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电子地磅防雷系统设计方案

文章来源:未知 发布时间:2021-03-30 浏览次数:

电子地磅防雷系统设计方案

概述:
    随着科学技术的迅猛发展,计算机技术、控制技术等各个方面都取得了惊人的成就,人类开始进入数字时代,各种各样的智能化产品开始出现在人们的工作生活中。伴随这个历史大趋势,电子地磅计量系统在工农业生产中亦得到广泛的应用。电子地磅计量系统是一个综合的系统工程,涉及到计算机技术、网络通信技术、微电子技术、现场总线技术等多种前沿技术,电子地磅计量系统使用了大量的灵敏电子设备,一方面这些设备的敏感性高,抗雷电电磁脉冲的能力差,很容易受到侵害;另一方面由于其特殊性、安全可靠性要求非常高,如果电子地磅一旦遭到雷击破坏,会影响整个工作的正常运行。

        本文根据电子地磅系统遭受雷击的不同雷击途径,分析了雷电对电子地磅系统系统的侵害,提出了相应的防护措施。即:依照有关规范规定,根据雷电损害和损失的类型,对雷电损害及损害的途径进行分析,以便确定其防护措施。

  电子地磅计量系统需要重点防范的雷电灾害是雷电过电压及雷电波侵入,防雷措施应在联合接地、电源及信号避雷防护、等电位联结、屏蔽的基础上,认真实施各项保护措施,以提高雷电过电压侵入及雷电电磁脉冲的综合防御能力。

  1、防雷系统的设计应满足以下原则:

  1.1保护器不影响被保护设备的正常工作;

  1.2雷击产生冲击波时,所采用的防护器件应有低阻抗,将冲击电流直接导入大地而不产生危险的冲击对地电位差;

  1.3防护器件应有较高的承受冲击能量的能力,并有规范的接地系统。

  2、电子地磅可能遭受雷击的途径及方式

  2.1直击雷

  直击雷只占雷击率的20%左右,是指闪电击中电子地磅产生的热效应和机械力者,以其巨大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波导致设备严重损毁,但受害范围一般较小。

  2.2雷电感应

  当电子地磅邻近有雷击时,此时它会处在很强的瞬变的电磁场中,会感应出较大的电动势损坏设备。另外当电子地磅上空有带电积雨云(雷云)经过时,电子地磅的金属结构会感应出与雷云相反的电荷而演变成较大的电动势使其损坏设备。前者为电磁感应,后者为静电感应,电磁感应和静电感应通称为雷电感应,被IEC(国际电工委员会)称为“电子信息时代的一大公害”。它对设备的损坏没有直击雷严重,雷电感应有两个重要特性就是发生的概率高和涉及面广。

  2.3雷电波侵入

  电子地磅的电源传输线路,信号线路直接被雷击中或雷电感应时,雷电高压会以波的形式沿着相关线缆侵入设备造成损毁。

  2.4雷电波引起地电位反击

  当电子地磅房的避雷针接闪雷电流时,雷电流经过的路径上会产生很高的瞬时高电压,使该路径与周围的金属物体之间形成暂态的电位差。如果这种暂态电位差超过两者的绝缘程度,将导致击穿放电。当直击雷在电子地磅邻近入地时会引起设备地网电位升高,从而使设备外壳产生高电位,如果外壳与设备电源电压之间电位差大于设备耐压能力时,就会造成设备损坏。

  3、电子地磅综合防雷系统

  由于该公司电子地磅位于三道幢山顶,海拔较高,地下金属矿藏丰富,是雷暴多发区,加上地处空旷地带,周围没有高大建筑物,相对比较孤立,加上电源输送线较长,其应力部件(传感器)、放大器和显示设备耐压能力低,均满足了易落雷区的基本条件,受雷击的概率较大,所以必须行全方的雷击位综合防护。

  3.1直击雷防护

  直击雷防护的目的是把闪电引导到安全的地方泄放入地,防止雷电传导到电子地磅上,它是雷电防护的前提。其技术措施可分为接闪(避雷针),低阻值通畅的泄放雷电流(引下线,接地积)应按GB50057-942000规范中的技术要求进行施工。如果条件许可的情况下,可在电子地磅3米处设避雷单针保护,将电子地磅承载器金属台面及地磅房完全置于避雷针的有效保护范围之内,这样可以大大减少雷电的冲击。

  3.2电源和信号系统的雷电防护

  依据雷击事故调查结果显示电子地磅所遭受的雷击绝大部分是雷电波从电源线和信号线路侵入设备造成的,所以电源和信号系统的防雷是整个防雷系统的关键之一。

  地磅一般都处于暴露场合,因此,其应力部件(传感器)、放大器和显示设备以及与地磅配套使用的电脑打印机等设备很容易遭受雷电的损害。大多数情况下,地磅的损坏都是由电阻或电容耦合瞬态过电压造成的,所有引入显示间的供电、信号线路以及室外与地磅的应力部件(传感器)相连接的信号线及电源线都应安装过电压保护装置。

  4、防雷器选型注意事项

  4.1控制线入口安装的信号避雷器

  选择这类避雷器型号时要注意参照下述技术参数,避雷器的反应动作时间小于1ns,限制电压小于5-12伏,接入后对信号的衰减在时在0.1dB-0.5dB之间,防雷最大通流能力为5-10KA。

  4.2电源线处安装电源避雷器

  由于雷电冲击波的主要能量集中在从工频附近几十赫兹到几百赫兹的低端,所以雷电冲击波能量就容易与工频回路发生耦合、谐振,于是雷电冲击波从电源线路进入电子设备的几率要比从信号线中进入的几率要高得多,据统计,约有80%的雷击损坏电子设备的事故是由电源引入的,因此应特别加强系统中设备电源的防雷措施。所以选择残压小,反应时间快的避雷器最好。

  5、电子磅防雷实施措施

  地磅系统作为精细电子传感系统来讲,在多雷雨季节时,常受到雷电波的破坏,而维修时间有时又太长,往往影响正常称重工作,因此特设计如下地磅综合防雷方案以解用户之难。

  5.1第一级电源防雷

  中心室电源配电箱处加装8/20波形40千安单相电源防雷箱CX-PB40D,保护室内所有用电设备。

  5.2第二级电源防雷

  在传感器处安装24V直流电源避雷器CX-DM24,实现滤波精细保护设备,同时防止瞬间电压波动功能。其特点是电源精细避雷保护,适用于电源线的防雷保护,具有较低的限制电压,快速响应等特点,可防护来自传输线的感应雷击或其它浪涌过电压对被保护设备带来的危害。

  5.3控制信号线路防雷

  在控制线上安装控制线信号避雷器CX-DATA/PTZ,避雷器的反应动作时间小于1ns,接入后对信号的衰减在时在0.1dB,防雷最大通流能力为10KA。


图1地磅系统防雷示意图
 
     5.4等电位连接

  在磅房内敷设等电位汇流排,将室内电器设备就近与等电位汇流排可靠连接。并与地网相连接。将地磅承载器金属面用16CM的铜线与接地网可靠连接,但不能影响地磅的准确度。

  5.5屏蔽

  将入户电力线路在进入室内前,套金属管地埋,地埋金属管长度不得小于15米,并且金属管两端可靠接地。

  5.6防雷接地

  ①、接地连接时,先将接地引线与配电箱内地排相连,再将相线与相线连接。各线连接时,线应短、直且不能打直角弯,配电箱内地排与变频器PE端子连接线长度不应大于0.5m,防雷器地线与配电箱地排连接线长度不应大于0.5m。电源防雷器相线截面积不应小于10mm,地线截面积不应小于16mm,信号线防雷器地线截面积不应小于1.5mm。配电箱内地排与接地汇流排连线截面积不应小于16mm。

  ②、地网接地电阻值不应大于10Ω。根据地形可开挖条形、方形、L型、星型沟槽,沟槽深度为0.5m,沟槽内间隔5m打入一根垂直接地极,如果土壤条件较好(黄土、黏土、沙土),打入三至四根即可,如是砂石结构需打入八根,尽量避免在岩层上做地网。垂直接地极可采用Φ20的圆钢或L50×5的角钢,长度为1.5m到2.5m。如地网近无人活动,也可以不挖沟,直接将接地极打入地下。垂直接地极用40×4的扁钢连接起来,然后用截面积不小于16mm的铜导线连到配电箱地排。

  做好以上几点,电子秤的安全可靠性就大大加强了,特别是那些多雷地区的用户,在安装电子汽车衡时一定要注意以上要求,以确保电子汽车衡安全使用。

  6、防雷器造型配置清单
序号     防雷设备名称     型号     安装说明
2     中心室电源防雷器     CX-PB40D     安装在中心室配电开关处
 
2     低压电源防雷器     CX-DM24     安装在低压电源线路输入、输出端
1     控制信号防雷器     CX-DATA/PTZ     安装在信号传输线路输入、输出端
 


  7、运行维护

  ①、避雷器安装之后,应检查所有接线是否正确安装,然后运行测试,看系统和设备是否正常工作,有无异常情况,如有,应及时检查,直至整个系统均正常运作。

  ②、每年雷雨季节前应对接地系统进行检查和维护。主要检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地引下线有无锈蚀、接地体附近地面有无异常,必要时应挖开地面抽查地下蔽部分锈蚀情况,如果发现问题应及时处理。

  ③、接地网的接地电阻宜每年进行一次测量。

  ④、每年雷雨季节前应对运行中的避雷器进行一次检测,雷雨季节中要加强外观巡视,如检测发现异常应及时处理。