雷电对测量系统产生危害的原因分析
根据相关资料和原变送器损坏原因查找,分析主要的雷电形式及对变送器破坏有以下几种情况:
1、雷电直接对水位测量系统放电的直击雷。变送器、数显表、信号线缆输入输出线等电气连接装置直接遭受带电云气团放电。防护水位测量系统直接雷击的(唯一)有效方法是在可能遭受雷电的设备上方装设避雷针、避雷线(或消雷器)。由于水泵房大多位处偏远位置,变送器和信号线缆安装在野外,且地理位置相对较高,受地理条件限制,在可能遭受雷电的变送器和线缆上方装设避雷针、避雷线(或消雷器)费用较高,并且设备被雷电直接击中的概率非常的低(可能百年一遇),所以在野外设施上没有必要再做其他专门针对直接雷击的防护措施。
2、雷电感应产生的浪涌电流对水位测量系统的损害。浪涌电流的产生主要是由雷云的静电感应和雷云放电的电磁感应引起。静电感应是指当带有大量电荷的雷云出现在室外设备及线缆上空时,在其下方的设备及线缆金属导体表面会感应出与雷云下端电荷异号的电荷。雷云放电(云间),其雷云下端电荷迅速消失,而金属导体上的感应电荷不能立即消失,就对地构成几百千伏的高电位。静电感应的过电压波就可能通过金属线缆和数显表、变送器设备入地。雷电流可高达几千安,甚至几百千安。另外当雷电在雷云之间或雷云对地放电时,在其放电通道周围产生强烈的雷电电磁场(电磁场强度和放电电流成正比,和距离平方成反比),处在该电磁场作用下的金属线缆因切割磁力线会感应出的数以千伏的浪涌电压,金属线缆通过变送器和数量表之间形成了一个流通的闭合回路,则感应电压会在回路内形成闭合电流。上述原因造成的浪涌电流,其特点是上升沿的变化速度快(前沿时间为μs级),瞬态功率大,峰值高,形成对仪表的强大冲击。下图为感应雷电流的波形(8/20μs电流波)。
由于电子器件的高集成度使其对过电压和外来热量的承受能力的降低,当电流幅值很高的浪涌电流侵入时,变送器和数显表中电路板的集成块极易被烧毁。感应雷虽然没有直接雷猛烈,但其发生的几率比直击雷高得多,所以威胁最大。
3、雷电流通过数显表交流电源 侵入水位测量系统造成的顺坏。由于供水管网的泵房的地理位置,供电线路大都数是架空线,线路和变压器一般配有避雷器,通过接地引流入地,只要保证避雷器和接地的良好状态就能避免绝大部分雷击的损害。
我厂水泵房水池大多位处偏远,且地理位置相对较高,属于雷电频发地区;所以泵房水位测量系统必须具备一个针对性很强的防雷电和过电压措施。 通过以上分析,雷电对水位测量系统造成毁坏的主要原因是由于静电感应和电磁感应引起的浪涌电流,必须采用有效的措施防止和消除浪涌电流对系统的损坏。
http://zjswzx.cn