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摘要：铁路货车超偏载检测装置是铁路货运计量安全检测系统的重要组成部分。同时，该设备的防雷设计也是一个综合性强的防雷系统。本文介绍了超偏载检测装置原理及构成、超偏载检测装置遭受雷电袭击损坏的原由、防雷设计方法和安装防雷系统的效果。
关键词：超偏载检测装置;防雷技术;铁路货车
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-05-065
一、超偏载检测装置原理及构成
超偏载检测设备适用于检测各种型号的货车的超偏载。此装置由计算机、秤重软件、高精度传感器、高速采样通道及不断轨秤体组成。超偏载检测装置既可对货车装载时和运行中超载情况实时监测，也可对货车进行偏载测试。该装置由不断轨秤体结构、高精度传感器，高速采样通道和计算机及软件组成。
二、超偏载检测装置遭受雷电袭击损坏的原由
超偏载检测装置处于室外露天场所，测量轨、钢架、传感器系统等金属构件易受雷击，特别是电磁感应引起的浪涌电压。因此，传感器及其连接的二次仪表及相应的计算机系统容易受到雷击的破坏。在大多数情况下，由于传感器的弹性体与测量轨和钢架电连接，传感器弹性体与电路之间的耐压极限仅为1kV～jj1.5kv，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，这就是超偏载检测装置经常因遭受雷击而损坏的最主要的原因。
当超偏载检测装置遭受雷击时，强电流通过传感器的弹性体。这种电流产生的电磁场足以破坏传感器内部的应变电路和电子电路，进而波及与其相连的二次仪表及计算机系统。总之，凡是与超偏载检测装置有电路连接或信号联系的地方，都有可能引入雷电袭击而产生浪涌电压，造成超偏载检测装置损坏。
三、超偏载检测装置的防雷技术设计方法
为了更全面地保护超偏载检测装置设备，采用了三级保护和二级保护。一级保护是秤台上剪切力传感器的保护。运用等电位保护器与传感器的屏蔽层连接，能有效地释放钢轨传导的雷电，保护传感器不因大电流而烧毁，避免轨道电路信号对传感器电路的干扰;第二级保护是传感器的电气连接保护传感器接线盒，传感器线与信号线之间连接信号防雷器，信号衰减很小，同时有效保护传感器;三级保护是在室内信号线与采集仪表线之间安装信号防雷器，防止数据采集仪因过电流烧毁。二次保护采用电源防雷箱和电源防雷器对进入室内的单相交流电源进行放电和限压，以避免外界电源干扰对室内的影响。
3.1等电位防雷设计方法
等电位保护是超偏载检测装置雷电保护系统的核心和基础。雷击时，在强雷击电流注入大地的瞬间，由于接地线的电阻和电感，整个衡器系统会对地产生数万伏甚至几十万伏的高电位，这对超偏载检测装置的各个部分乃至整个系统都是有害的。本系统对整个称重仪表系统的所有接口（传感器、仪表、计算机）进行相应的等电位保护，使整个称重仪表系统的基础电位随地线电位的变化而变化，避免了雷击电流产生的高电位对超偏载检测装置造成的破坏。
3.2接地网防雷设计方法
防雷接地网（接地井）围绕测量轨和钢框架（包括基础）建造，包括基础的防雷接地网（接地井）围绕测量轨和钢框架建造。整个系统在测量轨和钢架附近与单个接地极相连。这样，整个称重仪表系统只有一个基本电位，与室内设备的等电位连接器和房屋的接地相连，从而实现共用接地。当发生雷击时，该电位随接地点电位波动而变化，确保整体超偏载检测装置系统安然无恙。
3.3传感器防雷设计方法
仅切断传感器与测量轨和钢架之间的连接通道是不够的。必须切断传感器与测量轨和钢架之间的电气连接。传感器输出端增加分流装置，与测量轨和钢架连接。当有雷击电流时，雷击电流不经传感器分路装置通过传感器对地放电，避免雷击电流产生的电磁场对传感器的破坏。
3.4供电系统多级防雷设计方法
电源系统应进行多级防雷，二次仪表和计算机系统的电源系统应进行多级防雷，然后连接至接地极。超偏载检测装置采用三级防雷。一级电源防雷模块安装在系统电源开关后，二级电源防雷模块安装在稳压电源前面，三级电源防雷模块安装在设备前面。此外，三级防雷应为共用接地和等电位。
3.5网络监控系统防雷设计方法
网络监控系统中的防雷由于超偏载检测装置可以实现远程无人值守测量，其“眼睛”就是网络监控系统，所以网络监控系统的防雷也非常重要。根据现场需要和监控系统特点，对开关等设备进行等电位连接，对控制信号安装防雷模块，并进行等电位连接。
四、安装防雷系统的效果
以江村站为例，分析说明超偏载检测装置防雷系统情况。江村站设置3台超偏载检测装置，设备安装在江村易雷区，地势较高，电气化线路相对密集，易受雷击。自2006年安装防雷系统以来，超偏载检测装置遭受雷击和电磁脉冲干扰的情况得到明显改善，保证了设备的正常运行。通过观测和试验，，江村站超偏载检测装置防雷系统的具体参数如下：
（1）综合地网接地电阻实测为0.6Ω。
（2）天网避雷网格为1.2m×1.2m。
（3）采取了严密的屏蔽（法拉第电磁笼）防护措施。
（4）交流供电线路设2级防雷保护。对机房室内供电系统使用SPD80-2/H4-J型单相电源防雷箱防护（粗防护），对设备取电插座使用交流防雷模块防护（细保护）。
（5）系统信号设备采用三级防雷。一级为传感器保护，采用20个tc-dl40-a1型等电位连接器保护剪切传感器和压力传感器;二级为室外接线盒保护，采用40个tc-ld20k12c1-mc型号避雷器与室外线路接线板端子并联，最大放电电流20KA;第三级为室内信号采集器保护，采用18个tc-ld20k12c1-mc型信号避雷器连接到信号采集仪前端，最大放电电流为20KA
（6）设置有安全保护接地汇集线、屏蔽接地汇集线和電源防雷接地汇集线。
（7）室内有安全接地汇集线与屏蔽接地汇集线，安全接地汇集线与防雷接地汇集线之间用等电位连接器连接。
（8）所有屏蔽、箱、柜均接地良好。以上数据符合防雷技术条件设置原则、技术规范、参数选择等相关技术要求。基于防雷技术条件的防雷系统能有效地保护直击雷和感应雷，减少雷击直接造成的设备损坏，降低维护成本，对超偏载检测系统的稳定、降低故障率，确保运输安全起着重要作用。同时，该系统对电磁脉冲干扰也有一定的防护作用，能有效减少电磁干扰引起的隐患故障的发生
结语：
总之，超偏载检测装置防雷技术是一个性能先进的综合复杂的雷电保护系统，通过试验、分析、研究，探讨在不影响超偏载检测装置计量性能技术上的防雷技术方案非常必要，这不仅是超偏载检测装置防雷系统研制、建设的重要参考，也为制定科学、系统、全面的超偏载检测装置防雷技术标准提供有力支持。
参考文献
[1]建筑物防雷设计规范GB50067-94（2000年版）.
[2]赵志震.浅谈电气化铁路接触网防雷技术[J].现代工业经济和信息化，2014（9）：6-71.
[3]赵学哲.浅谈铁路货车超偏载检测装置的防雷技术[J].中国科技纵横，2011，（24）：280.DOI：10.3969/j.issn.1671-2064.2011.24.242.
[4]黎在（容）.铁路货车超偏载检测装置综合防雷系统的研制[J].铁道货运，2011，29（6）：35-39.DOI：10.3969/j.issn.1004-2024.2011.06.009.
关键词：超偏载检测装置;防雷技术;铁路货车
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-05-065
一、超偏载检测装置原理及构成
超偏载检测设备适用于检测各种型号的货车的超偏载。此装置由计算机、秤重软件、高精度传感器、高速采样通道及不断轨秤体组成。超偏载检测装置既可对货车装载时和运行中超载情况实时监测，也可对货车进行偏载测试。该装置由不断轨秤体结构、高精度传感器，高速采样通道和计算机及软件组成。
二、超偏载检测装置遭受雷电袭击损坏的原由
超偏载检测装置处于室外露天场所，测量轨、钢架、传感器系统等金属构件易受雷击，特别是电磁感应引起的浪涌电压。因此，传感器及其连接的二次仪表及相应的计算机系统容易受到雷击的破坏。在大多数情况下，由于传感器的弹性体与测量轨和钢架电连接，传感器弹性体与电路之间的耐压极限仅为1kV～jj1.5kv，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，这就是超偏载检测装置经常因遭受雷击而损坏的最主要的原因。
当超偏载检测装置遭受雷击时，强电流通过传感器的弹性体。这种电流产生的电磁场足以破坏传感器内部的应变电路和电子电路，进而波及与其相连的二次仪表及计算机系统。总之，凡是与超偏载检测装置有电路连接或信号联系的地方，都有可能引入雷电袭击而产生浪涌电压，造成超偏载检测装置损坏。
三、超偏载检测装置的防雷技术设计方法
为了更全面地保护超偏载检测装置设备，采用了三级保护和二级保护。一级保护是秤台上剪切力传感器的保护。运用等电位保护器与传感器的屏蔽层连接，能有效地释放钢轨传导的雷电，保护传感器不因大电流而烧毁，避免轨道电路信号对传感器电路的干扰;第二级保护是传感器的电气连接保护传感器接线盒，传感器线与信号线之间连接信号防雷器，信号衰减很小，同时有效保护传感器;三级保护是在室内信号线与采集仪表线之间安装信号防雷器，防止数据采集仪因过电流烧毁。二次保护采用电源防雷箱和电源防雷器对进入室内的单相交流电源进行放电和限压，以避免外界电源干扰对室内的影响。
3.1等电位防雷设计方法
等电位保护是超偏载检测装置雷电保护系统的核心和基础。雷击时，在强雷击电流注入大地的瞬间，由于接地线的电阻和电感，整个衡器系统会对地产生数万伏甚至几十万伏的高电位，这对超偏载检测装置的各个部分乃至整个系统都是有害的。本系统对整个称重仪表系统的所有接口（传感器、仪表、计算机）进行相应的等电位保护，使整个称重仪表系统的基础电位随地线电位的变化而变化，避免了雷击电流产生的高电位对超偏载检测装置造成的破坏。
3.2接地网防雷设计方法
防雷接地网（接地井）围绕测量轨和钢框架（包括基础）建造，包括基础的防雷接地网（接地井）围绕测量轨和钢框架建造。整个系统在测量轨和钢架附近与单个接地极相连。这样，整个称重仪表系统只有一个基本电位，与室内设备的等电位连接器和房屋的接地相连，从而实现共用接地。当发生雷击时，该电位随接地点电位波动而变化，确保整体超偏载检测装置系统安然无恙。
3.3传感器防雷设计方法
仅切断传感器与测量轨和钢架之间的连接通道是不够的。必须切断传感器与测量轨和钢架之间的电气连接。传感器输出端增加分流装置，与测量轨和钢架连接。当有雷击电流时，雷击电流不经传感器分路装置通过传感器对地放电，避免雷击电流产生的电磁场对传感器的破坏。
3.4供电系统多级防雷设计方法
电源系统应进行多级防雷，二次仪表和计算机系统的电源系统应进行多级防雷，然后连接至接地极。超偏载检测装置采用三级防雷。一级电源防雷模块安装在系统电源开关后，二级电源防雷模块安装在稳压电源前面，三级电源防雷模块安装在设备前面。此外，三级防雷应为共用接地和等电位。
3.5网络监控系统防雷设计方法
网络监控系统中的防雷由于超偏载检测装置可以实现远程无人值守测量，其“眼睛”就是网络监控系统，所以网络监控系统的防雷也非常重要。根据现场需要和监控系统特点，对开关等设备进行等电位连接，对控制信号安装防雷模块，并进行等电位连接。
四、安装防雷系统的效果
以江村站为例，分析说明超偏载检测装置防雷系统情况。江村站设置3台超偏载检测装置，设备安装在江村易雷区，地势较高，电气化线路相对密集，易受雷击。自2006年安装防雷系统以来，超偏载检测装置遭受雷击和电磁脉冲干扰的情况得到明显改善，保证了设备的正常运行。通过观测和试验，，江村站超偏载检测装置防雷系统的具体参数如下：
（1）综合地网接地电阻实测为0.6Ω。
（2）天网避雷网格为1.2m×1.2m。
（3）采取了严密的屏蔽（法拉第电磁笼）防护措施。
（4）交流供电线路设2级防雷保护。对机房室内供电系统使用SPD80-2/H4-J型单相电源防雷箱防护（粗防护），对设备取电插座使用交流防雷模块防护（细保护）。
（5）系统信号设备采用三级防雷。一级为传感器保护，采用20个tc-dl40-a1型等电位连接器保护剪切传感器和压力传感器;二级为室外接线盒保护，采用40个tc-ld20k12c1-mc型号避雷器与室外线路接线板端子并联，最大放电电流20KA;第三级为室内信号采集器保护，采用18个tc-ld20k12c1-mc型信号避雷器连接到信号采集仪前端，最大放电电流为20KA
（6）设置有安全保护接地汇集线、屏蔽接地汇集线和電源防雷接地汇集线。
（7）室内有安全接地汇集线与屏蔽接地汇集线，安全接地汇集线与防雷接地汇集线之间用等电位连接器连接。
（8）所有屏蔽、箱、柜均接地良好。以上数据符合防雷技术条件设置原则、技术规范、参数选择等相关技术要求。基于防雷技术条件的防雷系统能有效地保护直击雷和感应雷，减少雷击直接造成的设备损坏，降低维护成本，对超偏载检测系统的稳定、降低故障率，确保运输安全起着重要作用。同时，该系统对电磁脉冲干扰也有一定的防护作用，能有效减少电磁干扰引起的隐患故障的发生
结语：
总之，超偏载检测装置防雷技术是一个性能先进的综合复杂的雷电保护系统，通过试验、分析、研究，探讨在不影响超偏载检测装置计量性能技术上的防雷技术方案非常必要，这不仅是超偏载检测装置防雷系统研制、建设的重要参考，也为制定科学、系统、全面的超偏载检测装置防雷技术标准提供有力支持。
参考文献
[1]建筑物防雷设计规范GB50067-94（2000年版）.
[2]赵志震.浅谈电气化铁路接触网防雷技术[J].现代工业经济和信息化，2014（9）：6-71.
[3]赵学哲.浅谈铁路货车超偏载检测装置的防雷技术[J].中国科技纵横，2011，（24）：280.DOI：10.3969/j.issn.1671-2064.2011.24.242.
[4]黎在（容）.铁路货车超偏载检测装置综合防雷系统的研制[J].铁道货运，2011，29（6）：35-39.DOI：10.3969/j.issn.1004-2024.2011.06.009.