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電子地磅秤在工廠、礦山大型計(jì)量場(chǎng)合、高速公路車輛超載計(jì)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(hào)放大器、工控計(jì)算機(jī)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(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1、前言

隨著微電子技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電 子地磅秤在大型計(jì)量場(chǎng)所得到愈來愈多的應(yīng)用 (如工廠大型進(jìn)出貨物計(jì)量、高速公路車輛超載計(jì) 量檢查、電廠汽車進(jìn)煤計(jì)量等），已經(jīng)*取代傳 統(tǒng)的機(jī)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(duì)于機(jī)械式地磅秤計(jì)量準(zhǔn)確、機(jī) 械故障少，但出現(xiàn)電氣故障后將使整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。 電子地磅秤是以一個(gè)微處理器為核心的單片機(jī)， 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(shí)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(shí)直接經(jīng)濟(jì)損失即達(dá)7萬元人 民幣。目前，多數(shù)人對(duì)于電子地磅秤的工作原理 還比較生疏，本文簡(jiǎn)要介紹電子地磅衡器系統(tǒng)的 同時(shí)，對(duì)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(jiǎn)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(hào)放大器、稱重?cái)?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(hào)放大器在室外橋秤下，稱重?cái)?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?cái)?shù)據(jù)處理器送出 勵(lì)磁信號(hào)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(shí)，壓力傳感器送出毫 安級(jí)的模擬信號(hào)回前端放大器，信號(hào)放大后再送 回室內(nèi)稱重?cái)?shù)據(jù)處理器處理換算成相應(yīng)重量顯 示，需要打印時(shí)，通過打印機(jī)輸出。

電子地磅秤使用220V50Hz交流市電，信號(hào)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(jí);兩根勵(lì)磁信號(hào)線、兩條反饋信號(hào) 線、兩條測(cè)量信號(hào)線共6根數(shù)據(jù)信號(hào)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(jì)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(shí)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(duì)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(bào)廢的情況。

3. 3電源線路、信號(hào)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(hào)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(hào)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(jiǎn)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(gè)簡(jiǎn)單接 地處理，而且都未做接地測(cè)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(jì)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(diǎn)， 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(jì)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?qǐng)D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(chǎng)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(jì)、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(gè) 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(gè)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?hào)以及與外部連接的傳輸信號(hào)和監(jiān)控信號(hào) 等方面綜合加以考慮。

5. 1電源線路

對(duì)供電系統(tǒng)而言應(yīng)采取三級(jí)防護(hù)，第一級(jí)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(jí)采用限壓型SPD進(jìn)行泄放，通流容量 > 80KA;第三級(jí)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(jí)與第二級(jí)的安 裝距離應(yīng)在10m以上，后兩級(jí)的安裝距離應(yīng)<5m。 其它與外部相連的信號(hào)通訊傳輸線路均應(yīng)加裝專用 SPD。

5.2信號(hào)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(jí)的，選 型和安裝必須仔細(xì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察，信號(hào)線路電涌保 護(hù)器目前僅有國(guó)外PHOENK和OBO兩家，而且價(jià) 格較高，國(guó)內(nèi)也僅有一兩家生產(chǎn)，安裝時(shí)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(hào)連接僅六根信號(hào)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(hào)地、保護(hù)地、信號(hào)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(diǎn)，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(hào)SPD、壓力傳感器信號(hào)地、信號(hào)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(duì)地磅本身進(jìn)行多點(diǎn)（不少于4點(diǎn)）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(duì)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(shí)，可利用信號(hào)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(jì)算機(jī)場(chǎng)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(hào)比較微弱，接口及其芯片抗沖擊能力非常差，設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)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(hào)部 分避雷器需要特殊定做生產(chǎn)，所以一直是個(gè)防雷難點(diǎn)。但只要不斷豐富自己的知識(shí)，努力提高技術(shù)水平，充分了解保護(hù)對(duì)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。