一、问题提出
柳钢目前有汽车衡十二台,其中对外贸易计量 的有八台,用于内部物资计量的有四台,这些汽车衡 的电子仪器主要有:数子称重显示 器、数字式称重传感器(模拟称重显示器、模拟称重 传感器)计算机及计算机辅助设备。由于柳钢座落 在雷电频繁发生地区,每年汽车衡的电子仪表设备 都有不同程度的被雷电击坏,损失少则几万元,多则 十几万元,如近两年统计的:2005年6月20日编组 站14道轨道衡被击坏仪表一台(AD4322)、转炉汽车衡被击坏仪表1台(XK3190);2006年3月6日 环岛南汽车衡被击坏仪表1台、传感器两个、东门汽 车衡被击坏仪表一台(XK3120)、传感器六个。由于 汽车衡的物质计量与生产息息相关,当汽车衡仪表 被雷电击坏时,不仅给公司造成经济损失,还严重影 响到生产,因此必须采取措施,尽快解决汽车衡电子 仪表的防雷问题。
二、现状
由于汽车衡投入使用的时间不一样。防雷现状 也各有异,但大多数汽车衡都有良好的接地,电阻小 于4D ,承重台通过专用接地线与接地网连接,传感 器安装时采用了一根多股编织铜线跨接,使基础台 与承重台连接为一个等势体,防止意外电流从传感 器上经过而造成传感器损坏,进线电源没有采取防 雷措施,另外与检斤网络相连的信号线也没采取防 雷措施。
三、防雷电的分析
根据对汽车衡电子仪器防雷现状的调查分析 接地网大多数还是符合规范要求的,只是发现进线 电源没有采取防雷措施,通过上网查阅资料,有雷电 通过电源进线产生电涌而导致电子仪表损坏的案 例。我们先从理论上分析:
1.电涌的产生:
电涌是微秒量级的异常大的电流脉冲,其波头 时间一般在0.25 V 20#,其单位能量一般在2.5 ~ 1oJ/Ω,它可使电子设备受到瞬间过电压的破坏, 现在仪器设备使用半导体集成化不断提高,元件间 在减小,半导体厚度在变薄,这使得电子设备受到瞬 间过电压破坏的可能性越来越大,如果一个电涌导 致的瞬间过电压超过一个电器设备的承受能力,那 么这个电器元件将被破坏。
雷电是导致电涌最直接的原因,雷电通过击中电源 线产生电涌,使计算机、仪器、仪表、PLC等设备损 坏。
2.电涌防护原理
电涌防护采用电涌防护器,一般电涌防护器采 用MDV技术,它和火花技术是不同的,电涌不能被 阻止,因为它包含的能量太强,正是由于这种原因, 保护敏感电子设备免受电涌破坏的策略是把电涌从 设备分流,理想的电涌防护器,在电源线上是觉察不 到的,而当电压达到一定限值时,应立即动作,分流 多余的能量入地。
MDV工作原理正是如此,直到电涌出现它才动 作,否则就静止地挂在电源线上,充当电源正常运行 时的守护神。当电压高到事先设定的水平时,MDV 立即动作,响应时间为1 ~3毫秒,MDV的电“V”是 变阻器,在响应的一瞬间,MDV的电阻从完全值降到的近乎零欧姆。 MDV使瞬间高电压找到了入地的道路,吸引过电流 远离电子仪表设备。MDV把过电压泄漏掉,使电子 器设备在正常工作电压下运行。
四、防雷电的措施
从防雷电分析中知道,汽车衡电子仪表设备使 用时电源没有安装防电涌保护器,但正常使用防电 涌保护器的前提必须要有良好的接地系统,因此我 们采取如下措施:
1.在所有的汽车衡电子仪器使用的电源进线端 都安装防电涌保护器,防止电涌进入电子仪表设备。
2.采用屏蔽接地等电位连接处理,所有的汽车衡都用35mm2的多股铜芯线沿地网接入机房与机 房所有的金属体相连接形成一个共同接地体。
3.对所有的汽车衡接地网进行检查规范,确保 接地电阻都小于4Ω,并根据具体情况分别引出安 全保护接地,直流工作接地,避雷器接地,静电接地。
五、实施效果
采取以上措施,需购买十二台电涌保护器,每台 1300元,共计花费15600元,但自安装防电涌保护 器后,一年多来经过了多次雷击的考验,没有再发生 过汽车衡电子仪表设备被雷电击坏的事故,每年可 为公司节约资金十万元左右,而且还保证了物资计 量的正常工作。