电子地磅秤在工厂、矿山大型计量场合、高速公路车辆超载计量复合工作中的应用越来越普遍，然而，由于其系 统采用的压力传感器、信号放大器、工控计算机抗过电压能力差，工作原理也鲜为人知，因而在雷雨季节时常出现雷击事故。

文章介绍在电子地磅秤方面的一些雷电防护实践经验。

1、前言

随着微电子技术和国民经济的迅速发展，电 子地磅秤在大型计量场所得到愈来愈多的应用 (如工厂大型进出货物计量、高速公路车辆超载计 量检查、电厂汽车进煤计量等），已经*取代传 统的机械式地磅秤。然而，在电子地磅秤的使用 中发现，尽管其相对于机械式地磅秤计量准确、机 械故障少，但出现电气故障后将使整个系统瘫痪。 电子地磅秤是以一个微处理器为核心的单片机， 抗过电压、过电流能力差，电子地磅秤压力传感器 部分又在室外，因而时常遭受雷电感应电磁脉冲 的危害，造成系统瘫痪。如2006年7月，荔波县 某煤矿电子地磅秤遭受雷击，直接经济损失就达5 万元人民币；2006年3月贵阳某大型企业电子地 磅秤遭受雷击，当时直接经济损失即达7万元人 民币。目前，多数人对于电子地磅秤的工作原理 还比较生疏，本文简要介绍电子地磅衡器系统的 同时，对系统的雷电防护必要措施作一些技术说明。

2、电子地磅秤结构简介

电子地磅秤系统主要由桥秤板面、称重压力 传感器、前端信号放大器、称重数据处理器、重量 显示器、打印设备等组成。其中称重压力传感器、 前端信号放大器在室外桥秤下，称重数据处理器、 重量显示器、打印设备在室内。

图1电子地磅秤系统组成示意框图 工作原理是：系统接通220V交流工作电源 后，电子地磅衡器系统清零，称重数据处理器送出 励磁信号通过前端放大处理到压力传感器，当车 载货物经过或停在桥秤上时，压力传感器送出毫 安级的模拟信号回前端放大器，信号放大后再送 回室内称重数据处理器处理换算成相应重量显 示，需要打印时，通过打印机输出。

电子地磅秤使用220V50Hz交流市电，信号处 理部分弱电设备的工作电压一般在5?18V，工作 电流多为毫安级;两根励磁信号线、两条反馈信号 线、两条测量信号线共6根数据信号线。根据厂 家设备要求，系统接地电阻应<4Q。

3、电子地磅秤遭受雷击原因分析

3. 1地电位反击

地电位不平衡造成地电位反击的事例占多 数。在调查的所有电子地磅秤使用单位中，无一 家按照GB50057 - 94 (2000)《建筑物防雷设计规 范域GB50343 - 2004《建筑物电子信息系统防雷 技术规范》相关规定，采用联合接地或暂态联合接 地，仅仅将前端放大器和桥秤支架接地，也未与建筑物防雷地连接，两者相距最远均< 10m，存在建设之初就埋下雷击事故隐患。

3.2球型闪电

球型闪电的直接雷很难预以防护，它是一种带 有大量电荷等离子体，触及物体时通过瞬间的放电 将电器设备烧毁，通过安装避雷针和布设避雷带也 很难消除其危害。尽管球型闪电的形成的几率很 低，造成的雷击事故相对较少，但在调查过程中也 发现过球型闪电接触称重桥秤后将电子衡器系统 击坏报废的情况。

3. 3电源线路、信号线路雷电波侵入

所有电子地磅秤使用单位的220V电源线路、 信号线路都未安装相应的电涌保护器，也未做线路 (特别是信号线路）屏蔽处理，经调查:几乎所有的 使用单位的电子衡器系统均遭受过雷击事故。

3.4接地隐患

由于电子地磅秤组成比较简单，而且设备基本在 室内，即使称重桥秤在室外，也有遮雨金属棚防雨，因 此，几乎所有使用单位只是根据设备说明做个简单接 地处理，而且都未做接地测试。经过检查，电子地磅 秤普遍存在着接地电阻偏大(最大达27Q )、接地导线 面积偏小侈数采用2. 5mm2单芯铜线）、未进行有效 等电位连接处理等一系列不安全隐患。

4、雷电防护技术标准

正确参照技术标准相关规定是有效设计防雷 措施的前提，按照电子地磅秤工作原理和设备性 质，该系统基本属于建筑物内电子信息系统特点， 电子地磅秤系统雷电防护主要应参照GB50057 - 94 (2000) ?建筑物防雷设计规范》GB50343 - 2004 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》外，还应遵守 下列标准图集：99(03)D501 —1?建筑物防雷设施安 装》、02D501 — 2〈等电位连接安装》、03D501 — 4〈接 地装置安装》，按照图集要求施工。

5、电子地磅秤防雷措施

由于电子地磅秤电子系统基本处于室内，除在 直接雷击防护措施符合要求的场合外，一般情况下 可以不考虑直接雷击防护。因此主要考虑设计、完 善弱电系统防雷措施一一电涌保护、等电位连接、 接地处理。

电涌保护器(SPD)的正确使用和安装，是整个 防雷系统中的重要环节，电子衡器系统防雷击保护 中的SPD使用，应主要从两个方面来考虑，一是控 制室内的保护，应从供电系统保护和由传感装置传 输的信号以及与外部连接的传输信号和监控信号 等方面综合加以考虑。

5. 1电源线路

对供电系统而言应采取三级防护，第一级以采 用开关式SPD以进行大电流泄放为宜，通流容量> 80KA;第二级采用限压型SPD进行泄放，通流容量 > 80KA;第三级推荐使用串联式电涌保护器 (SPD)。安装位置和方法的正确与否直接关系到电 涌保护器的泄放效果，因此，第一级与第二级的安 装距离应在10m以上，后两级的安装距离应<5m。 其它与外部相连的信号通讯传输线路均应加装专用 SPD。

5.2信号线路

首先用金属管或金属线槽进行屏蔽处理，其 次，电子部件传感器加装专用SPD保护装置，方能 起到良好的效果。由于电子地磅秤弱电设备的工作电压只有5-12V，工作电流也多为毫安级的，选 型和安装必须仔细进行现场考察，信号线路电涌保 护器目前仅有国外PHOENK和OBO两家，而且价 格较高，国内也仅有一两家生产，安装时一定注意 连接可靠，否则可能影响保护效果。

5.3等电位连接

室内部分：由于电子地磅秤电子系统设备较少且集中，与室外信号连接仅六根信号线，故采用S型等电位连接方式，等电位连接端子采用50 X5 X300 扁铜，信号地、保护地、信号线路屏蔽钢管接地均采 用>6mm2多芯铜线与等电位连接端子相联，接地 引入线采用>16mm2多芯铜线与接地装置相联。

室外部分:主要在桥秤地点，采用50 X5 X300 扁铜做等电位连接端子，桥秤钢板、前端放大器外 壳、信号SPD、压力传感器信号地、信号线路屏蔽钢 管接地均采用>6mm2多芯铜线与等电位连接端子 相联，并对地磅本身进行多点（不少于4点）均衡接 地，接地引入线采用>16mm2多芯铜线与接地装置相联。

5.4接地

对于电子地磅秤电子系统，应采用联合接地方式:建筑物防雷地、室内等电位连接接地、室外等电 位连接接地共用接地装置，室外部分距离室内部分 接地装置较远时，可利用信号线路金属屏蔽管做连 接导体，达到联合接地效果。根据GB50343 GB/T 2887 -2000〈电子计算机场地通用规范》，系统联合接地 接地电阻应<4Q。

6、结束语

电子地磅秤电子系统基本不考虑直接雷击危害，但由于系统本身信号比较微弱，接口及其芯片抗冲击能力非常差，设计、现场安装人员需要较为专业的技术人员才能进行，加之电子地磅秤信号部 分避雷器需要特殊定做生产，所以一直是个防雷难点。但只要不断丰富自己的知识，努力提高技术水平，充分了解保护对象的工作原理、结构，按照雷电 防护的基本原理，就能采取合理的措施，有效的减小雷电灾害损失。