（大唐国际发电股份有限公司陡河发电厂设备部 河北唐山 063028）
摘要：本文介绍了陡河发电厂轨道衡如何防雷，并对陡河发电厂轨道衡防雷改造进行了粗浅的叙述。
关键词：轨道衡 防雷
0. 引言
火力发电厂是用煤大户，一座百万千瓦火力发电厂每日耗煤量约1.8－2.3万吨。这在卸煤量较大的情况下，轨道衡的连续作业能力的确成为一个很大的问题，也是电厂提高经济效益的重要指标之一。当雷雨季节来临时，轨道衡安全运行受到雷电的严重威胁（2014年6月9日夜下了一场雷阵雨，由于雷电的冲击造成丁衡#1传感器被击坏；通道模块烧毁三个；#1机UPS电源烧毁；车号采集卡烧毁两块轨道衡停运）,以前类似问题层出不穷。因此，轨道衡的防雷刻不容缓。
1. 雷电的形成危害及防护
雷电现象是自然界中一种瞬间放电现象，同时伴随有雷声，具有高电流、高电压、变化快、放电时间短、辐射强等特征。雷电电磁脉冲是以电磁波辐射形式向四面八方传播，导致众多设备遭到破坏，对电气电子设备的安全运行造成严重威胁。
1.1雷电的成因
在雷雨季节里，地面上的水分受热变成水蒸气，并随热空气上升，在空气中与冷空气相遇，使上升气流中的水蒸气凝成水滴，形成积云。有的积云带有大量的正电荷或负电荷，变成正雷云或负雷云。当雷云中的电荷逐渐聚集增加，使其电场强度达到一定程度时，周围空气的绝缘性能被破坏，于是正雷云对负雷云，这两块带异性电荷的雷云便发生云层之间放电。此外，由于静电感应，带电的云层与大地表面会感应出异性的电荷，当电场强度聚集达到一定值时，即发生雷云与大地之间放电，这样就形成了雷电现象。遭受放电的物体会受到强大的热能、机械能、电磁能量的攻击和破坏，这种现象称为雷击。
无论雷云与雷云之间的放电或是雷云与大地间放电，实际上是一个有着极高的峰值和陡度的脉冲电流，并在其周围形成一个强大的脉冲电磁场，以光速向四周空间迅速传播。空间雷云的放电所形成的雷击，主要对在云层的飞行物有危害，对地面建筑物没有很大影响。但是由此产生的雷电电磁脉冲，却会对地面通信、计算机网络等电子设备带来一定的破坏作用。空间雷云与大地间放电所形成的雷击，对地面建筑物和人身安全带来极大的危害。可以引发房屋倒塌、森林起火、设备毁坏、人畜伤亡等多种危害事故。
1.2雷电的危害种类
直击雷； 雷击电磁脉冲(LEMP)； 操作过电压和暂时过电压（TOV）
1.3雷电防护
现代防雷技术强调“整体防护、综合治理、层层设防”。在防雷工程设计时应系统地、因地制宜地将外部防护和内部防护有机地结合起来，贯彻整体防御思想，综合运用分流(泄流)、均压（等电位）、屏蔽、接地和保护（箝位）等各项技术，构成一个完整的防护体系，才能取得明显的效果。综合防雷系统主要应从以下几个要素着手。
分流（泄流）：
在建筑物顶部安装接闪器，让雷电按指定的路径泄放入地。避免建筑物直接接受雷电流而受损。
均压（等电位）：
防止相邻金属导体及不同地网之间产生电位差，采用等电位连接和共用接地等措施。
屏蔽：
利用建筑物的钢筋混凝土墙体、人工屏蔽网和各种设备自身的金属屏蔽层以及屏蔽电缆，衰减雷击电磁脉冲对设备的危害。
接地：
接地是分流和泄放直击雷和雷击电磁脉冲干扰能量的最有效的手段之一，也是等电位连接的基础。
保护（箝位）：
是在电源线、信号线、接等过电压可能侵入的所在端口，装设必要的电涌保护器，将侵入设备系统的冲击过电压限制到设备能承受的冲击过电压水平之内。电涌保护器（SPD），俗称防雷器，是在最短时间（纳秒级）内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口电位相等，同时释放系统中因雷击而产生的大量脉冲能量，并短路泄放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而保护线路上用户的设备。
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2. 设计依据
本方案在编写过程中，主要参考了下列国家标准、国际相关标准及行业规范的有关条款：
1.GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》
2.GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》
3.GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》
本方案的制定，目的是提供出一套完整且易于操作的防雷解决方案予有关部门进行参考实施，从而达到轨道衡设备安全运行的效果
3. 设计方案
3.1设计说明
电子轨道衡是安装在铁路运输线上、对铁路上的运行车辆及其装载货物进行称重的计量设备。
电子轨道衡的承重传力机械系统和称重传感器安装在铁路运输线上，称重主机安装在附近的计量室内。由于轨道衡处于室外暴露环境，十分容易遭受雷击，损坏传感器甚至引入计量室破坏称重主机等与系统关联的敏感电子设备。
因此，为减少雷击灾害对生产造成破坏，对轨道衡进行全面的综合防雷保护势在必行。根据现场实际情况并结合用户需求，我们认为，陡河电厂轨道衡防护主要应从以下几个方面进行考虑。
计量室配电系统防护——称重设备为精密电子设备，对计量室配电进行多级防护，实现逐级泄放，可靠箝位目的。
计量室称重主机防护——室外轨道衡引入计量室的压力传感器信号线上可能带来危险的雷电过电压，应在计量室内对引入的信号线路上加装匹配的防雷器进行防护。（已安装）
室外压力传感器防护——传感器属于昂贵精密电子器件，为保护传感器，在室外传感器接线箱处对室外传感器线路增加匹配的防雷器。
计量室车号识别系统计算机防护——车号识别系统从室外引入计量室的信号线上容易感应出危险雷电过电压，应在计量室内车号识别系统计算机的接口处安装防雷器保护计算机。
室外车号识别主机防护——为保护车号识别主机，在室外轨道箱内分别对主机的电源、串口、天线端口加装相应的防雷器进行保护。
3.2计量室配电系统防护
雷击灾害中，由配电系统耦合进入的雷击浪涌带来设备的损坏占有相当大的比率。因此，对配电系统的防雷保护措施是整个防雷系统建设中必不可少的一个环节。由于单级防雷保护可能会带来因雷电流过大而导致的泄流后残压过大或者保护能力不足引起的设备损坏，因此配电系统的防雷保护应采取多级保护、逐级泄放。
在计量室配电箱处总开关后端，设计安装1套德国OBO V25-B+C/3+NPE型号B+C级三相电源防雷器，做为计量室配电的第一级+第二级联合保护，主要用来泄放掉电源线路上大部分的雷电流。防雷器回路中串接20A/3P空气开关，做为防雷器的故障短路保护。
在计量室称重设备及车号设备电源插座处，设计安装2套德国OBO CNS 3-D-PRC电源防雷插座，做为计量室电源的精细保护，主要用来将电源线路上的残压限制到安全的水平。
3.3计量室称重主机防护
在计量室称重主机的压力传感器通道接口处， 4台轨道衡的传感器（每台衡4个传感器）通道的电源线和信号线目前均已安装了相应的防雷器来保护称重主机。电源线已安装了16套德国OBO VF24-AC/DC型号电源防雷器，信号线已安装了16套德国OBO FLD-24型号信号防雷器。
原有防雷器放置在地板下，维护不便，设计在地板上墙边安装1台落地配电箱，地板下原有的共计32套防雷器挪至新设的落地配电箱内。为方便维护，箱内另设置80位导轨接线端子排用来接线。
3.4室外压力传感器防护
在各个轨道衡旁的传感器接线箱处，设计对每个传感器通道的电源线和信号线分别加装适应的防雷器进行保护，以免线路上的雷电感应过电压打坏传感器。
原有接线箱空间太小，无法安装防雷器，将原有接线箱拆除，新设一台防雨箱，箱内内置30位导轨接线端子排、传感器防雷器、车号防雷插座。
每台轨道衡需安装4套VF24-AC/DC型号电源线防雷器和4套FLD-24型号信号线防雷器，防雷器安装在新设的防雨箱内。4台衡共需16套VF24-AC/DC和16套FLD-24。
3.5计量室车号识别系统计算机防护
对于由室外轨道衡引入计量室的车号信号线缆，设计在其进入车号计算机前的9针串口处，安装德国OBO SD09-V24/9型号串口防雷器进行保护，以免线缆中的雷电感应过电压打坏计算机。共4套。
3.6室外车号识别主机防护
对于室外的车号识别主机的防护，设计在轨道箱内分别对主机的电源、串口、天线端口进行保护，以免线路中的雷电感应过电压侵入主机造成破坏。电源采用德国OBO CNS 3-D-PRC型号防雷插座对其AC220V电源部分进行保护（安装在新设的传感器防雨箱内），每衡1套，共4套；串口采用德国OBO SD09-V24/9型号串口防雷器进行保护，每衡1套，共4套；天线端口采用德国OBO DS-N型号天馈线防雷器进行保护，每衡1套，共4套。
4.结束语
对轨道衡加装防雷设备的改造后,使轨道衡稳定运行两年，未发生因雷击造成损坏设备事件,达到了改造预期值。提高了设备的可靠性，避免了因轨道衡故障延误的火车煤翻卸工作，降低了设备维护费用。也为其它正在使用同类型产品的兄弟单位提供了该设备改造的信息，避免类似问题的发生。
论文作者:刘佳
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/6/27
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