電子軌道衡受雷擊原因及處理

摘 要：對我廠電子軌道衡頻遭雷擊現象進行分析，根據雷擊特點所采取的防護措施。

關鍵詞：電子軌道衡；雷擊；處理

引言

電子軌道衡是一種自動對鐵路貨車進行不停車、不摘鉤連續稱重的大型工業計量設備，實現對行進中的車輛進行計量。它對感應信號進行實時采樣并進行數據分析，計算貨車重量并顯示。主要由稱重臺面、稱重電腦、車號識別儀、數據采集儀以及重力、剪力傳感器組成。

我廠運煤鐵路專用線有一臺武漢利德測控技術有限公司生產的LD-GCU型電子軌道衡，自投運以來，已出現兩次雷擊事故：2011年7月軌道衡被雷擊，所有電氣設備均被損壞；2012年5月，軌道衡再次被雷擊，稱重電腦及車號識別儀被雷擊損壞。為了避免類似事故的再次發生，我們根據雷擊的特點和種類，制定了相應的防護措施。

1 雷擊種類

雷擊是在強對流天氣條件下形成的云層間及云層與大地間的瞬間放電現象。當雷擊發生時，將產生熱電效應、熱效應和機械效應，以及產生瞬變的電磁場和電輻射效應。雷擊的作用形式基本上可分為以下幾種：

1.1 直擊雷。直擊雷是指雷云對大地某點發生的強烈放電，它可以直接擊中設備，也可以擊中架空線，如電力線、電話線等。雷電流沿著導線進入設備，雷擊通路上的物體會被高溫燒損甚至融化。直接雷擊的過程實際上是一種電流流動的過程。雷電流除了具備電流的一般特性外，主要還有峰值高（KA級以上）、持續時間短（us級）等特性。

1.2 雷電感應。雷電感應可以分為靜電感應及電磁感應。當帶電雷云（一般帶負電）出現在設備或者架空線上方時，由于靜電感應作用，在設備或架空線路上便會感應出大量的相反電荷（稱為束縛電荷）。雷云對其他目標放電后，雷云上的負電荷便瞬間消失，但聚集在設備或架空線路上的電荷卻依然存在，并以雷電波的形式沿著導線經過設備入地，引起設備損壞。當雷電沿著導體流入大地時，由于頻率高、強度大，在導體附近便產生了很強的交變磁場。如果設備在這個場中，便會感應出很高的電壓，導致設備損壞。這種作用形式對靈敏的電子設備危害性更高。

1.3 地電位反擊。當設備沒有采取等電位接地措施的情況下，由于各接地系統的接地途徑不同，接地電阻差異，以及在泄放雷擊電流時所通過的雷擊電流存在差異，導致地電位升高和不平衡。當地電位差超過設備的抗電強度時，即可造成設備損壞。

2 采取的措施

河源市屬于雷暴多發地區，年平均雷暴天數高達84.4天。從5月至9月的汛期期間，是雷暴天氣最頻繁的季節，也是軌道衡最易被雷擊的季節。我廠鐵路專用線通過一個小山鑿開的山谷到達我廠翻車機，軌道衡系統就位于這個山谷中。稱重臺面處于一段運煤專用線上，重力、剪力傳感器分別安裝在鐵軌下部和側面，信號線通過鍍鋅管引至一旁的軌道衡小屋，數據采集儀、稱重電腦、車號識別儀均布置在軌道衡小屋內。電源由遠方的鐵路綜合樓MCC通過架空線引入。

軌道衡系統相對來說處于一個較低的位置。因此軌道衡被直接雷擊的可能性很小，主要雷擊原因應為雷電擊中鐵軌或者架空線引入的雷電流；接地不良，雷擊時的雷電感應；設備沒有采取等電位連接，雷擊時的地電位反擊。根據軌道衡被雷擊的方式結合軌道衡的安裝特點，我們采取了以下防雷措施：

（1）鐵軌分段，做好軌道衡段的鐵軌接地措施。軌道衡施工時廠家已經做了秤臺接地，但是由于我廠輸煤鐵路專用線為非電氣化鐵路，鐵軌接地效果不理想，雷電在鐵路遠端擊中鐵軌后雷擊電流會沿著鐵軌傳至軌道衡的重力、剪力傳感器，通過傳感器進入地網或進入數據采集儀等二次設備，造成元件及設備損壞。我們征得相關鐵路部門同意后，在稱重臺面附近將軌道衡段鐵路與其他段鐵路絕緣開來，并做好了軌道衡段鐵路的接地措施，使秤臺段鐵路良好接地。這樣既可避免遠端鐵路被雷擊后的雷流危害，也可在秤臺段鐵路被雷擊中后雷流能迅速從地泄走，從而保護了設備。

（2）重做接地網，做好設備接地。接地是防雷工作的基礎，防雷接地與交流工作地，直流工作地、安全保護地宜共用一個接地系統。四種接地的接地引出線可與環形接地體相連形成等電位連接，但防雷接地在環形接地體上的接地點與其他幾種接地的接地點之間距離應大于10m。軌道衡系統的電源從遠端的軌道衡MCC送來，由于線路太長，MCC段的地網并沒有連至軌道衡。廠家在軌道衡小屋附近做了一小地網作為電源地。軌道衡系統的信號接地與電源接地為不同地網，檢查中發現原地網接地電阻過大。我們沿鐵路及軌道衡小屋周圍，按照行業標準重做了地網，將這兩個接地系統與秤臺接地系統合并為一個接地系統，使接地電阻小于4歐姆。為了減小靜電感應和電磁感應的影響，將進入軌道衡小屋的架空金屬管道與接地裝置相連接，距小屋100m以內的管道，每隔25米左右接地一次，并使其沖擊電阻不大于20歐姆。稱重設備和稱重傳感器的屏蔽層按照要求與接地排進行了連接。

（3）增加了電源防雷裝置，使電源線路和測量設備等電位連接。等電位連接是用連接導線或電涌保護器將處在需要防雷空間內的防雷裝置和建筑物的金屬構架、金屬裝置等連接。所有從室外進入的金屬導體應在進入防雷區的交界處就近直接接地；不能直接接地的導體應通過電涌保護器接地，這樣可以減小雷擊時引起的地電位差。根據現場的實際情況及施工的難易程度，我們為軌道衡選用了OBO公司生產的C級電源防雷器V20-C/2及D及電源防雷器CNS3_D_PRC電源精細防雷插座，防雷器與電源之間的連接線和防雷器與接地參考點的連接線合稱防雷器連接線，連接線長度總和不能超過0.5m。由于我們的連接線長度總和超過了規定長度，按照要求我們采用了V型接線法。

3 結束語

軌道衡頻被雷擊暴露了設備施工時對防雷工作的考慮不足。通過以上三種措施，降低了雷擊對設備電源側和信號側的影響，保護了設備的安全。到目前為止，未再發生過雷擊導致的軌道衡損壞事故，保障了生產的正常進行。

參考文獻

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