感应雷干扰问题

如何解决感应雷对于信号线、电源线带来的干扰

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问题

在户外安装设备时,长距离的RS485通信线或供电线确实容易因感应雷(雷电电磁脉冲)导致设备干扰或损坏。感应雷会在导线上产生瞬时高压和大电流,从而破坏通信接口、电源模块或核心电路。

主要有以下两种影响:

  1. 静电感应(电场感应)

雷电放电时,会在附近的导线中产生高电压感应,可能导致通讯误码、信号异常、设备重启,甚至损坏电路。

  1. 电磁感应(磁场感应)

雷电流产生的强磁场会在长距离的电缆上感应出过电压和过电流,可能烧毁通讯接口、电源模块。

解决方案

感应雷是比较常见的一种现象,也需要设备制造商、方案设计、现场安装等多方配合,实现对设备更好的防护。

对于通讯线,如 RS485线、振弦传感器的信号线

  • 对于数字信号的线缆,如 RS485 通讯线:

    • 电路板设计时,在 RS485 总线两端并联 TVS 二极管,TVS快速钳位,防止雷电感应破坏通信接口。气体放电管(GDT)泄放大电流。
    • 对通讯线进行隔离设计(或者使用集成的隔离型 RS485芯片)。
    • 采用屏蔽双绞线(STP),并且屏蔽层可靠接地,可以减少电磁感应干扰;屏蔽层单点接地(通常在控制室端接地),避免形成接地环路。。双绞线结构,能有效降低感应电压。
    • RS485 端口可以安装信号防雷器(带浪涌抑制器),防止雷电过电压传导至设备。
    • 在雷击高发区域(如山区、空旷地带),将RS485通信替换为光纤通信(需使用光纤收发器),彻底消除雷电影响。
  • 对于模拟信号线

    • 振弦传感器的信号非常微弱,容易受到电磁干扰(EMI)和感应雷的影响,因此屏蔽线的正确接法至关重要。屏蔽线需在采集终端内实现单点接地,避免多点接地形成的地环路。
    • 采集器内使用 TVS 阵列。对于长距离通讯,可在传感器端转为数字信号,再传输,避免干扰导致的数据错误。

对于电源线

如果使用市电,设备也会受到电网的电压波动影响。

  • 设备需做到良好接地。
  • 在供电线入口处安装电源防雷模块(SPD),避免雷电感应高压损坏设备电源。也可以使用分级 SPD 来保护。
  • 使用隔离变压器或者隔离电源适配器,阻断浪涌和共模干扰。
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