针对感应雷击的形成以及对地磅造成的危害进行了理论分析，并提出通过对传感器、仪表等部件的电位 保护，传感器电流泄放通道、供电系统多级防雷保护、共地连接以及合理的布线方法等，可以有效防止地磅遭受感 应雷击的损害。

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地磅设备损害更应高度警 惕。虽然防雷击是一个老话题，但对地磅行业来讲， 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

等电位保护是地磅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入大地的 瞬间，由于接地线存在电阻和电感，因此整体地磅系 统对地可产生几万甚至几十万伏的高电位，此电位 对地磅的各个部分甚至整体系统都是毁灭性 的。对整体地磅系统的各部位(传感器、仪表和计算 机）的各种接口均做相应的等电位保护，使整体地磅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地磅造 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 ~1.5kV，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，这就是大型地磅经常因遭受雷击而损坏的 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。

2.3供电系统做多级防雷保护

架空供电的电源线极易受到雷电袭击而产生浪 涌通过电源，造成衡器系统损坏，因此，地磅电 源系统采用三级防雷保护，第一级电源防雷模块安 装在系统供电开关后，第二级电源防雷模块安装在 稳压电源前，第三级电源防雷模块安装在设备前，此 外三级防雷保护做到共地，并与秤体共地，做到等电 位。在进入操作室的电源线路、信号线路特别是重要 设备的前端按规范逐级加装浪涌保护器，将感应到 电源线、天馈线以及信号线的雷电流泄放到大地，并 将雷电以及浪涌钳位到设备能承受的范围，从而保 护电子设备不被雷电感应高电压所损坏。

2.4做好屏蔽和隔离

所谓屏蔽，就是用金属网、箔、壳等把需要保护 的对象包围起来，把闪电以及强干扰的电磁波在空 间的入侵通道全部阻断，以保护电子设备安全。金属 屏蔽网应与等电位接地端子进行可靠连接。所谓隔 离，就是让敏感的电子信息设备尽可能避开或远离 雷电和涌浪容易干扰的地方气 2.5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，整体衡器系统只有一 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GB/T 50311规范的 规定。

3.实例分析和具体实施方案

为了能有的放矢地制定出切实可行的防雷措 施，特别是防感应雷击对地磅造成的损害，对近 两年来东莞地区地磅遭受雷电伤害情况做不完 全统计，得到如下数据：

(1)三台地磅计算机的通讯接口板中调 制解调器(Modem)损坏。

（2）两台地磅称重仪表到计算机的串行 数据接口（RS232)损坏。

（3）两台地磅称重仪表到大屏幕显示器 串行接口电路的光电耦合器(P521)和称重仪表到打 印机接口电路(74HC244)损坏。

（4）一台地磅仪表到打印机接口电路 (74HC245)损坏。

（5）—台地磅一只称重传感器损坏(输入 端开路)。

（6）称重管理系统，有两台主机和两台CRT显 示器的电源部分损坏。

从以上情况和处理过程来看，不难得出这样一 些结论：

（1）损坏的元器件明显的不同于往年，称重传感 器的损坏已占少数，这可能是因为称重传感器都接 有可靠的大电流回路保护线，称重传感器的上、下短 路接地，整个称重传感器形成对地等电位状态。加之 又采用了防浪涌接线盒，实质上就是PCB板上焊有 防浪涌及防感应雷的保护元器件，在供桥电压和信 号输出端各并联一只TVS管，如P6KE18CA，适当地 提高了防雷击能力。

（2）称重仪表和计算机又几乎都是电源电路和 接口电路损坏，这样看来，雷电的感应浪涌电压的入 侵途径除了电源，主要是通过信号线窜进设备内部， 隔离、接口芯片当然首当其冲，遭其击穿破坏。

（3）计算机主机和显示器一般都采用无电源变 压器的开关电源，不论是否开机，只要电源插头插在 插座上，因为电源开关的动、静触点分离时的间隙只 有2mm左右，瞬时雷电感应浪涌电压的火花闪络足 以进入，使其电源电路中的整流元件、滤波电容受到 感应雷击伤害。

（4）受雷电伤害的地磅故障比较明显，容易 查找发现，只要对“进口、出口 ”电路稍加留心观察就 能看到过电压击穿损坏的元器件（有的发黑，有的 鼓包，甚至于炸裂）。除更换传感器外，更换接口芯 片，基本上不需要重新标定，因而维修相对顺利。

鉴于以上情况，为了进一步降低雷击伤害，参照 计算机房防雷设施，拟定并协助用户单位实施了地磅房防止雷击的预防方案，主要针对防止雷电 感应电压从电源线窜入，特别注意到防止从信号线 入侵。

其接线框图如图1所示，方案具体安装实施的 特点如下：

(1)将三相四线制电源在进户处把零线做重复 接地，其接地电阻小于4 Ω，并将地线同时引入户内,形成三相五线制供电。这样地线既作接地保护用，又 可预防共用零线断路时三相负荷不均衡引起的高电 压危害(如仅接入单相电源，零线同样做重复接地后 引入户内）。

（2）在室内配电箱中，对A、B、C三相各装一只 DZ47-63/C16型空气断路器（空气开关)作为保护之 用。据实践使用情况，此类开关比老式DZ12系列灵 敏度要高很多，可靠性较好。在空气开关的下端火线 与零线之间并联一只过压保护的压敏电阻。当遇到 雷击感应浪涌高电压窜入时，达到压敏电阻的动作 值，压敏电阻会立即由高阻转为导通，短路电流致使 空气开关C16立即跳闸，起到过电压的保护。

（3）防雷滤波器主要由压敏电阻和LC滤波电路 组成，其自制的实用电路如图2。L1 L2是用准0.5~ 1.0mm的高强漆包线在同一磁环的两侧各绕6~8匝。

⑷信号避雷器是借鉴目前市场上有不少加装 避雷器的家用电器，主要是将体积甚小的金属氧化 物避雷器埋藏在家用电器中。其实质就是一个过压 保护元件如压敏电阻(YM471)或TVS管。

按照图1方案实施的衡器房所，从2005年冬到 2009年冬，经过2006年的雷雨季节，尤其是2007 年3月底和7月、8月较强的雷雨，尚未发生一起雷 电伤害的事故。而未安装的，在2006年7月就有一例是XK3190-D2+表中接口芯片HD74HC224P损坏。说明上述的预防措施是行之有效的。

另外，介绍地磅不同于机械衡器，讲明地磅的仪表和其他电子仪器仪表一样需要注意 防雷电伤害，帮助具体操作人员增强防雷电意识。建 议企业各衡器房所，在雷雨季节，当不称量下班时， 尽可能注意，把称重系统设备的电源插头拔掉，以阻 断感应雷击由电源线窜入。

平时注意检查各称重传感器大电流旁线路和接 地线是否完好。每年至少测量接地电阻一次，看是否 达到不大于4^的要求，否则要及时处理，并注意安 排在雷雨季节之前完成。

4.结束语

地磅防雷技术是一个性能先进的综合复杂 的雷电保护系统，对受保护的地磅系统不做任何 改动，不影响衡器的计量性能。当有雷电袭击时不用 停电，地磅仍能够正常计量。