通过一次雷击实例分析了 QTD630塔式起重机电子秤故障的特点，总结了 一些修理雷击故障的经验，提出了检修雷击故障的新 思路，并用故障实例给出了检修雷击故障的具体方法。同时在对电子秤系统不做任何改动的前提下，提出了几种有效预防感应雷击的方法， 确保塔式起重机的安全运行。

1.引言

雷击是破坏性极强的自然灾害之一，由于雷击时间随机性、 雷击通道多途径、破坏程度毁灭性、损坏的后果长期性，不仅造 成的损失相当严重，而且造成的故障现象较为复杂，比常规故障 具有更大的检修难度。本文以QTD630塔式起重机电子秤系统 遭雷击故障检修为例，介绍过程中的方法和步骤，为同行在处理 类似故障时提供一些可借鉴的思路和经验，使塔式起重机尽快恢 复正常工作，把雷击造成的损失减少到最低限度。同时也提出一 些预防雷击的方法和措施，使大家了解平时防雷工作的重要性， 从源头上避免雷击损害的发生。

2.雷击故障的特点

雷电流是一种上升沿很陡的冲击电流，它包含有丰富的高次 谐波成分，频率高、电压高、电流大、能量极大，由此造成的故 障具有以下特征：

2.1故障程度毁灭性

雷击作用时间虽短，但瞬间电压高、电流大、能量极大，不 仅使直接波及的元器件几乎损坏殆尽，还可将线路板烧毁。本次 雷击造成QTD630塔式起重机（结构见图1)整套电子秤系统严 重损坏，包括起重臂顶部销式重量传感器损坏、电气控制柜中间 继电器整流板上2只硅整流二极管被击穿、驾驶室中施耐德触摸 式安全显示屏（XBTGT4340)损坏和总控PLC扩展A/D转换模块 (ECiieOOENN)报废，从被损坏元件的程度看，大多数元器件 表现为断路或短路的“硬故障”。

2.2故障现象的复杂性

雷电流是一种包含有丰富的高次谐波成分的冲击电流，它具 有很大的随机性，在电路中引起的过电压的峰值大小、作用时间 的长短、传输方式等往往差异很大。因此，由雷击引发的故障常 常是分散的，有时甚至是很隐蔽的。从电路原理看似乎没有任何 关联，只要电路上有一定的联系，不论是直接的联系还是间接的 联系，它们都互相牵连，综合表现出来的故障现象似是而非，错 综复杂，故障部位很难确定。

2.3故障影响长远性

由于雷电破坏的随机性，对元器件造成的损坏程度是不同的。 故障元器件不仅表现为断路、短路，更多的是性能变差，可能仅 使元器件性能轻微改变或参数变化，也可能仅使电路板绝缘性能 降低等，当时对电路影响不大，故障还不能表现出来。随着工作 时间的延长，故障会逐步凸现出来。如雷击以后的一个月里，此 台塔式起重机的风速传感仪测量精度逐渐变差就是例证。

2.4故障元件规律性

雷击故障损坏的元器件众多，但有一定的规律可寻。一般说来, 半导体器件过压能力很弱，因此集成电路、小功率晶体管、开关 二极管损坏率最髙，其次是大功率晶体管，而电阻电容、特别是 大容量电容、焊点、线路板、变压器等元器件损坏率较低。

3.雷击故障的检修

快速、准确排除雷击故障，除精通塔式起重机的电气原理外， 还须掌握一定的方法和技巧。检修塔式起重机故障的一般流程是： 根据故障现象、结合原理分析、确定检修部位、配合电压及电阻 测量（或波形测量）等方法找出故障元件，最后排除故障。这种检 修流程思路清晰、有的放矢,对于普通故障能收到事半功倍的效果。 但是，雷击引起的故障具有一些新特点，如果仍采用常规故障处 理方法，有时会走不少弯路，浪费很多时间。通过此次雷击故障 检修我们总结出的经验是：先替换再处理，替换掉疑似受损的元 件、部件和功能模块，待系统恢复正常后，再逐一排查受损的部位。 这样修理可以避免绕很多弯路，大量节约时间，减少停工的损失。 以下以此次QTD630塔式起重机电子衡器系统故障检修的过程来 说明。

3.1中间继电器整流板检修

雷击后，QTD630塔式起重机先表现为无法启动，PLC和安全 显示屏未通电而配电箱输入电压正常，用万用表沿输电线路逐级 测量后发现塔式起重机总闸后中间继电器整流板上有2只硅整流 二极管被击穿，更换后塔式起重机可正常启动。

3.2安全显示屏的检修

塔式起重机启动后，又发现安全显示屏参数显示全部为0, 安全显示屏自身报警为与外部通讯故障。QTD630塔式起重机上有 起重量传感器、起升力矩限制器、髙度限位器、幅度限位器、回 转限位器、起重臂角度限位器、风速仪等多个安全信号传感器， 传感器信号经由艾默生PLC (ECJO-4040BRA )上A/D转换模块 (EC-ieOOENN)进行转换后，输人安全显示屏，而安全显示屏 输出控制信号通过PLC端口，输人各电气柜中的艾默生EV3000 变频器，对起升、变幅和回转机构动作进行变频调节控制。对各 个传感器和变频器均进行了检测，发现除重量传感器外，其余传 感器信号均为正常，手动操纵变频器后发现变频器也无故障，而 操纵操作手柄进行动作时，发现PLC无信号输人，因此判断PLC 已损坏。但更换PLC和重量传感器后发现仍无起色。检修陷人了 困境，一时不知如何着手。重新整理思路，从故障现象看，故障 就是输人信号不能被识别同时控制指令无法输出，而识别和指令 都是由安全显示屏内处理和控制，它才是整台塔式起重机的中央 控制器，而不是简单的显示屏。试替换安全显示屏，更换后各限 位器工作显示正常，但力矩、幅度与起重量输人参数仍显示为0。

3.3A/D转换模块

结合系统原理分析，可能是新的PLC与安全显示屏间无信号 输人，认为PLC的扩展A/D转换模块也已损坏，将此模块更换后 起重机恢复正常工作。考虑到A/D转换模块单独损坏就可造成信 号输人故障，原PLC未必损坏，将原PLC换上后，系统仍正常运行， 证明了推断的正确性。

整个故障维修时间为8天，如果一开始我们就有雷击故障“涉 及范围宽、故障现象复杂、具有一定的隐蔽性”的概念，采用先 替换在排査的方法，将安全显示屏、A/D转换模块也一同替换， 就不会走弯路，故障排除的时间至少可以缩短一半。塔式起重机 停工的损失也能够大大减少。

从这一实例可见，对雷击故障的复杂性必须要有充分的估计， 按常规思维、常规的方法往往奏效也可能浪费大量时间。因此， 如遇雷击引起的故障，将可能损坏的部件特别是功能模块全部替 换，塔式起重机正常工作后，再来辨别换下部件的好坏。这样可 以极大的缩短检修时间，收到事半功倍的效果。

4.雷击故障的预防

雷击主要有直击雷击、感应雷击两大类。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，各种塔式起重机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。针对这次雷击事件，总结了以下 几种防止感应雷击对塔式起重机电子系统造成损害的方法。

4.1对传感器等电子设备部件作等电位防雷保护 等电位保护是电子秤系统雷电保护系统的核心和根本。 雷击时，在强大的雷电电流泻人大地的瞬间，由于接地线存在电 阻和电感，因此塔式起重机的电子秤系统对地可产生几万甚至 几十万伏的高电位，此电位对电子秤的各个部分甚至整体系统 都是毁灭性的。对整体电子秤系统的各部位（传感器、传输系统和 控制系统）的各种接口均做相应的等电位保护，使整体电子秤系统 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 产生的髙电位对电子秤造成的破坏。

4.2切断传感器与控制系统的电气连接

只做等电位保护还不够，还必须切断传感器与PLC的电气连 接。由于传感器弹性体与PLC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， 这也是本次塔式起重机遭受雷击而损坏的最主要原因

因此需将传感器输出端加分流装置，与PLC连接接地，或当 有雷电流时，将传感器与PLC连接线路断开，避免雷电流产生电 磁场感应的髙电压通过传感器传给后端电子设备。

4.3共地连接和合理布线

共用接地是将在同一区域的交流工作地、直流工作地、安全 保护地、防静电接地、防雷接地等共用一组接地装置。共用接 地系统的接地电阻应以接入设备中最小值确定。这样，整体电子秤系统只有一个基础电位，当发生雷击时，此电位就会随着接地点 的电位起伏而变化，确保整体衡器系统安然无恙' 合理布线就 是将容易引起干扰的线缆分开敷设，并保持一定间距，符合国家 标准GByT50311规范的规定。

5.小结

本文根据QTD630塔式起重机电子秤系统雷击故障检修实 例，提出换一种思维方式用特殊的方法检修雷击故障，是快速、 准确排除雷达故障的根本手段。同时针对塔式起重机和工程现场 的特点，提出了几种预防感应雷击的方法，对受保护的电子秤系统不做任何改动，不影响电子秤的计量性能，确保在受雷击时电子秤系统的安全。