根據(jù)對我們地區(qū)幾年來地磅遭受雷電傷害情況的統(tǒng)計和分析,針對性 地制定并實施了地磅工作室預防雷電傷害方案。實踐證明方案行之有效,故介紹給同行參考。
眾所周知,雷擊有直接雷擊和感應雷擊兩大 類之分。顧名思義,雷擊直接對其放電所造成的 雷擊傷害為直接雷擊。感應雷擊又稱為感應大氣 過電壓,當雷云出現(xiàn)在較近的上空時,積累的電 荷形成很高的感應浪涌電壓,一般幾百米范圍內(nèi) 的電子設備均有可能遭其過電壓損壞,容易受到 感應雷電的傷害,當然地磅也不例外。
目前,各種大型電氣設備和高大建筑物(廠 房)都設有較為完善的防雷擊措施,能有效地防 止雷電的直接侵害,但因感應大氣過電壓防不勝 防,所以防感應雷電傷害的效果確實很一般。雷 雨季節(jié)地磅設備常遭其害。雖然防雷電傷害 是一個老話題,但對地磅行業(yè)來講,卻是一個需 要討論的新課題,因為一般常用的汽車衡和軌道 衡都處于室外露天場所。鋼鐵構件的大型秤臺, 容易受到感應雷電的傷害。為了能有的放矢地制 定出切實可行的防雷措施,我們收集整理了幾年 來(2005年?2007年)馬鞍山地區(qū)地磅遭受 雷電傷害情況,據(jù)不完全統(tǒng)計如下:
a)三臺動態(tài)電子軌道衡的數(shù)據(jù)采集通道到計 算機的接口電路板損壞(8255芯片);
b)三臺地磅計算機的通訊接口板中調(diào) 制解調(diào)器(Moden)損壞;
c)兩臺地磅稱重儀表到計算機的串行 數(shù)據(jù)接口(RS232損壞;
d)三臺地磅稱重儀表到大屏幕顯示器 的串行接口電路的光電耦合器(P52)和稱重儀 表到打印機接口電路(74HC244損壞;
e)一臺地磅儀表到打印機接口電路 (74HC245 損壞;
f) 一臺地磅中的一只稱重傳感器損壞 (輸入端開路;
g)隨著計算機的普及,不論是軌道衡還是地磅都配置了計算機與衡器儀表構成稱重管理系 統(tǒng)。有兩臺主機和兩臺CRT顯示器的電源部分損 壞;
h)還有特殊的一例,在同一個輸送皮帶機通 廊里,有兩臺平行裝的皮帶機,每臺皮帶機裝了 相同的電子皮帶秤。在一次較強的雷雨后,一臺 電子皮帶秤的稱重傳感器壞了一只(輸入端開路) 和儀表的輸入信號放大電路損壞,而另一臺電子 皮帶秤安然無恙。經(jīng)現(xiàn)場檢查比較,兩者差別僅是信號電纜敷設穿管不同,一臺穿鐵管,一臺穿 塑料管。事后我們分析認為得益于鐵管起到了屏 蔽接地的作用,使其避免了感應雷電的傷害。因 無法做實驗證明,判斷是否正確,不能肯定。
從以上情況和處理過程來看,不難得出這樣 一些結論:
(1)損壞的元器件明顯的不同于早年,稱重傳 感器的損壞已占少數(shù),這可能是因為稱重傳感器 都接有可靠的大電流回路保護線,稱重傳感器的 上、下短路接地,整個稱重傳感器形成對地等電 位狀態(tài)。加之又采用了防浪涌接線盒,實質上就 是PCB板上焊有防浪涌及防感應雷的保護元器件, 在供橋電壓和信號輸出端各并聯(lián)一只TVS管如 P6KE18CA,適當?shù)靥岣吡朔览讚裟芰Α?/span>
(2)稱重儀表和計算機又幾乎都是電源電路和 接口電路損壞,這樣看來,雷電感應浪涌電壓的 入侵途徑除了電源,主要是通過信號線竄進設備 內(nèi)部,隔離、接口芯片當然首當其沖,遭其擊穿 破壞。
(3)一旦發(fā)現(xiàn)地磅故障,不論原先是開機運行還是停機狀態(tài),只要是雷雨過后出現(xiàn)故障, 絕大部分屬于雷電傷害所致,可謂病因明確。
(4)計算機主機和顯示器一般都采用無電源變 壓器的開關電源,不論是否開機,只要電源插頭 插在插座上,因為電源開關的動、靜觸點分離時 的間隙只有2mm左右,瞬時的雷電感應浪涌電壓 的火花閃落足以進入,使其電源電路中的整流元 件、濾波電容受到感應雷擊傷害。
(5)受雷電傷害的地磅故障比較明顯,容 易查找發(fā)現(xiàn),只要對“進、出口”電路稍加留心 觀察就能看到過電壓擊穿損壞的元器件(有的發(fā) 黑,有的鼓包,甚至于炸繳。除更換傳感器外, 更換接口芯片,基本上不需要重新標定,因而維 修相對順利。
鑒于以上情況,為了進一步降低雷擊傷害, 我們參照計算機房防雷設施,擬定并協(xié)助用戶單 位實施了地磅房所防止雷擊的預防方案,主 要針對防止雷電感應電壓從電源線和信號線竄入, 特別注意到防止從信號線入侵。其接線框圖如圖1 所示。其方案具體安裝實施的特點如下:
①將三相四線制電源,在進戶處把零線做重 復接地,其接地電阻小于4Q,并將地線同時引入 戶內(nèi),形成三相五線制供電。這樣地線既作接地 保護用,又可預防共用零線斷路時,三相負荷不 均衡引起的高電壓危害。(如僅接入單相電源, 零線同樣做重復接地后引入戶內(nèi)
②在室內(nèi)配電箱中,對A、B、C三相各裝一 只DZ47 — 63/C10型空氣斷路器(空氣開關作為 保護之用。據(jù)我們實踐使用情況,此類開關比老 式DZ12系列靈敏度要高很多,可靠性較好。在空 氣開關的下端火線與零線之間并聯(lián)一只過壓保護 的壓敏電阻。當遇到雷擊感應浪涌高電壓竄入時, 達到壓敏電阻的動作值,壓敏電阻會立即由高阻 轉為導通,短路電流致使空氣開關C10立即跳閘, 起到過電壓的保護。
③防雷濾波器主要由壓敏電阻和LC濾波電 路組成,其自制的實用電路,如圖2所示。
L1、L2是用(p 0.5?1.0mm的高強漆包線在同 一磁環(huán)的兩側各繞6?8匝。
④信號避雷器是借鑒目前市場上有不少加裝 避雷器的家用電器,主要是將體積甚小的金屬氧 化物避雷器埋藏在家用電器中。其實質就是一個過壓保護元件如壓敏電阻(YM47D或TVS管。
⑤信號電纜的穿管敷設,應注意要采用鐵管, 尤其對一些稱重傳感器到儀表距離較遠的秤,例 如電子皮帶秤。
另外,我們還主動熱情地給有關人員介紹電 子衡器不同于機械衡器,講明電子衡器的儀表和 其他電子儀器儀表一樣需要注意防雷電傷害。幫 助司磅人員增強防雷電意識。建議企業(yè)各衡器房 所,在雷雨季節(jié),當不稱量下班時,盡可能注意, 把稱重系統(tǒng)設備的電源插頭拔掉。以阻斷感應雷 擊由電源線竄入。
平時注意檢查各稱重傳感器大電流旁線路和 接地線是否完好。每年至少測量接地電阻一次, 看是否達到不大于4Q的要求,確保稱重傳感器 和秤體與大地是等電位的,否則要及時處理。并 注意安排在雷雨季節(jié)之前完成。
按照圖1方案實施的衡器房所,從2008年冬 到目前,經(jīng)過2009年、2010年的雷雨季節(jié),尤其 是二年來的7月、8月較強的雷雨,尚未發(fā)生一起 雷電傷害的事故。而未安裝的,在2009年7月就 有一例是上海耀華稱重系統(tǒng)有限公司的XK3190— D2+表中接口芯片HD74HC224P損壞。說明上述 的預防措施是行之有效的,達到了預期目的。故 介紹給同行參考。然而由于所涉地區(qū)范圍較小, 所經(jīng)時間不長,尚不能充分說明問題。加之因雷 擊傷害的成因很復雜,采取這些經(jīng)濟實用的防雷 措施只能降低雷擊的侵害,要想百分之百地避免 雷擊傷害還有待于同仁們的共同努力。