通信車防雷設計

文∕殷永臣

1 前言

通信車的天線處于整個車輛的最高點，部分裝置有移動天線的通信車，出于信號接受的考慮，一般也會將外部天線安置到最高處，這就容易使通信車招致雷擊，影響到整個通信車的工作。再加上，通信車在運行的過程中，外部還存有電源、天線等物體，也容易招致到雷擊，因此，對通信車進行防雷設計，對整體的運行來說有著至關(guān)重要性。在此背景下，本研究結(jié)合通信車的實際需求，進行防雷系統(tǒng)的搭建與設計。

2 防雷設計

2.1 設計思路

由于通信車防雷設計過程中涉及到的內(nèi)容相對較多，因此必須從通信車的整個系統(tǒng)出發(fā)，對通信車運行過程中的各個環(huán)節(jié)進行防雷設計。本研究以通信車的集成為出發(fā)點，對通信車的接地、電磁兼容、布線設計等內(nèi)容進行系統(tǒng)的處理，確保通信車運行過程中的各個防雷系統(tǒng)能夠相互配合，起到最大化的防雷效果。同時，在設計的過程中，考慮到各種雷擊對通信車的危害程度，本設計采用多套防護設施，本研究中以感應雷防護設計為重點，以直擊雷防護設計為基礎，詳細設計思路見圖1。

2.2 直擊雷防護

應急通信車的直擊雷主要表現(xiàn)為雷電對通信車的天線系統(tǒng)進行損壞，因此，在直擊雷防護的過程中主要是對通信車的天線設施進行防雷保護。因此，本研究對通信車天線系統(tǒng)引入可折疊的防護裝置，在防護中設置接閃、疏導雷電流等內(nèi)容，詳細設計見圖2。

圖2 通信車避雷針設計

在防護天線裝置應用的過程中，根據(jù)通信車輛的具體情況，確定防護裝置的長度或者高度，在長度與高度確定的過程中，本研究采用公式法和滾球法進行計算，詳細如下。

2.2.1 公式法

通信車避雷防護裝置應用的過程中，主要是根據(jù)避雷針的防護半徑進行高度的設置，一般來說，當避雷針的高度小于等于被保護物體時，避雷針的防護范圍計算如下：

其中，h 為車輛高度，hr為滾動半徑，hx為被保護半徑，R0為避雷針保護半徑，Rr為平面高度避雷針保護半徑。按照我國通信車的具體情況，計算得出避雷針保護半徑為23.6m，平面高度避雷針保護半徑為15.1m。

2.2.2 滾球法

根據(jù)公式法計算的結(jié)果，本設計可以對通信車直擊雷的防護需求進行滿足。按照計算的數(shù)據(jù)，將避雷裝置應用到天線系統(tǒng)中，與天線系統(tǒng)共用一根升降桿，但是對兩者之間的距離進行間隔3m，以此來防止直擊雷防護過程中對天線系統(tǒng)進行損壞，詳見圖3。

圖3 防雷區(qū)域計算

根據(jù)上圖，對引下線進行設置的過程中，采用橫截面在45mm 左右的絕緣電纜，以此來保證整個防護的效果。

2.3 感應雷防護

感應雷對通信車的損毀，主要是以信號傳輸為媒介，通過對信號的感應，對信號裝載系統(tǒng)、裝置進行破壞。一般來說，通信車雷電事故中，感應雷的幾率相對較大，因此，本研究從電源避雷器、信號避雷器和射頻避雷器三種方式出發(fā)進行設計。

2.3.1 電源避雷器

通信車的運行需要有交流電進行支撐，因此，通信車中均安有電源盒，為了防止雷電對電源盒的損壞，本研究對電源盒中設置避雷系統(tǒng)，以此來預防雷擊對整個電源系統(tǒng)的損毀，并且對感應雷電進行分流。本設計中采用火花間隙式避雷器對雷電進行接地，防止避雷器的運行中產(chǎn)生漏電問題。為了提升電源避雷器的防護效果，對電源避雷器的參數(shù)進行如下設置，詳見表1。

表1 電源避雷器參數(shù)設置

2.3.2 射頻避雷器

射頻避雷器主要是對通信車天線裝置進行設置，對通信車的天線根部安裝串入式射頻避雷器，裝置的兩端分別連接天線和發(fā)射機，以此來對外部雷電進行防護。在射頻避雷器運行的過程中，需要將電流控制在20KA 以內(nèi)，并對其進行接地裝置。在避雷器類型的選取上，選用當前性能較高的寬帶射頻避雷器。

2.3.3 信號避雷器

通信車的信號避雷器主要安置在信號壁盒的接口部位，對信號避雷器進行多級電路的保護，從而來保證內(nèi)部設置免遭損壞。同時，需要將信號避雷器進行調(diào)整，按照信號傳輸?shù)念悇e進行防護電壓的設置，如，對數(shù)字信號傳輸來說，應當采用24V 以內(nèi)的信號避雷器。如果涉及到信號的遠路傳輸，需要對信號壁盒接口設置及接入線路，并設置接地線。

2.4 接地設計

通信車在避雷過程中，需要有接地設計，以此來將雷電進行引流，對整個雷電防護效果進行優(yōu)化，以下，本文按照車內(nèi)地網(wǎng)和車外接地網(wǎng)的分類，進行分別設計。

2.4.1 車內(nèi)地網(wǎng)設計

在車內(nèi)的防護布局上，選取銅帶作為地網(wǎng)的主要材料，銅帶的寬度與厚度應當分別在44mm 和2mm 左右，在銅帶外覆蓋橡皮材質(zhì)的防護。在車內(nèi)地王的電源處要安裝整車接地線的匯合點，設備地、車體地等交匯以后接入到整個地面裝置中，以此來保證雷電擊中以后能夠?qū)㈦娏餮杆賹氲降孛嬷?，防止雷電對車?nèi)人員、器材的損毀。

2.4.2 車外地網(wǎng)設計

在外部地網(wǎng)設置的過程中，應當在外部電源壁盒上設置防雷的交匯點，采用橫截面在15mm 以內(nèi)的接地線，與車內(nèi)的接電線進行聯(lián)通，并在車外接電線組成相互聯(lián)通的地網(wǎng)，以此來釋放出最大的引流功能。此外，需要為車外地網(wǎng)設置接地棒，保證各個接地棒的間隔在3m 左右，接地棒應當插入到基地裝置的三分之二處。使接地棒、接地線與接地體形成一個完整的系統(tǒng)。

3 結(jié)語

由于通信車運行的環(huán)境相對較為惡劣，這也就凸顯出了通信車防雷設計的重要性，直接關(guān)系到通信車運行與工作的安全與質(zhì)量。在我國的實踐過程中，已經(jīng)將通信車的雷電防護設置引入到整個車輛集成設計的過程中，以此來確保防雷設計的系統(tǒng)性。本設計結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗、學習的理論知識，形成整體的通信車雷電防護設計思路，為我國通信車雷電防護的設計提供參考。