电子汽车衡雷电防护原理及措施

于会明++石艾平

摘要 阐述电子汽车衡组成及原理，分析雷击事故成因与途径，介绍直击雷防护、静电感应及电感应防护原理，深入剖析雷电入侵途径及其防护措施与方法。

关键词 电子汽车衡；直击雷防护；等电位连接；原理；措施

中图分类号 TH715.1 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2016）20-0229-01

近年来，随着电子汽车衡在各个行业的普及和应用，其称重精确度高、抗干扰能力强等特点倍受人们所推崇。特别是随着微电子信息系统的引入，电子汽车衡相关配套系统的集成度也越来越高，称重测量精度也越来越精细，而随之带来的问题就是其抗雷击过电压能力的减弱。而电子汽车衡一旦遭到雷击则事必造成货物无法正常称重，企业生产运输将不能正常运行，其直接或间接损失无法估量。现就电子汽车衡雷击途径及其防护措施进行详细说明，以供同行参考。

1 雷击原因及途径

电子汽车衡器一般都处于室外露天场所，其大型金属构件，如秤台及钢轨等极易遭受雷击，极易由于电磁感应而产生浪涌电压。传感器、仪表和计算机等由于临近秤台或与之连接，容易受到雷击而损坏。传感器弹性体及电路耐压1.0～1.5 kV，无法抵抗雷电侵袭，并且波及连接的二次仪表及计算机系统。此外，由于地处空旷地带，往往采用架空方式引入电子汽车衡的供配电系统线路，容易遭受雷电波入侵，损坏电器设备和危及人身安全。通过以上电子汽车衡雷击原因分析，对雷电袭击途径有了比较清晰的了解，而其防雷系统也正是对其雷击途径加以防护。

2 雷电防护原理

2.1 直接雷击防护

由于电子汽车衡多处在空旷地带，周围很少有建筑物对其形成直击雷防护，这就很有可能使电子汽车衡与空中带电云团之间产生放电并引起直接雷击。为此，应当在电子汽车衡附近根据现场实际情况设置避雷针，以尖端放电效应中和云团中的电荷，有效地保护电子称重系统，避免遭受直接雷击。但是，避雷针只是防止雷电直接击中计量室及附近用电设备，对于雷电波沿着架空金属管线侵入计量室或雷电感应引起周围金属构件产生电磁感应等非直击雷的防护，仅是采用避雷针还是远远不够的。

2.2 静电感应雷击防护

1台电子汽车衡一般有10～12个支承点与传感器连接，当雷电发生时，空中的带电云团同室外的秤台之间虽然没有产生直接雷击，但通过静电耦合会使秤台表面积聚大量与云团极性相反的电荷，而秤台支承点则是静电电荷泄放的主要通道。因此，必须在传感器的上、下端设置大电流旁路电缆，使整个传感器形成对地等电位状态，基础板于承重台连接为一个等势体，以防止感应电流从传感器上经过而造成传感器损坏。

2.3 电磁感应雷击防护

当空中雷击时，带异性电荷云团间产生强烈放电，会产生高强度的瞬变电磁场，使其涉及的导体上产生很大的感应电动势，从而损坏称重仪表、计算机硬件系统的元器件。因此，雷电通过击中电源线、信号线和雷电的电磁脉冲的影响所产生的电涌，可以使计算机、仪器仪表等电子设备受到瞬间过电压而遭到破坏。

3 具体防护措施

3.1 电源线路防雷电波侵入

由于很多企业内电子汽车衡位置往往处于门卫或车辆进出场所附近，因此在电子汽车衡称重设备配电系统方面大部分都采用架空线路直接引入汽车衡操作室，只有少数新建企业采用埋地线路敷设。因此，在对电源线路采取防雷措施时，应首先考虑线路入户方式，根据入户方式的不同对应采取不同的雷电防护等级。首先，在直击雷非防护区或直击雷防护区与第一防护区交界处应安装通过I级分类试验的浪涌保护器或限压型浪涌保护器作为第一级保护；第一防护区之后的各分区交界处应安装限压型浪涌保护器。同时，在浪涌保护器前端应安装过电流保护装置。浪涌保护器安全的数量应根据称重设备的耐冲击过电压额定值来确定。而浪涌保护器标称放电电流参数值则需根据相应防雷技术规范来确定。一般情况下，电子衡器电源系统采用3级防雷保护，第一级电源防雷模块安装在系统供电开关后，第二级电源防雷模块安装在稳压电源前，第三级电源防雷模块安装在设备前。此外，3级防雷保护做到共地，并与秤体共地，做到等电位。

3.2 信号线路屏蔽、接地及防雷电波侵入

一般数字式电子汽车衡采用RS485总线技术，通过信号线缆将秤台传感器与称重设备之间进行连接，实现信号的远距离传输，这样在一定程度上不但解决了多路称重传感器的信号接收，也保证了信号传输的稳定性和可靠性。因此，RS485总线的信号防雷措施就显得尤为重要。首先，应将信号传输线路进行穿金属管埋地敷设，同时应将埋地金属管两端与接地装置进行可靠连接。另外，在设备输入/出端口处应设置相应的信号浪涌保护器[1-3]。

3.3 秤台防雷接地

在秤台周围构建包括基础在内的防雷接地网（接地井），整个系统在秤台附近接单接地极。这样，整体衡器系统只有1个基础电位，并与室内设备等电位连接器及房屋接地相连接，做到共地，当发生雷击时，此电位就会随着接地点的电位起伏而变化，确保整体电子衡器系统安然无恙。

3.4 相关称重设备等电位连接

在电子汽车衡附近一般设置有配套的操作室，称重显示仪表、打印机、计算机等设备均在其中。因此，对操作室内设备应考虑等电位连接。利用等电位连接带将操作室内各设备采用星形连接网络进行可靠连接，使整体衡器系统的基础电位随地线电位的变化而变化，避免因某个设备由于线路产生高电位而影响到其他设备。室内等电位连接网络应与室外接地系统进行连接，接地点一般不少于2处。

3.5 监控系统防雷设施

根据各单位管理要求，在某些单位内电子汽车衡附近设置有监控系统。那么，对于监控系统的防雷措施保护问题也应作为电子汽车衡防雷系统来进行防雷措施保护。

3.5.1 监控线路材料的防雷要求。一般的监控系统线路材料通常有3种：同轴电缆，用于较近距离或室内监控系统；双较线，用于中距离监控系统；光缆，用于远距离或超远距离监控系统。针对于同轴电缆监控系统的防雷，通常时在监控摄像头和监控设备处安装同轴型电涌保护器，同时在同轴电缆进入室内处将电缆屏蔽金属层与建筑物接地装置进行等电位连接。针对于双较线监控系统的防雷，则只需要在监控摄像头和监控设备处安装信号型电涌保护器。而针对于光缆监控系统的防雷，无需安装电涌保护器，只需要在光缆入户处将光缆加强芯进行接地处理。因此，在对于一类场所监控系统进行检测工作时，应首先考虑监控线路材料类型，根据材料不同选材来决定防雷措施及检测要点[4-5]。

3.5.2 监控设备抗雷击电流冲击能力。为了提高监控系统的高清晰和低失真，监控设备生产厂家在设备内部电路板上采用了很多大规模和超大规模集成电路，而这也大大降低了抗雷电流能力，一般情况下如果线路产生高出正常额定电压几伏特至十几伏特都会导致电路板击穿甚至烧毁。因此，在对监控设备防雷电波侵入设施检测时，应首先考虑到监控系统线路入户方式以及供配电系统供电形式，然后应查看监控设备耐冲击电压能力等相关要求[6-8]。

4 结语

随着国家经济建设发展要求，科学技术将涉及到各个行业和领域，而电子汽车衡作为科技发展的代表性事物势必会直接或间接地影响到生产运输等环节，因此电子汽车衡的防雷系统的研究与应用将是今后工作中亟待解决的重要问题，而作为一名防雷工作者还应当为其继续努力。

5 参考文献

[1] 国家技术监督局，中华人民共和国建设部.建筑物防雷设计规范：GB50057-94[S].北京：中国标准出版社，2000.

[2] 中华人民共和国建设部.建筑物电子信息系统防雷技术规范：GB50343-2004[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3] 荆大永.谈谈雷电对电子汽车衡的危害及防护措施[J].衡器，2008（增刊2）：40-41.

[4] 毕思武.电子汽车衡系统防雷设计的探讨[J].衡器，2009（6）：38-41.

[5] 侯婉辉.探讨电子汽车衡安装过程中的防雷保护措施[J].中国科技信息，2011（6）：161.

[6] 荆大永.防雷技术在电子汽车衡中的应用[J].衡器，2011（10）：14-16.

[7] 陈少雄.浅谈电子汽车衡的防雷[J].衡器，2011（12）：35-37.

[8] 徐耀林，李自生.电子汽车衡防雷分析[J].质量探索，2013（6）：53-54.