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摘要：本文对处于固定工作状态下的通信车雷电防护系统设计进行了充分而细致的研究，针对直击雷和感应雷分别给出了相应的防护措施，为通信车系统建立了完整的雷电防护体系。
关键词：通信车；雷电防护系统；避雷针；引下线
直击雷的防护主要通过外部防护来实现。外部防雷系统由接闪器（避雷针）、引下线、接地装置（接地线）等有机组成，缺一不可。
通信车顶避雷针的设计
避雷针高度的确定
假设某车的车长6m、宽3m、高3.5m，除车头外能够架设天线的车顶长4.6m。车顶有HDR（1.8m）、VHF（3m）、HF（6m）三种不同高度天线，避雷针架设在车尾部的最高可升到18m的升降杆上。为了使避雷针在有限高度内发挥最大的保护作用，将避雷针设计方案与车顶天线布局综合考虑，即在不同高度按天线布局满足不同防护半径的要求，选取几个典型的防护高度，见图4.2。
方案一：以避雷针高度尽量取为最低计算，即把6m天线放置在离避雷针最近的距离处（约0.5m）处时，则按照按照式（4.1）计算出避雷针针尖距离地面10m（升降杆高度应为9m，避雷针针体为lm），不同高度处的保护半径如图4.3中环面所示（图中环面是以避雷针所在点0为圆心，不同高度处避雷针的保护范围为半径，图4.4、4.5中相同）。此时：避雷针在VHF天线距离地面高度处（即6.5m）的保护半径只有3.72m，因此VHF天线只能布局在以避雷针为中心，半径为3.72m的圆内；避雷针在HDR天线距离地面高度处（即5.3m）的保护半径为5.33m，此范围包围了可以架设天线的整个车顶，因此HDR天线可以任意布局；避雷针在车顶距离地面的高度处（即3.5m）的保护半径为8.3m，此保护范围已经把通信车车顶包围住，车顶可以得到有效保护；避雷针在地面上的保护半径为22.3m，即通信车周围的工作人员可以得到有效的保护。从分析可以看出：避雷针针尖距离地面10m时，要使车顶的所有天线都在有效的保护范围内，必须考虑天线在车顶的布局。
方案二：当避雷针距离地面16.5m（升降杆升高到15.5m，避雷针针体长1m）
时，按照滚球法计算出避雷针不同高度处的保护范围如图4.4中环面所示。
此时，避雷针在最高的HF天线距离地面的高度处（即9.5m）的保护半径为
4.88 m，此范围包围了整个车顶，所以车顶所有天线在任意布局，都能在有
效的保护范围内。车顶和地面也在有效的保护范围内，且有较大裕量。
方案三：避雷针针尖距离地面最高19m（升降杆升到最高，距离地面18m处，避雷针针体为1m）时：按照滚球法计算出不同高度处的保护半径，如图4.5中环面所示。此时，避雷针在各要求保护的高度处都有很大的保护半径，无论天线在车顶怎样布局，都在避雷针有效的保护范围内，避雷针在车顶和地面上的保护范围也很大，有很大的裕量。
鉴于以上分析，当避雷针距离地面的高度大于16.5m时，车顶天线可以任意布局；当避雷针距离地面高度小于16.5m时，不同高度的天线要得到有效的保护必须安装在其高度所对应的保护范围内。
引下线
引下线用于连接避雷针和接地装置，作为直击雷的泄放通道，与深埋地下的接地装置紧密连接，实现避雷针的接地。引下线的电阻值不能超过避雷针接地电阻极限值，引下线的阻抗Z有两部分
组成：电阻和电感，即
使用时，引下线应沿车体外侧对称敷设，以使引下线中流过雷电流时进入通信车内部雷电磁场矢量和最小，并与车体高度绝缘，以最短路径接于地下垂直接地体（具体分析见4.2），并尽量减少弯曲。必须弯曲时，也应该尽量避免弯曲成直角或锐角，以免雷击时增加感应阻抗。
联合接地设计
接地效果的好坏主要以接地电阻的大小来衡量，接地电阻太大将造成系统性能的下降。连接车皮地接入共用接地装置的接地线应选用多股电缆线或铜带，一是因为铜制接地线容易连接和拆卸；二是因为铜的电阻率比较低，能够使接地线具有很低的阻抗；三是铜也有很好的抗腐蚀性。接入大地的共用接地装置因为要埋入地下，应具有很好的抗腐蚀性，镀锌的钢材具有很好的抗腐蚀性，而且成本比铜便宜，所以大多数情况下采用镀锌钢材作为埋地的共用接地装置。其接地电阻应按照接地系统中最高要求的接地电阻做。避雷针的接地装置的电阻一般要求小于10，在土壤电阻率高的山区，可以酌情放宽，但允许的最大接地电阻值也必须小于30 [26]。
通信车完整雷电防护系统设计实现
本节以图5.13中的通信车系统为例，做此通信车处于固定状态下的完整雷电防护系统的设计。
图5.13中通信车的车长6m、宽3m、高3.5m，车顶架设一根HF天线和一根VHF天线，高度分别为6m和4m，外接有电源线和信号线，其俯视图如图5.14所示。
对此通信车进行整体雷电防护系统设计，包括车顶架设避雷针、引下线、车内等电位连接、外部联合系统接地，如图5.15所示。
（1） 首先確定车顶避雷针的架设位置和高度。
由于车顶的HF天线高度大于VHF天线，为了利用现有条件使避雷针在架设高度尽量低的情况下使俩支天线都能得到有效的保护，所以把避雷针架设到HF天线上。由于车高3.5m，VHF天线距离HF天线3.6m，所以避雷针要满足：在距离地面3.5+4=7.5m的高度处保护半径要大于3.6m；在距离地面3.5m高度处的保护半径要大于车长6m；在地面上的保护半径要大于10m。
利用滚球法计算避雷针保护半径的公式（4-1），取滚球半径为30m，计算出避雷针尖距离地面的高度要大于11.3m，所以在HF天线上架设避雷针，使避雷针针尖距离地面高度为11.3m。
（2）引下线和联合接地体的设计
引下线和联合接地体的总接地阻抗应小于。
●假设避雷针的针体长度为1m，由于避雷针针尖距离地面11.3m，则引下
线距地面 应不小于10.3m，考虑到联合接地体要埋地设置，埋地深度至
少为0.7m，再加上保留0.5m的裕量，所以引下线至少为11.5m。如果引
下线采用长11.5m、截面积为35的多股铜芯电缆，铜的电阻率，磁导率，利用式（4-3）和（4-4）计算出单根引下线的阻抗值随频率的变化情况，如图5.16所示。
如果采用n根引下线，则引下线的总电阻为，假设由避雷针引下线的直击雷电流的幅值为10KA，则每根引下线上流过的雷电流幅值，每根引下线上下俩端产生的暂态过电压的最大值为。当分别采用1、2、3、4根引下线时，引下线总的电阻和俩端的暂态过电压最大值见表5.3。
从表5.3可见，当采用引下线的根数较少时，其阻抗和两端暂态过电压最大值将很大，不利于直击雷的防护，同时要求能够对称敷设，所以这里采用4根引下线，在雷电流主要的频谱范围内，引下线总的电阻不大于3。
●由于联合接地体和引下线的总接地阻抗值应小于10[23]，引下线的阻抗在整个雷电流频谱内最大值为3，所以联合接地体的电阻应该小于7。假设通信车所在地的土壤的电阻率p=2O0（.m），联合接地体采用直径d二25mm的3根圆钢垂直接地体，接地体之间用接地线互相连接，垂直接地体间距离与垂直接地体长度的比值a/L取为2，则根据表4.1可知利用系数，地面到接地体顶端的埋深为住0.7m。则根据式（4一4）、（4一5），按照总接地电阻值小于7的要求计算出圆钢垂直接地体的长度为1.4m。
综合上面的设计，为通信车建立了一个完整的雷电防护系统，如图5.15所示。通过建立完整的雷电防护系统，通信车能够得到有效的雷电保护。
参考文献：
[1]谭湘海. 输电线路的防雷设计[D]. 湖南大学，2004.
[2]文武. 感应雷电磁干扰及其防护研究[D]. 武汉大学，2004.
作者简介：
刘佳，女，汉族，浙江省舟山市普陀区人，中级工程师，大学本科，安全工程专业。
关键词：通信车；雷电防护系统；避雷针；引下线
直击雷的防护主要通过外部防护来实现。外部防雷系统由接闪器（避雷针）、引下线、接地装置（接地线）等有机组成，缺一不可。
通信车顶避雷针的设计
避雷针高度的确定
假设某车的车长6m、宽3m、高3.5m，除车头外能够架设天线的车顶长4.6m。车顶有HDR（1.8m）、VHF（3m）、HF（6m）三种不同高度天线，避雷针架设在车尾部的最高可升到18m的升降杆上。为了使避雷针在有限高度内发挥最大的保护作用，将避雷针设计方案与车顶天线布局综合考虑，即在不同高度按天线布局满足不同防护半径的要求，选取几个典型的防护高度，见图4.2。
方案一：以避雷针高度尽量取为最低计算，即把6m天线放置在离避雷针最近的距离处（约0.5m）处时，则按照按照式（4.1）计算出避雷针针尖距离地面10m（升降杆高度应为9m，避雷针针体为lm），不同高度处的保护半径如图4.3中环面所示（图中环面是以避雷针所在点0为圆心，不同高度处避雷针的保护范围为半径，图4.4、4.5中相同）。此时：避雷针在VHF天线距离地面高度处（即6.5m）的保护半径只有3.72m，因此VHF天线只能布局在以避雷针为中心，半径为3.72m的圆内；避雷针在HDR天线距离地面高度处（即5.3m）的保护半径为5.33m，此范围包围了可以架设天线的整个车顶，因此HDR天线可以任意布局；避雷针在车顶距离地面的高度处（即3.5m）的保护半径为8.3m，此保护范围已经把通信车车顶包围住，车顶可以得到有效保护；避雷针在地面上的保护半径为22.3m，即通信车周围的工作人员可以得到有效的保护。从分析可以看出：避雷针针尖距离地面10m时，要使车顶的所有天线都在有效的保护范围内，必须考虑天线在车顶的布局。
方案二：当避雷针距离地面16.5m（升降杆升高到15.5m，避雷针针体长1m）
时，按照滚球法计算出避雷针不同高度处的保护范围如图4.4中环面所示。
此时，避雷针在最高的HF天线距离地面的高度处（即9.5m）的保护半径为
4.88 m，此范围包围了整个车顶，所以车顶所有天线在任意布局，都能在有
效的保护范围内。车顶和地面也在有效的保护范围内，且有较大裕量。
方案三：避雷针针尖距离地面最高19m（升降杆升到最高，距离地面18m处，避雷针针体为1m）时：按照滚球法计算出不同高度处的保护半径，如图4.5中环面所示。此时，避雷针在各要求保护的高度处都有很大的保护半径，无论天线在车顶怎样布局，都在避雷针有效的保护范围内，避雷针在车顶和地面上的保护范围也很大，有很大的裕量。
鉴于以上分析，当避雷针距离地面的高度大于16.5m时，车顶天线可以任意布局；当避雷针距离地面高度小于16.5m时，不同高度的天线要得到有效的保护必须安装在其高度所对应的保护范围内。
引下线
引下线用于连接避雷针和接地装置，作为直击雷的泄放通道，与深埋地下的接地装置紧密连接，实现避雷针的接地。引下线的电阻值不能超过避雷针接地电阻极限值，引下线的阻抗Z有两部分
组成：电阻和电感，即
使用时，引下线应沿车体外侧对称敷设，以使引下线中流过雷电流时进入通信车内部雷电磁场矢量和最小，并与车体高度绝缘，以最短路径接于地下垂直接地体（具体分析见4.2），并尽量减少弯曲。必须弯曲时，也应该尽量避免弯曲成直角或锐角，以免雷击时增加感应阻抗。
联合接地设计
接地效果的好坏主要以接地电阻的大小来衡量，接地电阻太大将造成系统性能的下降。连接车皮地接入共用接地装置的接地线应选用多股电缆线或铜带，一是因为铜制接地线容易连接和拆卸；二是因为铜的电阻率比较低，能够使接地线具有很低的阻抗；三是铜也有很好的抗腐蚀性。接入大地的共用接地装置因为要埋入地下，应具有很好的抗腐蚀性，镀锌的钢材具有很好的抗腐蚀性，而且成本比铜便宜，所以大多数情况下采用镀锌钢材作为埋地的共用接地装置。其接地电阻应按照接地系统中最高要求的接地电阻做。避雷针的接地装置的电阻一般要求小于10，在土壤电阻率高的山区，可以酌情放宽，但允许的最大接地电阻值也必须小于30 [26]。
通信车完整雷电防护系统设计实现
本节以图5.13中的通信车系统为例，做此通信车处于固定状态下的完整雷电防护系统的设计。
图5.13中通信车的车长6m、宽3m、高3.5m，车顶架设一根HF天线和一根VHF天线，高度分别为6m和4m，外接有电源线和信号线，其俯视图如图5.14所示。
对此通信车进行整体雷电防护系统设计，包括车顶架设避雷针、引下线、车内等电位连接、外部联合系统接地，如图5.15所示。
（1） 首先確定车顶避雷针的架设位置和高度。
由于车顶的HF天线高度大于VHF天线，为了利用现有条件使避雷针在架设高度尽量低的情况下使俩支天线都能得到有效的保护，所以把避雷针架设到HF天线上。由于车高3.5m，VHF天线距离HF天线3.6m，所以避雷针要满足：在距离地面3.5+4=7.5m的高度处保护半径要大于3.6m；在距离地面3.5m高度处的保护半径要大于车长6m；在地面上的保护半径要大于10m。
利用滚球法计算避雷针保护半径的公式（4-1），取滚球半径为30m，计算出避雷针尖距离地面的高度要大于11.3m，所以在HF天线上架设避雷针，使避雷针针尖距离地面高度为11.3m。
（2）引下线和联合接地体的设计
引下线和联合接地体的总接地阻抗应小于。
●假设避雷针的针体长度为1m，由于避雷针针尖距离地面11.3m，则引下
线距地面 应不小于10.3m，考虑到联合接地体要埋地设置，埋地深度至
少为0.7m，再加上保留0.5m的裕量，所以引下线至少为11.5m。如果引
下线采用长11.5m、截面积为35的多股铜芯电缆，铜的电阻率，磁导率，利用式（4-3）和（4-4）计算出单根引下线的阻抗值随频率的变化情况，如图5.16所示。
如果采用n根引下线，则引下线的总电阻为，假设由避雷针引下线的直击雷电流的幅值为10KA，则每根引下线上流过的雷电流幅值，每根引下线上下俩端产生的暂态过电压的最大值为。当分别采用1、2、3、4根引下线时，引下线总的电阻和俩端的暂态过电压最大值见表5.3。
从表5.3可见，当采用引下线的根数较少时，其阻抗和两端暂态过电压最大值将很大，不利于直击雷的防护，同时要求能够对称敷设，所以这里采用4根引下线，在雷电流主要的频谱范围内，引下线总的电阻不大于3。
●由于联合接地体和引下线的总接地阻抗值应小于10[23]，引下线的阻抗在整个雷电流频谱内最大值为3，所以联合接地体的电阻应该小于7。假设通信车所在地的土壤的电阻率p=2O0（.m），联合接地体采用直径d二25mm的3根圆钢垂直接地体，接地体之间用接地线互相连接，垂直接地体间距离与垂直接地体长度的比值a/L取为2，则根据表4.1可知利用系数，地面到接地体顶端的埋深为住0.7m。则根据式（4一4）、（4一5），按照总接地电阻值小于7的要求计算出圆钢垂直接地体的长度为1.4m。
综合上面的设计，为通信车建立了一个完整的雷电防护系统，如图5.15所示。通过建立完整的雷电防护系统，通信车能够得到有效的雷电保护。
参考文献：
[1]谭湘海. 输电线路的防雷设计[D]. 湖南大学，2004.
[2]文武. 感应雷电磁干扰及其防护研究[D]. 武汉大学，2004.
作者简介：
刘佳，女，汉族，浙江省舟山市普陀区人，中级工程师，大学本科，安全工程专业。