无线综合通信车的防雷设计探讨

殷永臣

摘要：无线综合通信车在运行的过程中，由于一般处于环境较为复杂的区域中，容易受到直击雷等的干预，影响到通信车的工作效率，甚至造成安全事故。本研究从无线综合通信车的实际工作出发，对其防雷进行系统的设计，包括外部设计、内部设计以及等电位连接三个方面，为无心综合通信车的防雷能力提升提供参考。

关键词：通信车;防雷设计;方案

0  引言

随着当前通信作用的不断突出，无线综合通信车作为应急通信的主要工具，受到越来越多的应用。但是，无线综合通信车在应用的过程中，主要包括常规的会场和非常规的野外地区，并且在野外地区的应用频率越来越多，如应用到救灾过程中，作为应急通信指挥车。通信车在运行的过程中，由于受到天线、信号传输等的影响，在恶劣天气中极容易遭受到雷击的影响，对设备与工作人员的安全造成极大的威胁。因此，对于通信车来说，防雷设计异常重要，这也是当前通信车设计的关键点之一。当前，国内相应研究均从通信车的集成设计出发，对其防雷能力进行保障，这也为本文的研究提供了参考[1]。为了保证通信车能够在各种条件下进行运行，提升通信车的安全性与适应性，本研究结合日常工作以及相应理论，对通信车的防雷设计进行分析与搭建。

1  无线综合通信车的组成

1.1 无线综合通信车的设备组成

无线综合通信车在构成上主要包括三大部分，分别为无线通信设备、有线通信设备以及电源设备，其中，最为关键的构成为无线通信设备。以我国当前常用的无线综合通信车为例，在无线通信设备上主要包括短波电台、超短波电台以及微波通信设备三种。

1.2 无线综合通信车的组成结构

无线综合通信车的组成结构主要包括三个体系，分别为汽车底盘，主要承载接地线、电源等;方舱，主要承载电源设备、有线信息设备等;舱外部分，主要包括升降杆和天线设备等[2]。

1.3 无线综合通信车防雷体系概况

就当前来说，无线综合通信车的防雷体系在设计的过程中需要侧重综合性和系统性，在技术的支持下，对防雷安全作用进行最大的优化。无线综合通信车的防雷体系主要包括三个板块，分别为外部防雷、内部防雷以及电涌保护，以下进行分别阐述。

首先，无线综合通信车的外部防雷主要是通过防雷设置，将雷电通过接地线进行引流，从而确保雷电击中以后无线综合通信车的安全性。在无线综合通信车的外部防雷设施上，主要包括接闪器、引下线以及接电装置三大构成。

其次，无线综合通信车的内部防雷主要是对雷电波对导向和磁场的侵害进行预防，其内部防雷作用发挥的过程中，主要是通过等电位连结等设置。

最后，在电涌保护上，主要是将电流与电压进行引流，使其泄入大地中。在该作用发挥的过程中，主要是通过发挥无线综合通信车的某些元件的作用，借助无线综合通信车的非线性特点，构成整个通信车的电涌保护体系。

1.4 雷电成因

从无线综合通信车的雷电事故来看，主要包括感应雷和直击雷两种，这也是无线综合通信车防雷系统设计的主要前提，即通过防雷系统的设计，对感应雷和直击雷的进行预防。

首先，从直击雷来看，主要是以无线综合通信车的外部设备为引线，对天线等设备进行损毁，甚至通过外部设备的导电，干扰到车辆的内部设施。直击雷产生的雷电波，通过电源线和传输线进行传输，电波通过金属导线对设备进行损毁，设备在遭受电波冲击以后，会干扰到信号的问题以及设备的停滞，甚至对电压电涌也会造成一定的破坏。

其次，从感应雷来看，主要是产生地电的反击，当无线综合通信车遭受雷击以后，雷电波会随着导电体（金属电线、铁质品）进行泻放，从而对导线和设备造成影响，并会信号和磁场造成干扰。感应雷主要是以磁场和信号为媒介，对无线综合通信车进行干扰，在雷电波产生以后，整体的车辆电位会明显提升，从而来对整个车辆内部的金属制品形成反击，造成设备的损坏[3]。

2  防雷方案设计

2.1 防雷方案设计原则

无线综合通信车的防雷设计是一项较为系统的工作，需要将各个部分进行充分的联系与结合，以此来使无线综合通信车的防雷系统发挥出最优作用。本研究在防雷方案设计的总体原则上，主要是根据无线综合通信车的工作现状，提出相应的原则，即“按照无线综合通信车的雷电波类别，从系统集成出发，对外部、内部以及等电位进行防雷设计”。

2.2 外部设计

2.2.1 避雷针

通信车避雷防护装置应用的过程中，主要是根据避雷针的防护半径进行高度的设置，一般来说，当避雷针的高度小于等于被保护物体时，避雷针的防护范围计算如下：

其中，h为车辆高度;hr为滚动半径;hx为被保护半径;R0为避雷针保护半径;Rr为平面高度避雷针保护半径。按照我国通信车的具体情况，计算得出避雷针保护半径为23.6m，平面高度避雷針保护半径为15.1m。

根据直击雷与感应雷的类别，在避雷针的设计上，对直击雷的防护上，采用外部避雷针，将避雷针安装到外部天线系统上，保证避雷的具体效果以及便捷性，详见图1。

在感应雷避雷针的设计上，则对各种内部设施安装避雷器，在确定相应参数的基础上，进行避雷器的安装，包括电源系统、射频系统以及信号系统，详细内容在本章第三部分进行介绍。

2.2.2 接地

在无线综合通信车的接地设置上，需要通过引下线作为基础，通过引下线的相互连接，构成泄流的地网，在地网中采用引下线的四个角度，进行相应接地的导入，将雷电波电流进行引流。此外，泄流地网采用在运行的过程中，采用金属接地棒与离子接地棒相互配合的形式，将引下线与接地棒进行连接。引下线的选材上，主要是橡皮外套以及铜制线条，为了保证雷电波引流的通畅，引下线的电阻不能超过10Ω。在接地棒的选材上，金属接地棒需要采用表面为铜镍混合的钢管，以此来提升整体的导电性;离子接地棒需要采用非金属的材质作为导体，以此来提升导电的稳定性，扩大接地棒的泄流速度[4]。

2.3 内部设计

2.3.1 电源防护

在电源防护上，主要是对车内的电源盒进行防雷设置，本研究将无线综合通信车内的电源盒进线处安装电源电涌保护器，从而来对雷电波进行阻滞，保护车内的通信设备以及车内的电线设施。此外，在直流电源转接盒处进行设置，进行用电设备的分供，对其安装电源电用的保护器，确保其电流量大于3kA（8/20μs），以此来对雷电波进行进一步阻滞，压抑雷电波的运行。在各个电源电涌保护处进行接地线的装置，确保雷电波的接地泄流。

2.3.2 天馈线防护

无线综合通信车的天馈线也非常容易招致雷击，从而造成天馈线工作的停滞，影响到信息与信号的流通。无线通信车在启动以后，相当于一个固定的信号基站，而天馈线就是整个信息发送的主要媒介，为了防止雷击与天馈线的影响，本设计在天馈线出安装电涌保护器，使其通流量大于50kA（8/20μs）。在天馈线防雷保护上，本研究主要采用了两种同轴保护技术，以下进行系统的阐述。

首先，本研究将“放电管”同轴保护技术作为天馈线保护的重要技术。一般来说，放电管在通信车正常运行的过程中属于绝缘体，但是当雷电波产生以后，便会使放电管通电，造成整个线路的短路，但是当雷电波泄流完成以后，放电管又会恢复到绝缘的状态。放电管在通电以后，会产生相应的脉冲，造成电压的升高。而采用同轴保护技术以后，电涌保护器会在相应的脉冲之下对电压进行控制，从而引导电压与雷电波进行快速泄流[5]。

其次，采用四分之一波长的同轴保护技术，即将长度为波长四分之一的短路杆与电缆芯线和外部接地进行连接，对雷电波进行过滤，以此来保证整个工作的正常进行。

2.3.3 信号线防护

在信号线防护上，主要设置信号防雷器，从而对设备的工作进行保护。通信车的信号避雷器主要安置在信号壁盒的接口部位，对信号避雷器进行多级电路的保护，从而来保证内部设置免遭损坏。同时，需要将信号避雷器进行调整，按照信号传输的类别进行防护电压的设置，如对数字信号传输来说，应当采用24V以内的信号避雷器。如果涉及到信号的远路传输，需要对信号壁盒接口设置及接入线路，并设置接地线。以下，从工作电压的选择、传输速度的选择以及接口类型的选择三个方面进行详细的阐述。

首先，在工作电压的选择上，信号防雷器工作的电压要以传输线的电压作为参照，要能够大于信号线的工作电压。

其次，在传输速度的选择上，要能够使信号保护器的传输速度高于系统本身的传输速度，以此来保证整个信号的稳健运行。

最后，在接口类型的选择上，要能够选择与信号线相同的接口类型，从而来保证相互配合的有序性。

2.4 等电位连接

等电位的连接，就是要能够对雷电反击的发生进行预防，从而来对金属之间的电位差进行控制。对此，本研究采用等电位连接的设计方，将通信车内的机柜等构成中的金属进行连接，在电源线进盒出进行接点，使其能够将雷电迅速泄流，对雷击时车内的电位差进行控制。

3  结论

无线综合通信车在当前的应用需求越来越高，同时也是我国整体应急能力的一种体现。由于无线综合通信车的工作环境一般相对较为复杂，就直接造成无线综合通信车运行过程中的各种风险。本研究从无线综合通信车的防雷设计出发，對雷电风险进行预防，从而来提升无线综合通信车整体的工作能力与工作安全。

参考文献：

[1]赵晓智.通信基站避雷器防护雷电侵入波过电压的研究[J].科技与创新，2019（08）：67-68.

[2]王飞.通信工程车防触高压电及防雷报警器设计[D].吉林大学，2018.

[3]崔思东.通信系统雷电与过电压防护[J].中国新通信，2018，20（13）：222.

[4]补辉，代晋，曾柯杰.通信车雷电防护设计[J].技术与市场，2018，25（03）：33-35，38.

[5]吕建荣.无线综合通信车的防雷设计探讨[J].科技传播，2011（13）：230-231.