電子汽車衡防雷技術研究

韓培榮

隨著全國經濟的發展，煤炭成為目前支持經濟發展的重要能源之一。煤炭生產量逐年攀升，聚集在鄂爾多斯的眾多煤炭企業，每年的煤炭產量達幾億噸，除個別煤礦直接裝火車外運，大多數煤炭要經過汽車運輸到電廠或煤炭集裝站，所有這些汽車運輸的煤炭計量均以采用電子汽車衡來完成。在鄂爾多斯從煤礦出礦計量到周邊電廠、煤炭集裝站等驗收計量有多少臺汽車衡，大致估算應在千臺以上。就我所在的單位目前擁有不同規格的電子汽車衡十幾臺。每到雷雨季節，總會有些汽車衡遭到雷擊損壞，其原因主要是沒有采取防雷措施。或雖采取了防雷措施，但措施不得當，所以，采取正確的汽車衡防雷保護措施，一方面避免汽車衡被雷擊后造成經濟損失；另一方面可避免因汽車衡被雷擊后造成停產帶來更大的間接損失。

1問題的提出

2006年，當時有4臺汽車衡，到雨季遭到雷擊，導致部分傳感器和與汽車衡相連的微機、打印機均有不同程度的損壞，直接經濟損失幾萬元，影響計量兩三天。經過與有關技術人員探討研究，決定建設避雷針，按照避雷針保護范圍進行實地測算，確定了避雷針建設的位置及高度。之后不長時間，再一次遭遇雷雨天氣，再次遭到雷擊，損失情況與前一次大致差不多。每一次損壞需制造廠家來進行維修，但每一次廠家因周邊用戶的汽車衡遭雷擊需要維修的情況較多，維修需要排隊等候，影響生產少則一兩天，多則四五天，如此，一方面造成了一定的經濟損失，另一方面造成生產無法正常進行，給企業造成較大的損失。“是什么原因導致雷擊?”，“應采取什么預防措施?”，這些問題成為我們面前亟待解決的問題。

2直擊雷與感應雷

雷擊，有很多種。雷擊的機理也很復雜。常見的主要有直擊雷、感應雷。直擊雷：雷電直接擊在露天的設備設施上造成設備設施損壞-感應雷：當有帶電的雷云出現時，在雷云下面的建筑物和設施設備上都會感應出與雷云相反的電荷。當雷擊避雷針時，在引下線周圍會產生很強的瞬變電磁場。處在電磁場中設備和傳輸線路會感應出較大的電動勢。這種現象叫電磁感應。這種感應電荷在低壓架空線路上可達lOOkV，信號線路上可達40kV-60kV。這種現象叫靜電感應。電磁感應和靜電感應稱為感應雷，又叫二次雷。它對設備的損害沒有直擊雷來的猛烈，但它發生的機率和頻率都要比直擊雷大得多。

3電子汽車衡遭雷擊的成因

雷擊，從理論上講，不論是直擊雷還是感應雷，本質上均是帶電的雷云，感應地面突出部位帶有與雷云相反的電荷，當其與這些帶有相反電荷的凸出部位的距離接近或空氣電阻較小(如空氣潮濕)等條件成熟時就會擊穿空氣形成瞬間放電的直擊雷，倘若條件沒有形成，就不會形成直擊雷，若地面的凸出部位是金屬導體，這個導體會有大量的電荷積聚，如果這個導體直接放在大地的地面上，在沒有發生直擊雷的情況時，待到帶電云層消失或遠離此導體后，其所帶的電荷會向大地釋放。對于電子汽車衡來說，其衡器的臺面正好是一個導體，當其帶有大量的電荷時，由于其與地面之間靠傳感器支撐，其它再無與地面連接之處，當其所帶電荷形成的電勢達到一定程度，即足可以擊穿傳感器時，傳感器就被擊穿損壞，同時強大的電流還會通過與傳感器相連的儀表、電腦、打印機等設備，可能造成損壞，這種雷就是感應雷對汽車衡的破壞。但有時汽車衡并不在地勢較高的地方，甚至在低洼地帶，且周圍有較高的山包或建筑物，按照這種感應方式不應該發生被感應雷擊穿的現象，但實際這種情況也發生過雷擊的現象，這又如何解釋呢?其實，我們可以將帶電的雷云看作是一個強度和范圍都很大的而且是運動著的電磁場，其下方的汽車衡的臺面是一個有一定長度的導體，根據我們中學物理學過的發電機的原理，導體切割磁力線時，導體會產生電流。如果這樣解釋就會發現，汽車衡的臺面不論其所處的位置高低，只要在運動著的帶電云層下面，即帶電云層形成的電磁場中，衡器臺面就會積聚電荷，其形成的電勢的大小與帶電云層形成的電磁場的磁場強度成正比關系，當磁場強度特別大，衡器臺面上形成的電勢也會特別大，當其達到一定程度就會擊穿傳感器，對衡器造成破會作用。由此看來，汽車衡遭到雷擊與其所處的地勢高低關系不大，所以，不論其處在什么地理位置，一定要采取措施進行保護。

4措施及應用效果評價

常用的避雷針主要是針對直擊雷，其原理是利用避雷針的針尖放電連通大地與帶電的云層，將其能量緩慢釋放，避免擊穿空氣形成瞬間放電的閃電，從而達到避免直擊雷破壞設備、設施的目的。但依據上述分析，避雷針不能保護汽車衡，因為汽車衡遭雷擊是感應雷造成的。由于衡器臺面積聚大量的電荷擊穿傳感器造成破壞，那么我們應采取的正確措施是將衡器臺面接地，讓其產生的電荷及時通過大地釋放，不能形成與地面的電勢差(電壓)，傳感器就不會被破壞。

根據上述分析，我們及時制作接地極，將衡器臺面與接地極相連，讓衡器臺面不能形成電荷積聚，從而避免了汽車衡遭雷擊現象的發生。為了確保雷擊不再發生，日常管理中還需做好以下兩方面的工作。

(1)每年在雨季來臨之前，一定要檢測接地電阻是否符合規定，如不符合要及時采取措施。

(2)為了保險，在雷雨天氣要將與傳感器連接的所有設備的連接插頭撥開，防止避雷系統故障對室內設備、人員造成損傷。

通過上述措施，保證衡器臺面與接地極的連接是暢通的，保證接地極的接地電阻在符合規定的標準，從而確保汽車衡不被雷電破壞。