感应雷击电子衡器的故障研究与预防

1 引 言

    雷电是因强对流气候而形成的雷雨云层之间或者云层与大地之间强烈瞬间的放电现象，它具有极大的破坏力。自然界中由雷电产生的雷击主要有直击雷击、感应雷击两大类。直击雷击是雷雨云对大地建筑物的放电现象；而感应雷击是由于雷雨云层相互之间或者雷雨云与大地之间放电时，在放电通道周围产生的电磁感应或者雷云电场的静电感应，使得建筑物上的金属管道、钢筋以及由室外进入室内的电源线、信号线路等感应的雷电高电压，通过这些线路以及通道引入造成放电，从而损坏电子和微电子设备。通过对雷击事故分析的结果可以得出一个结论，雷电造成的电子设备的损坏中 90%以上是感应雷击造成的。

    目前，各种大型电气设备和高大建筑物都设有较为完善的防雷击措施，能有效地防止雷电的直接侵害，但防感应雷击的效果确很一般。近年来由于感应雷击造成电子设备故障和损坏的情况也比较多，因此由感应雷击致使电子衡器设备损害更应高度警惕^[1]。虽然防雷击是一个老话题，但对衡器行业来讲，却是一个需要讨论的新课题，因为衡器正处在全面向电子信息网络化改造过程中，其中还存在大量的有待改进和完善的工作。

2 防止感应雷击的理论方法

2.1 对传感器、二次仪表等电子设备部件作等电位

    防雷保护

    等电位保护是电子衡器系统雷电保护系统的核心和根本^[2]。雷击时，在强大的雷电电流泻入大地的瞬间，由于接地线存在电阻和电感，因此整体衡器系对地可产生几万甚至几十万伏的高电位，此电位对电子衡器的各个部分甚至整体系统都是毁灭性的。对整体衡器系统的各部位（传感器、仪表和计算机）的各种接口均做相应的等电位保护，使整体衡器系统的基础电位随地线电位的变化而变化，这样有效地避免了雷电流产生的高电位对电子衡器造成的破坏。

2.2 切断传感器与秤台的电气连接

    只做等电位保护还不够，还必须切断传感器与秤台的电气连接由于传感器弹性体与秤台是处于电气连通状态的，而传感器的弹性体与电子电路之间耐压极限只有1～1.5 kV，传感器弹性体上感应的高电压会将传感器的应变片和其后的相应电路击穿，这就是大型电子衡器经常因遭受雷击而损坏的最主要原因^[3]。因此需将传感器输出端加分流装置，与秤体连接接地，当有雷电流时，通过传感器分流装置，使得雷电流不经过传感器泻入大地，从而避免了雷电流产生电磁场感应的高电压通过传感器传给后端电子电路或二次仪表^[4]。