無線綜合通信車的防雷設(shè)計探討

殷永臣

摘要：無線綜合通信車在運行的過程中，由于一般處于環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域中，容易受到直擊雷等的干預(yù)，影響到通信車的工作效率，甚至造成安全事故。本研究從無線綜合通信車的實際工作出發(fā)，對其防雷進行系統(tǒng)的設(shè)計，包括外部設(shè)計、內(nèi)部設(shè)計以及等電位連接三個方面，為無心綜合通信車的防雷能力提升提供參考。

關(guān)鍵詞：通信車;防雷設(shè)計;方案

0? 引言

隨著當前通信作用的不斷突出，無線綜合通信車作為應(yīng)急通信的主要工具，受到越來越多的應(yīng)用。但是，無線綜合通信車在應(yīng)用的過程中，主要包括常規(guī)的會場和非常規(guī)的野外地區(qū)，并且在野外地區(qū)的應(yīng)用頻率越來越多，如應(yīng)用到救災(zāi)過程中，作為應(yīng)急通信指揮車。通信車在運行的過程中，由于受到天線、信號傳輸?shù)鹊挠绊?，在惡劣天氣中極容易遭受到雷擊的影響，對設(shè)備與工作人員的安全造成極大的威脅。因此，對于通信車來說，防雷設(shè)計異常重要，這也是當前通信車設(shè)計的關(guān)鍵點之一。當前，國內(nèi)相應(yīng)研究均從通信車的集成設(shè)計出發(fā)，對其防雷能力進行保障，這也為本文的研究提供了參考[1]。為了保證通信車能夠在各種條件下進行運行，提升通信車的安全性與適應(yīng)性，本研究結(jié)合日常工作以及相應(yīng)理論，對通信車的防雷設(shè)計進行分析與搭建。

1? 無線綜合通信車的組成

1.1 無線綜合通信車的設(shè)備組成

無線綜合通信車在構(gòu)成上主要包括三大部分，分別為無線通信設(shè)備、有線通信設(shè)備以及電源設(shè)備，其中，最為關(guān)鍵的構(gòu)成為無線通信設(shè)備。以我國當前常用的無線綜合通信車為例，在無線通信設(shè)備上主要包括短波電臺、超短波電臺以及微波通信設(shè)備三種。

1.2 無線綜合通信車的組成結(jié)構(gòu)

無線綜合通信車的組成結(jié)構(gòu)主要包括三個體系，分別為汽車底盤，主要承載接地線、電源等;方艙，主要承載電源設(shè)備、有線信息設(shè)備等;艙外部分，主要包括升降桿和天線設(shè)備等[2]。

1.3 無線綜合通信車防雷體系概況

就當前來說，無線綜合通信車的防雷體系在設(shè)計的過程中需要側(cè)重綜合性和系統(tǒng)性，在技術(shù)的支持下，對防雷安全作用進行最大的優(yōu)化。無線綜合通信車的防雷體系主要包括三個板塊，分別為外部防雷、內(nèi)部防雷以及電涌保護，以下進行分別闡述。

首先，無線綜合通信車的外部防雷主要是通過防雷設(shè)置，將雷電通過接地線進行引流，從而確保雷電擊中以后無線綜合通信車的安全性。在無線綜合通信車的外部防雷設(shè)施上，主要包括接閃器、引下線以及接電裝置三大構(gòu)成。

其次，無線綜合通信車的內(nèi)部防雷主要是對雷電波對導(dǎo)向和磁場的侵害進行預(yù)防，其內(nèi)部防雷作用發(fā)揮的過程中，主要是通過等電位連結(jié)等設(shè)置。

最后，在電涌保護上，主要是將電流與電壓進行引流，使其泄入大地中。在該作用發(fā)揮的過程中，主要是通過發(fā)揮無線綜合通信車的某些元件的作用，借助無線綜合通信車的非線性特點，構(gòu)成整個通信車的電涌保護體系。

1.4 雷電成因

從無線綜合通信車的雷電事故來看，主要包括感應(yīng)雷和直擊雷兩種，這也是無線綜合通信車防雷系統(tǒng)設(shè)計的主要前提，即通過防雷系統(tǒng)的設(shè)計，對感應(yīng)雷和直擊雷的進行預(yù)防。

首先，從直擊雷來看，主要是以無線綜合通信車的外部設(shè)備為引線，對天線等設(shè)備進行損毀，甚至通過外部設(shè)備的導(dǎo)電，干擾到車輛的內(nèi)部設(shè)施。直擊雷產(chǎn)生的雷電波，通過電源線和傳輸線進行傳輸，電波通過金屬導(dǎo)線對設(shè)備進行損毀，設(shè)備在遭受電波沖擊以后，會干擾到信號的問題以及設(shè)備的停滯，甚至對電壓電涌也會造成一定的破壞。

其次，從感應(yīng)雷來看，主要是產(chǎn)生地電的反擊，當無線綜合通信車遭受雷擊以后，雷電波會隨著導(dǎo)電體（金屬電線、鐵質(zhì)品）進行瀉放，從而對導(dǎo)線和設(shè)備造成影響，并會信號和磁場造成干擾。感應(yīng)雷主要是以磁場和信號為媒介，對無線綜合通信車進行干擾，在雷電波產(chǎn)生以后，整體的車輛電位會明顯提升，從而來對整個車輛內(nèi)部的金屬制品形成反擊，造成設(shè)備的損壞[3]。

2? 防雷方案設(shè)計

2.1 防雷方案設(shè)計原則

無線綜合通信車的防雷設(shè)計是一項較為系統(tǒng)的工作，需要將各個部分進行充分的聯(lián)系與結(jié)合，以此來使無線綜合通信車的防雷系統(tǒng)發(fā)揮出最優(yōu)作用。本研究在防雷方案設(shè)計的總體原則上，主要是根據(jù)無線綜合通信車的工作現(xiàn)狀，提出相應(yīng)的原則，即“按照無線綜合通信車的雷電波類別，從系統(tǒng)集成出發(fā)，對外部、內(nèi)部以及等電位進行防雷設(shè)計”。

2.2 外部設(shè)計

2.2.1 避雷針

通信車避雷防護裝置應(yīng)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(shè)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。

根據(jù)直擊雷與感應(yīng)雷的類別，在避雷針的設(shè)計上，對直擊雷的防護上，采用外部避雷針，將避雷針安裝到外部天線系統(tǒng)上，保證避雷的具體效果以及便捷性，詳見圖1。

在感應(yīng)雷避雷針的設(shè)計上，則對各種內(nèi)部設(shè)施安裝避雷器，在確定相應(yīng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，進行避雷器的安裝，包括電源系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)以及信號系統(tǒng)，詳細內(nèi)容在本章第三部分進行介紹。

2.2.2 接地

在無線綜合通信車的接地設(shè)置上，需要通過引下線作為基礎(chǔ)，通過引下線的相互連接，構(gòu)成泄流的地網(wǎng)，在地網(wǎng)中采用引下線的四個角度，進行相應(yīng)接地的導(dǎo)入，將雷電波電流進行引流。此外，泄流地網(wǎng)采用在運行的過程中，采用金屬接地棒與離子接地棒相互配合的形式，將引下線與接地棒進行連接。引下線的選材上，主要是橡皮外套以及銅制線條，為了保證雷電波引流的通暢，引下線的電阻不能超過10Ω。在接地棒的選材上，金屬接地棒需要采用表面為銅鎳混合的鋼管，以此來提升整體的導(dǎo)電性;離子接地棒需要采用非金屬的材質(zhì)作為導(dǎo)體，以此來提升導(dǎo)電的穩(wěn)定性，擴大接地棒的泄流速度[4]。

2.3 內(nèi)部設(shè)計

2.3.1 電源防護

在電源防護上，主要是對車內(nèi)的電源盒進行防雷設(shè)置，本研究將無線綜合通信車內(nèi)的電源盒進線處安裝電源電涌保護器，從而來對雷電波進行阻滯，保護車內(nèi)的通信設(shè)備以及車內(nèi)的電線設(shè)施。此外，在直流電源轉(zhuǎn)接盒處進行設(shè)置，進行用電設(shè)備的分供，對其安裝電源電用的保護器，確保其電流量大于3kA（8/20μs），以此來對雷電波進行進一步阻滯，壓抑雷電波的運行。在各個電源電涌保護處進行接地線的裝置，確保雷電波的接地泄流。

2.3.2 天饋線防護

無線綜合通信車的天饋線也非常容易招致雷擊，從而造成天饋線工作的停滯，影響到信息與信號的流通。無線通信車在啟動以后，相當于一個固定的信號基站，而天饋線就是整個信息發(fā)送的主要媒介，為了防止雷擊與天饋線的影響，本設(shè)計在天饋線出安裝電涌保護器，使其通流量大于50kA（8/20μs）。在天饋線防雷保護上，本研究主要采用了兩種同軸保護技術(shù)，以下進行系統(tǒng)的闡述。

首先，本研究將“放電管”同軸保護技術(shù)作為天饋線保護的重要技術(shù)。一般來說，放電管在通信車正常運行的過程中屬于絕緣體，但是當雷電波產(chǎn)生以后，便會使放電管通電，造成整個線路的短路，但是當雷電波泄流完成以后，放電管又會恢復(fù)到絕緣的狀態(tài)。放電管在通電以后，會產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖，造成電壓的升高。而采用同軸保護技術(shù)以后，電涌保護器會在相應(yīng)的脈沖之下對電壓進行控制，從而引導(dǎo)電壓與雷電波進行快速泄流[5]。

其次，采用四分之一波長的同軸保護技術(shù)，即將長度為波長四分之一的短路桿與電纜芯線和外部接地進行連接，對雷電波進行過濾，以此來保證整個工作的正常進行。

2.3.3 信號線防護

在信號線防護上，主要設(shè)置信號防雷器，從而對設(shè)備的工作進行保護。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(shè)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(shè)置，如對數(shù)字信號傳輸來說，應(yīng)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(shè)置及接入線路，并設(shè)置接地線。以下，從工作電壓的選擇、傳輸速度的選擇以及接口類型的選擇三個方面進行詳細的闡述。

首先，在工作電壓的選擇上，信號防雷器工作的電壓要以傳輸線的電壓作為參照，要能夠大于信號線的工作電壓。

其次，在傳輸速度的選擇上，要能夠使信號保護器的傳輸速度高于系統(tǒng)本身的傳輸速度，以此來保證整個信號的穩(wěn)健運行。

最后，在接口類型的選擇上，要能夠選擇與信號線相同的接口類型，從而來保證相互配合的有序性。

2.4 等電位連接

等電位的連接，就是要能夠?qū)纂姺磽舻陌l(fā)生進行預(yù)防，從而來對金屬之間的電位差進行控制。對此，本研究采用等電位連接的設(shè)計方，將通信車內(nèi)的機柜等構(gòu)成中的金屬進行連接，在電源線進盒出進行接點，使其能夠?qū)⒗纂娧杆傩沽?，對雷擊時車內(nèi)的電位差進行控制。

3? 結(jié)論

無線綜合通信車在當前的應(yīng)用需求越來越高，同時也是我國整體應(yīng)急能力的一種體現(xiàn)。由于無線綜合通信車的工作環(huán)境一般相對較為復(fù)雜，就直接造成無線綜合通信車運行過程中的各種風(fēng)險。本研究從無線綜合通信車的防雷設(shè)計出發(fā)，對雷電風(fēng)險進行預(yù)防，從而來提升無線綜合通信車整體的工作能力與工作安全。

參考文獻：

[1]趙曉智.通信基站避雷器防護雷電侵入波過電壓的研究[J].科技與創(chuàng)新，2019（08）：67-68.

[2]王飛.通信工程車防觸高壓電及防雷報警器設(shè)計[D].吉林大學(xué)，2018.

[3]崔思東.通信系統(tǒng)雷電與過電壓防護[J].中國新通信，2018，20（13）：222.

[4]補輝，代晉，曾柯杰.通信車雷電防護設(shè)計[J].技術(shù)與市場，2018，25（03）：33-35，38.

[5]呂建榮.無線綜合通信車的防雷設(shè)計探討[J].科技傳播，2011（13）：230-231.