浅谈超偏载检测设备如何防止雷电造成损害

张雷 郝策

摘要：超偏载检测装置使用了大量的压力传感器、剪力传感器、信号放大板和各种芯片等，雷击对设备的安全运行产生了致命的威胁。本为对超偏载检测装置如何防雷进行了研究和探讨，为提高设备防雷提出了建设性的意见。

关键词：超偏载;传感器;防雷

1超偏载检测装置简介

超偏载检测装置是指在货物列车运行过程中对各节货车分别进行超载、偏载、偏重检测的装置。它主要包括承重基础台面，称重传感器（包括压力传感器和剪力传感器），模拟传输线路，数据采集、处理、分析和传输设备，数据传输通道。

2防雷技术

超偏载检测装置雷电防护系统用于对设备进行雷电效应防护的整套装置，它有外部防雷装置和内部防雷装置两部分组成。雷电防护系统强调全方位防护、综合治理、层层设防，为雷电流提供一条低阻抗的通道，同时防止雷电电磁脉冲对电气和电子设备的干扰。

2.1雷击

雷云对大地及地面物体的放电。

2.2雷电过电压

因特定的雷电放电，在系统中一定位置上出现的瞬态电压

2.3雷电波侵入

由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波沿着这些管线侵入屋内，危及人身或损坏设备。

2.4雷电电磁脉冲

与雷电放电相关联的电磁辐射

2.5雷电电磁感应

雷电流迅速变化在其周围产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势，包括静电感应和电磁感应。

2.6屏蔽

一个外壳或其他物体（通常具有导电性），能够消弱一侧的电、磁场对另一侧的装置或电路的作用。

2.7接闪器

直接截守雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。

3、超偏载检测装置雷电过电压及电磁脉冲侵入途径

3.1雷电直击装有超偏载检测装置的建筑物及附近构建物、地面突出物、沿线钢轨或大地时，雷电流通过空间电磁感应在超偏载检测装置内产生过电压和过电流。

3.2雷电直击装有超偏载检测装置的建筑物时，雷电流沿接闪器和引下线进入接地装置引起地电位升高，这时，在设备接地导体和其他导体间产生雷电反击过电压。

3.3雷电直击与超偏载检测装置相连接的交流供电线路及附近设施时，雷电过电压经线路传到侵入到超偏载检测装置。

3.4雷电直击与超偏载检测装置相连接的数据传输通道及附近设施时，雷电过电压经线路传到侵入到超偏载检测装置。

4超偏载检测装置雷电电磁环境的改善

4.1安装超偏载检测装置的机房应当有良好的雷电电磁环境。改善超偏载检测装置机房的雷电电磁环境，可以减少雷电电磁场对设备的感应影响。

4.2机房的建筑物应尽量远离高达建筑物和构筑物。受地形限制，机房不能避开高大建筑物和构筑物时，应保证设备的保护地线接地体和引接线与高大建筑物、构筑物的避雷针接地体和引接线或金属构筑物的地下部分的直线距离大于20m。

4.3为防御直击雷和降低雷电电磁干扰，超偏载检测装置机房的建筑物外部应采用由屋顶接闪器、引下线和接地装置构成的防直接雷击系统，机房内部应采用法拉第笼进行电磁屏蔽。

4.3.1屋顶接闪器的设置

建筑物屋顶的接闪器应采用避雷带和避雷网，不应采用可以招引雷电的避雷针和其他非常规避雷针等装置。避雷带应采用不大于Ф8mm的热镀锌圆钢沿屋顶周边设置一圈，距墙体高度150mm，并用热镀锌圆钢均匀设置避雷带支撑柱，支撑柱间距不大于1m。避雷网应采用40mm×4mm的热镀锌扁钢焊接成不大于0.5m×0.5m的方形网格，每隔0.5m与避雷带焊接连通。

4.3.2引下线的设置

引下线是避雷带与接地装置的连接线，上端与避雷带焊接连通，下端与接地装置焊接连通，焊接处不得出现弯角小于90°的急弯。引下线应采用40mm×4mm的热镀锌扁钢，沿机房建筑物外墙角垂直敷设，且与其他电气线路的距离应大于1m，与外墙的间隔应不小于15mm。

4.3.3接地装置的设置

接地装置应采用地网，并在建筑物四周设环形接地装置。若无条件设置地网的建筑物，宜在建筑物四周设环形接地装置。环形接地装置由水平接地体和垂直接地体组成，垂直接地体至少应在建筑物四周做4～6处，并与水平接地体相互焊接连通。水平接地体采用40mm×4mm热镀锌扁钢，垂直接地体采用50mm×50mm×5mm热镀锌角钢，接地体埋深应不小于0.7m。

4.3.4法拉第笼屏蔽层的设置

机房内部的法拉第笼屏蔽由墙面屏蔽层、顶面屏蔽层、金属门、窗户屏蔽构成。墙面和顶面屏蔽层应采用厚度不小于0.6mm的镀锡或镀锌铁板，通过截面不小于10mm2的黄绿双色铜导线与屏蔽接地汇集线可靠连接。金属门采用截面不小于10mm2的铜线与墙面屏蔽层可靠连接。窗户应采用网格不大于80×80mm，截面不小于3mm2的金属铝合金网覆盖，用截面不小于10mm2的黄绿双色铜导线雨墙面屏蔽层可靠连接。

4.4雷电综合防护应设置安全基地汇集线、屏蔽接地汇集线和防雷接地汇集线。接地汇集线宜采用30mm×3m紫铜排，可互相连接成条形、环形或网格形。接地汇集线受制造长度的限制需使用多根铜排时，铜排间直接连接的接触部分长度不少于60mm，接触面应打磨后用3个铜螺栓双螺帽连接。

4.5進入机房的外来导电物体，都应在建筑物的界面处进行等电位连接。进入机房的供电线路、数据传输线路和称重传感器的电源、模拟传输线路应用屏蔽电缆。

4.6电力电缆的铠装层、屏蔽层，数据传输通道电缆的铠装层、屏蔽层，光缆的加强芯的接地线截面积应不小于10mm2。数据传输线屏蔽层的接地线截面积应不小于2.5mm2。

5. 超偏载检测装置雷电防护系统的日常维护

5.1定期巡检，特别是在雷雨后和易发生故障的部位增加巡检的次数。

5.2定期巡检的主要内容：雷电防护系统的外观检查;各连接引线的检查;接地线的检查;所有连接螺丝紧固。查雷电防护系统是否有燃烧或表面损伤的痕迹。如果出现这种情况，则必须进行处理。

5.3作好防污措施，定期清扫雷电防护系统运行的房间，放电通道应无杂物。

参考文献：

[1]周美灵，宫兴崎，李学宝等.不断轨柱式单台面轨道衡加偏载功能方案设计及实现[J].中国计量，2021（04）.

[2]朱林根.21世纪建筑设计手册下册[M].中国建筑工业出版社，2001（3）.