通信车防雷设计

文∕殷永臣

1 前言

通信车的天线处于整个车辆的最高点，部分装置有移动天线的通信车，出于信号接受的考虑，一般也会将外部天线安置到最高处，这就容易使通信车招致雷击，影响到整个通信车的工作。再加上，通信车在运行的过程中，外部还存有电源、天线等物体，也容易招致到雷击，因此，对通信车进行防雷设计，对整体的运行来说有着至关重要性。在此背景下，本研究结合通信车的实际需求，进行防雷系统的搭建与设计。

2 防雷设计

2.1 设计思路

由于通信车防雷设计过程中涉及到的内容相对较多，因此必须从通信车的整个系统出发，对通信车运行过程中的各个环节进行防雷设计。本研究以通信车的集成为出发点，对通信车的接地、电磁兼容、布线设计等内容进行系统的处理，确保通信车运行过程中的各个防雷系统能够相互配合，起到最大化的防雷效果。同时，在设计的过程中，考虑到各种雷击对通信车的危害程度，本设计采用多套防护设施，本研究中以感应雷防护设计为重点，以直击雷防护设计为基础，详细设计思路见图1。

2.2 直击雷防护

应急通信车的直击雷主要表现为雷电对通信车的天线系统进行损坏，因此，在直击雷防护的过程中主要是对通信车的天线设施进行防雷保护。因此，本研究对通信车天线系统引入可折叠的防护装置，在防护中设置接闪、疏导雷电流等内容，详细设计见图2。

图2 通信车避雷针设计

在防护天线装置应用的过程中，根据通信车辆的具体情况，确定防护装置的长度或者高度，在长度与高度确定的过程中，本研究采用公式法和滚球法进行计算，详细如下。

2.2.1 公式法

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，平面高度避雷针保护半径为15.1m。

2.2.2 滚球法

根据公式法计算的结果，本设计可以对通信车直击雷的防护需求进行满足。按照计算的数据，将避雷装置应用到天线系统中，与天线系统共用一根升降杆，但是对两者之间的距离进行间隔3m，以此来防止直击雷防护过程中对天线系统进行损坏，详见图3。

图3 防雷区域计算

根据上图，对引下线进行设置的过程中，采用横截面在45mm 左右的绝缘电缆，以此来保证整个防护的效果。

2.3 感应雷防护

感应雷对通信车的损毁，主要是以信号传输为媒介，通过对信号的感应，对信号装载系统、装置进行破坏。一般来说，通信车雷电事故中，感应雷的几率相对较大，因此，本研究从电源避雷器、信号避雷器和射频避雷器三种方式出发进行设计。

2.3.1 电源避雷器

通信车的运行需要有交流电进行支撑，因此，通信车中均安有电源盒，为了防止雷电对电源盒的损坏，本研究对电源盒中设置避雷系统，以此来预防雷击对整个电源系统的损毁，并且对感应雷电进行分流。本设计中采用火花间隙式避雷器对雷电进行接地，防止避雷器的运行中产生漏电问题。为了提升电源避雷器的防护效果，对电源避雷器的参数进行如下设置，详见表1。

表1 电源避雷器参数设置

2.3.2 射频避雷器

射频避雷器主要是对通信车天线装置进行设置，对通信车的天线根部安装串入式射频避雷器，装置的两端分别连接天线和发射机，以此来对外部雷电进行防护。在射频避雷器运行的过程中，需要将电流控制在20KA 以内，并对其进行接地装置。在避雷器类型的选取上，选用当前性能较高的宽带射频避雷器。

2.3.3 信号避雷器

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。

2.4 接地设计

通信车在避雷过程中，需要有接地设计，以此来将雷电进行引流，对整个雷电防护效果进行优化，以下，本文按照车内地网和车外接地网的分类，进行分别设计。

2.4.1 车内地网设计

在车内的防护布局上，选取铜带作为地网的主要材料，铜带的宽度与厚度应当分别在44mm 和2mm 左右，在铜带外覆盖橡皮材质的防护。在车内地王的电源处要安装整车接地线的汇合点，设备地、车体地等交汇以后接入到整个地面装置中，以此来保证雷电击中以后能够将电流迅速导入到地面中，防止雷电对车内人员、器材的损毁。

2.4.2 车外地网设计

在外部地网设置的过程中，应当在外部电源壁盒上设置防雷的交汇点，采用横截面在15mm 以内的接地线，与车内的接电线进行联通，并在车外接电线组成相互联通的地网，以此来释放出最大的引流功能。此外，需要为车外地网设置接地棒，保证各个接地棒的间隔在3m 左右，接地棒应当插入到基地装置的三分之二处。使接地棒、接地线与接地体形成一个完整的系统。

3 结语

由于通信车运行的环境相对较为恶劣，这也就凸显出了通信车防雷设计的重要性，直接关系到通信车运行与工作的安全与质量。在我国的实践过程中，已经将通信车的雷电防护设置引入到整个车辆集成设计的过程中，以此来确保防雷设计的系统性。本设计结合笔者的工作经验、学习的理论知识，形成整体的通信车雷电防护设计思路，为我国通信车雷电防护的设计提供参考。