面的一些雷電防護(hù)實踐經(jīng)驗。

1、前言

隨著微電子技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電 子地磅秤在大型計量場所得到愈來愈多的應(yīng)用 (如工廠大型進(jìn)出貨物計量、高速公路車輛超載計 量檢查、電廠汽車進(jìn)煤計量等），已經(jīng)*取代傳 統(tǒng)的機械式地磅秤。然而，在電子地磅秤的使用 中發(fā)現(xiàn)，盡管其相對于機械式地磅秤計量準(zhǔn)確、機 械故障少，但出現(xiàn)電氣故障后將使整個系統(tǒng)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(yīng)電磁脈沖 的危害，造成系統(tǒng)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(jīng)濟(jì)損失就達(dá)5 萬元人民幣；2006年3月貴陽某大型企業(yè)電子地 磅秤遭受雷擊，當(dāng)時直接經(jīng)濟(jì)損失即達(dá)7萬元人 民幣。目前，多數(shù)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(tǒng)的 同時，對系統(tǒng)的雷電防護(hù)必要措施作一些技術(shù)說明。

2、電子地磅秤結(jié)構(gòu)簡介

電子地磅秤系統(tǒng)主要由橋秤板面、稱重壓力 傳感器、前端信號放大器、稱重數(shù)據(jù)處理器、重量 顯示器、打印設(shè)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(shù)據(jù)處理器、 重量顯示器、打印設(shè)備在室內(nèi)。

圖1電子地磅秤系統(tǒng)組成示意框圖 工作原理是：系統(tǒng)接通220V交流工作電源 后，電子地磅衡器系統(tǒng)清零，稱重數(shù)據(jù)處理器送出 勵磁信號通過前端放大處理到壓力傳感器，當(dāng)車 載貨物經(jīng)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(nèi)稱重數(shù)據(jù)處理器處理換算成相應(yīng)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(shè)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(shù)據(jù)信號線。根據(jù)廠 家設(shè)備要求，系統(tǒng)接地電阻應(yīng)<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(shù)。在調(diào)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(shè)計規(guī) 范域GB50343 - 2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷 技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，采用聯(lián)合接地或暫態(tài)聯(lián)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(yuǎn)均< 10m，存在建設(shè)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(yù)以防護(hù)，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(shè)備燒毀，通過安裝避雷針和布設(shè)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(diào)查過程中也 發(fā)現(xiàn)過球型閃電接觸稱重橋秤后將電子衡器系統(tǒng) 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(yīng)的電涌保護(hù)器，也未做線路 (特別是信號線路）屏蔽處理，經(jīng)調(diào)查:幾乎所有的 使用單位的電子衡器系統(tǒng)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(shè)備基本在 室內(nèi)，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(jù)設(shè)備說明做個簡單接 地處理，而且都未做接地測試。經(jīng)過檢查，電子地磅 秤普遍存在著接地電阻偏大(最大達(dá)27Q )、接地導(dǎo)線 面積偏小侈數(shù)采用2. 5mm2單芯銅線）、未進(jìn)行有效 等電位連接處理等一系列不安全隱患。

4、雷電防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

正確參照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定是有效設(shè)計防雷 措施的前提，按照電子地磅秤工作原理和設(shè)備性 質(zhì)，該系統(tǒng)基本屬于建筑物內(nèi)電子信息系統(tǒng)特點， 電子地磅秤系統(tǒng)雷電防護(hù)主要應(yīng)參照GB50057 - 94 (2000) ?建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50343 - 2004 《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》外，還應(yīng)遵守 下列標(biāo)準(zhǔn)圖集：99(03)D501 —1?建筑物防雷設(shè)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(tǒng)基本處于室內(nèi)，除在 直接雷擊防護(hù)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(hù)。因此主要考慮設(shè)計、完 善弱電系統(tǒng)防雷措施一一電涌保護(hù)、等電位連接、 接地處理。

電涌保護(hù)器(SPD)的正確使用和安裝，是整個 防雷系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，電子衡器系統(tǒng)防雷擊保護(hù) 中的SPD使用，應(yīng)主要從兩個方面來考慮，一是控 制室內(nèi)的保護(hù)，應(yīng)從供電系統(tǒng)保護(hù)和由傳感裝置傳 輸?shù)男盘栆约芭c外部連接的傳輸信號和監(jiān)控信號 等方面綜合加以考慮。

5. 1電源線路

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

5.2信號線路

首先用金屬管或金屬線槽進(jìn)行屏蔽處理，其 次，電子部件傳感器加裝專用SPD保護(hù)裝置，方能 起到良好的效果。由于電子地磅秤弱電設(shè)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(xì)進(jìn)行現(xiàn)場考察，信號線路電涌保 護(hù)器目前僅有國外PHOENK和OBO兩家，而且價 格較高，國內(nèi)也僅有一兩家生產(chǎn)，安裝時一定注意 連接可靠，否則可能影響保護(hù)效果。

5.3等電位連接

室內(nèi)部分：由于電子地磅秤電子系統(tǒng)設(shè)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(hù)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(lián)，接地 引入線采用>16mm2多芯銅線與接地裝置相聯(lián)。

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(lián)，并對地磅本身進(jìn)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(lián)。

5.4接地

對于電子地磅秤電子系統(tǒng)，應(yīng)采用聯(lián)合接地方式:建筑物防雷地、室內(nèi)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(nèi)部分 接地裝置較遠(yuǎn)時，可利用信號線路金屬屏蔽管做連 接導(dǎo)體，達(dá)到聯(lián)合接地效果。根據(jù)GB50343 GB/T 2887 -2000<電子計算機場地通用規(guī)范》，系統(tǒng)聯(lián)合接地 接地電阻應(yīng)<4Q。

6、結(jié)束語

電子地磅秤電子系統(tǒng)基本不考慮直接雷擊危害，但由于系統(tǒng)本身信號比較微弱，接口及其芯片抗沖擊能力非常差，設(shè)計、現(xiàn)場安裝人員需要較為專業(yè)的技術(shù)人員才能進(jìn)行，加之電子地磅秤信號部 分避雷器需要特殊定做生產(chǎn)，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(shù)水平，充分了解保護(hù)對象的工作原理、結(jié)構(gòu)，按照雷電 防護(hù)的基本原理，就能采取合理的措施，有效的減小雷電災(zāi)害損失。