無線綜合通信車防雷設計初探

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摘要：無線綜合通信車在運行的過程中，由于一般處于環境較為復雜的區域中，容易受到直擊雷等的干預，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，對其防雷進行系統的設計，包括外部設計、內部設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。

關鍵詞：通信車；防雷設計；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急通信的主要工具，受到越來越多的應用。但是，無線綜合通信車在應用的過程中，主要包括常規的會場和非常規的野外地區，并且在野外地區的應用頻率越來越多，如應用到救災過程中，作為應急通信指揮車。通信車在運行的過程中，由于受到天線、信號傳輸等的影響，在惡劣天氣中極容易遭受到雷擊的影響，對設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，防雷設計異常重要，這也是當前通信車設計的關鍵點之一。當前，國內相應研究均從通信車的集成設計出發，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性，本研究結合日常工作以及相應理論，對通信車的防雷設計進行分析與搭建。

1無線綜合通信車的組成

1.1無線綜合通信車的設備組成

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

1.2無線綜合通信車的組成結構

無線綜合通信車的組成結構主要包括三個體系，分別為汽車底盤，主要承載接地線、電源等；方艙，主要承載電源設備、有線信息設備等；艙外部分，主要包括升降桿和天線設備等[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計的過程中需要側重綜合性和系統性，在技術的支持下，對防雷安全作用進行最大的優化。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施上，主要包括接閃器、引下線以及接電裝置三大構成。其次，無線綜合通信車的內部防雷主要是對雷電波對導向和磁場的侵害進行預防，其內部防雷作用發揮的過程中，主要是通過等電位連結等設置。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。在該作用發揮的過程中，主要是通過發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，主要包括感應雷和直擊雷兩種，這也是無線綜合通信車防雷系統設計的主要前提，即通過防雷系統的設計，對感應雷和直擊雷的進行預防。首先，從直擊雷來看，主要是以無線綜合通信車的外部設備為引線，對天線等設備進行損毀，甚至通過外部設備的導電，干擾到車輛的內部設施。直擊雷產生的雷電波，通過電源線和傳輸線進行傳輸，電波通過金屬導線對設備進行損毀，設備在遭受電波沖擊以后，會干擾到信號的問題以及設備的停滯，甚至對電壓電涌也會造成一定的破壞。其次，從感應雷來看，主要是產生地電的反擊，當無線綜合通信車遭受雷擊以后，雷電波會隨著導電體（金屬電線、鐵質品）進行瀉放，從而對導線和設備造成影響，并會信號和磁場造成干擾。感應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，在雷電波產生以后，整體的車輛電位會明顯提升，從而來對整個車輛內部的金屬制品形成反擊，造成設備的損壞[3]。

2防雷方案設計

2.1防雷方案設計原則

無線綜合通信車的防雷設計是一項較為系統的工作，需要將各個部分進行充分的聯系與結合，以此來使無線綜合通信車的防雷系統發揮出最優作用。本研究在防雷方案設計的總體原則上，主要是根據無線綜合通信車的工作現狀，提出相應的原則，即“按照無線綜合通信車的雷電波類別，從系統集成出發，對外部、內部以及等電位進行防雷設計”。

2.2外部設計

2.2.1避雷針

通信車避雷防護裝置應用的過程中，主要是根據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。根據直擊雷與感應雷的類別，在避雷針的設計上，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上，保證避雷的具體效果以及便捷性。在感應雷避雷針的設計上，則對各種內部設施安裝避雷器，在確定相應參數的基礎上，進行避雷器的安裝，包括電源系統、射頻系統以及信號系統，詳細內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置上，需要通過引下線作為基礎，通過引下線的相互連接，構成泄流的地網，在地網中采用引下線的四個角度，進行相應接地的導入，將雷電波電流進行引流。此外，泄流地網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電性；離子接地棒需要采用非金屬的材質作為導體，以此來提升導電的穩定性，擴大接地棒的泄流速度[4]。

2.3內部設計

2.3.1電源防護

在電源防護上，主要是對車內的電源盒進行防雷設置，本研究將無線綜合通信車內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，保護車內的通信設備以及車內的電線設施。此外，在直流電源轉接盒處進行設置，進行用電設備的分供，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送的主要媒介，為了防止雷擊與天饋線的影響，本設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，以下進行系統的闡述。首先，本研究將“放電管”同軸保護技術作為天饋線保護的重要技術。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，放電管又會恢復到絕緣的狀態。放電管在通電以后，會產生相應的脈沖，造成電壓的升高。而采用同軸保護技術以后，電涌保護器會在相應的脈沖之下對電壓進行控制，從而引導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，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，主要設置信號防雷器，從而對設備的工作進行保護。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，從而來保證內部設置免遭損壞。同時，需要將信號避雷器進行調整，按照信號傳輸的類別進行防護電壓的設置，如對數字信號傳輸來說，應當采用24V以內的信號避雷器。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。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本身的傳輸速度，以此來保證整個信號的穩健運行。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，就是要能夠對雷電反擊的發生進行預防，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計方，將通信車內的機柜等構成中的金屬進行連接，在電源線進盒出進行接點，使其能夠將雷電迅速泄流，對雷擊時車內的電位差進行控制。

3結論

無線綜合通信車在當前的應用需求越來越高，同時也是我國整體應急能力的一種體現。由于無線綜合通信車的工作環境一般相對較為復雜，就直接造成無線綜合通信車運行過程中的各種風險。本研究從無線綜合通信車的防雷設計出發，對雷電風險進行預防，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計[D].吉林大學，2018.

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

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

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

作者:殷永臣 單位:河南航天特種車輛有限公司