雷電通過兩種途徑造成災(zāi)害:一種是直擊雷,聲、 光、電同時發(fā)生,瞬間電流達(dá)數(shù)十萬安培,所產(chǎn)生的電效 應(yīng)和熱效應(yīng)能導(dǎo)致火災(zāi),熔化物體;另一種是感應(yīng)雷(亦 稱二次雷擊),它比直擊雷成災(zāi)率更高,間接損失更大, 這是20世紀(jì)80年代以來雷電災(zāi)害最顯著的特征,也是雷 電防御技術(shù)迫切需要解決的難題。以下針對各自的特 點,具體談?wù)劮览状胧?/span>。
一 ?防直擊雷
由于礦區(qū)地磅多處于空曠地帶,周圍少有高 層建筑物,或不處在高層建筑物的防雷系統(tǒng)的保護(hù)范圍 內(nèi),這就有可能與空中帶電云團(tuán)產(chǎn)生放電,產(chǎn)生直接雷 擊。為此,在易產(chǎn)生雷電干擾破壞的地區(qū)必須采取可靠 的防雷措施,以免造成雷擊破壞。因此,可根據(jù)具體地 點,按規(guī)范合理設(shè)置避雷針,以尖端放電效應(yīng)中和云團(tuán) 中的電荷,有效地保護(hù)電子稱重系統(tǒng),避免遭受直接雷 擊。
直擊雷防雷設(shè)備的作用是接閃,即防止雷電直接擊 中計量室以及接閃器保護(hù)范圍內(nèi)的各種金屬管線和用 電設(shè)備。對于在接閃器保護(hù)范圍外的各種金屬導(dǎo)線以及 由直擊雷所產(chǎn)生的感應(yīng)雷電是無法保護(hù)的。
二、防感應(yīng)雷
當(dāng)雷電放電路徑不經(jīng)過防雷保護(hù)裝置時,放電過程 中產(chǎn)生的強大的瞬變電磁場在附近的導(dǎo)體中感應(yīng)到強 大的電磁脈沖,稱感應(yīng)雷。感應(yīng)雷可通過靜電感應(yīng)、電磁 感應(yīng)兩種不同的感應(yīng)方式侵入導(dǎo)體。
1.防靜電感應(yīng)雷擊
雷雨時,空中的帶電云團(tuán)同室外的秤臺之間雖然并 沒有產(chǎn)生直接雷擊,但通過靜電耦合會使設(shè)備帶上與云 團(tuán)極性相反的電荷。當(dāng)空中帶電云團(tuán)與其他云團(tuán)產(chǎn)生雷 擊放電、突然消失時,為疏散聚集在秤臺頂部的大量電 荷,就會產(chǎn)生很大的回流電流。一臺地磅一般有 10?12個支撐點與傳感器連接,當(dāng)靜電感應(yīng)雷擊造成大 電流回流時,上述承載點就是回流通道的不良環(huán)節(jié),就 會在電路中形成靜電感應(yīng)。因此,必須在傳感器的上、下 端(如橋式稱重傳感器)或左、右端(如懸臂梁式稱重傳 感器)設(shè)置大電流旁路電纜,即采用一根多股編織銅線 跨接,使整個傳感器形成對地等電位狀態(tài),基礎(chǔ)板與承 重臺連接為一個等勢體,以防止意外電流從傳感器上經(jīng) 過而造成傳感器損壞。這樣,秤臺與電子汽車衡接地網(wǎng) 之間有了大電流回流通道,當(dāng)靜電感應(yīng)時,可以從大地 補充電子,使其中和,不致因設(shè)備產(chǎn)生高電位后不能快 速疏散。
2.防電磁感應(yīng)雷擊
近年來,煤炭行業(yè)的地磅除了受到直擊雷的 危害外,更多的是雷電的電磁效應(yīng)所產(chǎn)生的對精密電子 設(shè)備具有破壞性質(zhì)的電涌電流。
雷電的感應(yīng)浪涌電壓的入侵途徑除了進(jìn)線電源外, 主要是通過信號線竄入設(shè)備內(nèi)部,致使稱重儀表、計算 機的接口電路損壞。因此,應(yīng)高度重視對電涌的防范,切 不可抱有僥幸心理。鑒于以上情況,為了進(jìn)一步降低電 涌的傷害,我們擬訂了以下預(yù)防方案:
一是合理布線和屏蔽。進(jìn)入秤房的低壓電力電纜宜 埋地引入,采用具有金屬鎧裝屏蔽層的電纜,且屏蔽層 兩端接地,以最大限度地衰減從各種導(dǎo)線引入的雷電高 電壓。
二是等電位聯(lián)合接地,即防雷接地、保護(hù)接地、工作 接地共同接到秤體接地網(wǎng)上,地網(wǎng)阻值要求在4ft以下。 這種接地方式有效地降低了接地電阻,又可使設(shè)備之間 的地電位相等,使整個衡器計量系統(tǒng)有一個共同的接地 系統(tǒng)。
三是安裝電涌防護(hù)器。對電源系統(tǒng)的防雷應(yīng)采取三 級防雷系統(tǒng),秤房內(nèi)220V/380V供電系統(tǒng)采用TN-C-S型 式,由于秤房內(nèi)電子設(shè)備相距很近,只需在電源入口下 端安裝電源第一、二級復(fù)合防雷保護(hù)器,即在各相線與 中性線之間安裝FYS-0.22kV型避雷器,實施配電系統(tǒng)的 第一、二級防雷保護(hù);在與計量系統(tǒng)有關(guān)的電源插座處, 安裝電涌防護(hù)器用于電源的第三級防護(hù)。通過多級電源 防雷設(shè)施,徹底泄放雷電過電流,限制過電壓,盡可能防止雷電通過電力線路竄入計量系統(tǒng),損壞系統(tǒng)設(shè)備。
同時,對計量室網(wǎng)絡(luò)連接采用ADSL專線接入的,為 了避免通信電纜引入雷電的可能性,采用的技術(shù)是在電 纜接入計量系統(tǒng)前先接入信號避雷器(信號SPD),盡可 能地降低雷電對系統(tǒng)設(shè)備的沖擊。
四是傳感器信號電纜的防雷保護(hù)。在整個稱重計量 系統(tǒng)中,有一處不可忽略,就是秤房到秤臺有一段較長 距離的傳感器信號電纜。雷擊通過電磁感應(yīng)途徑,可在 線路上引入高電位,造成稱重儀表因雷擊損壞。為此,各 信號電纜特別是磅房到秤體的一段信號電纜的屏蔽層 以及金屬穿線管應(yīng)可靠接地,把閃電的電磁脈沖從空間 入侵的通道全部阻斷,使閃電無縫可鉆,以消除電磁感 應(yīng)雷擊的破壞。