移動(dòng)通信車輛防雷設(shè)計(jì)模版

1、移動(dòng)通信車輛防雷設(shè)計(jì)模版 一、系統(tǒng)簡介      通信系統(tǒng)的種類有很多，通信方式也各不相同，隨著信息工程的高速發(fā)展，為滿足特殊通信場所大信息交換的要求，移動(dòng)通信車輛成為各種通信系統(tǒng)應(yīng)急通信的必備設(shè)施。移動(dòng)通信車輛的使用地點(diǎn)大多在需要密集使用通信信道的地點(diǎn)，如有集會(huì)的會(huì)場、展覽館、體育館等；特殊情況也有在野外使用的現(xiàn)象，如作戰(zhàn)用通信指揮車、測控用雷達(dá)車等。     從防雷的角度來看，只要是大地上的建筑物（包括大地表面）都有遭受雷擊的可能性，而移動(dòng)通信車輛往往在建筑物附近或在空曠的地區(qū)布置，也容易成

2、為雷擊的主要目標(biāo)。如果移動(dòng)通信車輛在建筑物附近?？抗ぷ鲿r(shí)，當(dāng)有直接雷發(fā)生并擊中建筑物，通常會(huì)產(chǎn)生光能（閃電）、聲能（雷聲）、熱能（雷擊擊中導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱效應(yīng)）和電磁感應(yīng)等現(xiàn)象（雷擊時(shí)產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖），其中對(duì)周圍設(shè)備影響最大的是電磁脈沖引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。建筑物一旦遭受雷擊，伴隨著雷擊產(chǎn)生的雷擊電磁脈沖能使數(shù)公里范圍內(nèi)的金屬物體處在過電壓的危險(xiǎn)之中。同時(shí)大約50%的雷電流將沿建筑物頂部避雷針引下線通路直接泄放入地，頻率成分非常復(fù)雜的雷電流快速通過引下線時(shí)會(huì)在周圍感應(yīng)出極強(qiáng)的電磁場。由于雷電流有極大的峰值和陡度，在它周圍的空間有強(qiáng)大的變化電磁場，處在這電磁場中的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，如果在雷

3、電流引下線附近設(shè)置一個(gè)開口的金屬環(huán)，如圖1 所示：圖1 開口金屬環(huán)的感應(yīng)電勢                圖2 閉合金屬環(huán)感生的電流      金屬環(huán)上的感應(yīng)電勢Uab 足以使a、b 間放電，繼而損壞設(shè)備，這種在金屬開環(huán)中形成的感應(yīng)電勢稱為雷擊感應(yīng)過電壓。如果在雷電流引下線附近設(shè)置一個(gè)閉合的金屬環(huán)，如圖2 所示。     閉合的金屬環(huán)上會(huì)產(chǎn)生感生電流i，這

4、種電流將影響電路正常工作電流，使設(shè)備出現(xiàn)誤動(dòng)作甚至損壞，這種在金屬閉合環(huán)中形成的感生電流稱為雷擊感應(yīng)過電流。暴露在建筑物電磁脈沖環(huán)境的移動(dòng)通信車輛受到電磁感應(yīng)的幾率非常大。     如果移動(dòng)通信車輛直接停放在空曠的野外無任何其他建筑物保護(hù)的情況下，這時(shí)的移動(dòng)通信車輛相當(dāng)于固定的通信基站，遭受雷擊現(xiàn)象可等同于通信基站考慮，即通信基站（移動(dòng)通信車輛）可能遭受直接雷、感應(yīng)雷、雷電波侵入和地電位反擊等多種危害。1、直接雷擊     直接雷擊是指雷電直接擊到物體上，雷電的大部分能量由被擊物導(dǎo)走，對(duì)通信基站來說，鐵塔（天線）、

5、架空電力線及傳輸線（通信車輛一般采用微波中繼傳輸）都有可能遭受直接雷擊。直接雷擊的特點(diǎn)是能量大。電力線發(fā)生直接雷擊，容易發(fā)生火花放電，引起火災(zāi)，同時(shí)，雷電流由電力線進(jìn)入機(jī)房，電源及設(shè)備常難逃被擊厄運(yùn)。在雷電環(huán)境較為惡劣的地區(qū)雷擊擊斷電力線發(fā)生接地短路事故時(shí)有發(fā)生。傳輸線發(fā)生直接雷擊，與其相連的中繼線路板發(fā)生損壞是常見的，較大的雷擊可導(dǎo)致中繼線焦化，線對(duì)之間發(fā)生短路，致使傳輸中斷。2、雷電電磁感應(yīng)     依據(jù)電磁感應(yīng)原理，在雷電入地瞬間，雷電流通道的2km 范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，當(dāng)基站附近發(fā)生雷擊或鐵塔接閃器接閃時(shí)，機(jī)房內(nèi)的設(shè)備都處在這個(gè)危險(xiǎn)的電

6、磁環(huán)境中，如果是一個(gè)開環(huán)要產(chǎn)生感生電壓，如果是一個(gè)閉合回路則要產(chǎn)生感生電流，我們知道一個(gè)閉合回路的面積越大，通過的磁通量越多，產(chǎn)生的感生電流也越強(qiáng)。這就是為什么，有時(shí)一個(gè)與外界并無聯(lián)系的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，幾聲雷響過后，產(chǎn)生癱瘓的原因。3、電力線、傳輸線引入的過電壓     雷擊供電線路,附近發(fā)生雷擊產(chǎn)生的瞬變電磁場在供電線路上形成的過電壓以及雷電的下行先導(dǎo)在供電線路上產(chǎn)生的靜電感應(yīng)均有可能通過供電線路進(jìn)入設(shè)備而使設(shè)備損壞。依據(jù)公式：Em=MXdi/dt其中：M 為互感系數(shù)，M=2 X107XlXln(x2/x1)；di/dt 為雷擊電流變化率；Em 為感生電

7、壓；1為矩形環(huán)的高度；X為環(huán)近邊矩雷電流的距離；X2為環(huán)遠(yuǎn)邊距雷電流的距離。     一個(gè)5m×5m 的開口金屬環(huán)，在雷電電流峰值為100kA 波頭為2.5s 時(shí)，距雷擊點(diǎn)為20m 時(shí)感應(yīng)電壓為8.9kV 左右，距雷擊點(diǎn)為200m 時(shí)感應(yīng)電壓為1kV 左右。大量雷擊事故統(tǒng)計(jì)表明，7080%的雷擊由電源線引入。     感應(yīng)過電壓同樣可以沿傳輸線引入，與電力線相比沿傳輸線引入的過電壓能量通常相對(duì)小一些，這是因?yàn)樵陔姶篷詈线^程中較多的能量耦合到電力線上，而在傳輸電纜孤立架設(shè)，沒有其他線路與其分擔(dān)時(shí)，大部分雷電

8、能量同樣會(huì)耦合其上，這就是為什么有時(shí)一根電話線引入的雷擊能致人于死地。移動(dòng)通信車輛由于采用微波中繼傳輸，暴露在外部空間的微波饋線也感應(yīng)過電壓而傳輸至通信車內(nèi)。4、天饋線引入過電壓     饋線在外部與天線支撐鐵架平行引下，饋線外皮與鐵架形成一個(gè)良好電容，接閃器接閃時(shí)，由電容及電感耦合產(chǎn)生的過電壓接近于雷電沿鐵架流下的強(qiáng)度，這樣強(qiáng)大的過電壓如不做相應(yīng)的防護(hù)處理是十分危險(xiǎn)的，因此饋線的外皮必須進(jìn)行良好的接地，接地點(diǎn)不少于兩點(diǎn)。由于饋線的芯線無法直接接地，為過電壓的引入提供了通道，與饋線相連的無線接入設(shè)備發(fā)生損壞，是不可避免的。5、地電位反擊

9、0;    地電位反擊是雷電流入地瞬間，由于地電位不同而產(chǎn)生的電位差，沿接地線到達(dá)設(shè)備的外殼、電力線的中性線以及直流地的基準(zhǔn)電位點(diǎn)。造成的后果是有可能使設(shè)備的外殼帶上數(shù)千伏直至數(shù)萬伏的過電壓，或是電力線的中性線帶上數(shù)千伏直至數(shù)萬伏的過電壓，或是直流地的基準(zhǔn)零電位點(diǎn)瞬間抬高數(shù)千伏直至數(shù)萬伏，危及人和設(shè)備的安全。造成這些后果的直接原因是要求分開接地的條件不具備，卻仍然采取分地措施，實(shí)驗(yàn)說明，兩個(gè)地之間的距離為30m 時(shí)，這種反擊現(xiàn)象仍然存在的。      綜上所述，由于移動(dòng)通信車輛存在多種遭受雷擊的可能性，因此移動(dòng)通信

10、車輛的防雷問題應(yīng)引起重視。二、方案設(shè)計(jì)     當(dāng)前，我國現(xiàn)行的防雷標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中還沒有這方面的介紹，結(jié)合移動(dòng)通信車輛“移動(dòng)”的特點(diǎn)和通信車輛的內(nèi)部通信結(jié)構(gòu)作適當(dāng)?shù)姆览准夹g(shù)建議是適宜的，我公司通過多年在通信領(lǐng)域的防雷經(jīng)驗(yàn)，以國家防雷標(biāo)準(zhǔn)和通信行業(yè)防雷標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，提出移動(dòng)通信車輛的整體防雷建議。本建議以GSM 移動(dòng)通信車輛為參考，整體防雷建議分外部防護(hù)、內(nèi)部防護(hù)和等電位連接措施三部分。1、 外部防護(hù)1.1 避雷針     由于移動(dòng)通信車輛在野外空曠地帶無其他建筑保護(hù)時(shí)很容易遭受直接雷的襲擊，因此應(yīng)按通信車輛的外型尺寸和

11、車輛上的天線的高度來布置避雷針。避雷針的高度須采用“滾球法”計(jì)算出；如避雷針與天線在同一平面（車頂）固定時(shí)，避雷針與天線應(yīng)相距3m；避雷針支架需與車體絕緣。     根據(jù)避雷針的在野外使用的客觀原因，應(yīng)盡量采用具有提前放電功能或可防止側(cè)擊雷擊的避雷針。避雷針可根據(jù)車輛的車體內(nèi)布局空間制造成可折疊式或可拆卸式，方便運(yùn)輸和安裝。當(dāng)移動(dòng)通信車輛靠近高大建筑物時(shí)，且建筑物能完全保護(hù)移動(dòng)通信車輛免遭直接雷的情況下，可不加裝避雷針。但應(yīng)注意與大樓間的安全距離要求。1.2 引下線避雷針的引下線應(yīng)不少于2 條；引下線應(yīng)采用不小于95mm2 多股銅芯電纜；引下線直接與避雷

12、針底部相連接（可拆卸的壓接方式，壓接螺栓不小于M12）并與車體高度絕緣；使用時(shí)，引下線應(yīng)沿車體外側(cè)對(duì)稱敷設(shè)，并與車體高度絕緣1.3 防雷接地每條引下線與兩支接地體相連，兩條引下線與四支接地體相連，連接方式為壓接，壓接螺栓不小于M12；每支接地體長1.5m（建議采用50X50X5 角鋼），間距3m；接地體距車體水平距離5m；每條引下線的沖擊接地電阻應(yīng)小于10。2 、內(nèi)部防護(hù)2.1 電源防護(hù)在外接電源屏（或車載發(fā)電機(jī)）輸出的交流電源進(jìn)入整流設(shè)備前加裝交流電源電涌保護(hù)器，其通流量不應(yīng)小于100kA（8/20s），交流電源電涌保護(hù)器地線就近與車內(nèi)接地系統(tǒng)相連；在整流設(shè)備輸出的直流電源進(jìn)入無線收發(fā)設(shè)備前

13、加裝直流電源電涌保護(hù)器，其通流量不應(yīng)小于5kA（8/20s），直流電源電涌保護(hù)器地線就近與車內(nèi)接地系統(tǒng)相連。加裝交流電源電涌保護(hù)器的目的是為了防止由外部引入的雷擊過電壓使車體內(nèi)設(shè)備損壞；加裝直流電源電涌保護(hù)器的目的是為了防止地電位反擊時(shí)，反擊過電壓使直流電源側(cè)設(shè)備損壞，同時(shí)對(duì)感應(yīng)雷擊過電壓也能起到抑制作用。使用KBT-D380/3+1/150開關(guān)型電源防雷模塊或者KBT-380A/150電源防雷箱。2.2 天饋線防護(hù)天線和微波的天饋線金屬屏蔽層在進(jìn)入設(shè)備前應(yīng)不少于兩次接地措施；天線天饋線在進(jìn)入無線收發(fā)設(shè)備之前應(yīng)加裝天饋線電涌保護(hù)器，其通流量不應(yīng)小于50kA（8/20s），天饋線電涌保護(hù)器地線就

14、近與車內(nèi)接地系統(tǒng)相連。加裝天饋線電涌保護(hù)器的目的是為了防止由外部引入的雷擊過電壓使車體內(nèi)設(shè)備損壞。使用KBT-T2000系列天饋線電涌保護(hù)器。2.3 設(shè)備保護(hù)接地在車內(nèi)靜電地板下設(shè)置接地匯流排，可采用40X4mm 銅排，接地匯流排在靜電地板下環(huán)形布置，將車體的金屬接地端、設(shè)備金屬外殼保護(hù)地、直流電源地、防雷地、靜電地等就近與接地匯流排相連，連接導(dǎo)線不小于35mm2 多股銅芯線。接地匯流排與兩條接地匯集線相連，接地匯集線不小于95mm2 多股銅芯線，每條接地匯集線與一根長2.5m（建議采用50X50X5mm 角鋼）接地體相連，接地體在車外兩側(cè)平地布置；接地體距車體水平距離應(yīng)大于5m 并盡量遠(yuǎn)離防雷接地；每條接地匯集線的沖擊接地電阻應(yīng)小于10。設(shè)備保護(hù)接地系統(tǒng)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離防雷接地系統(tǒng)，雷暴時(shí)兩接地系統(tǒng)間嚴(yán)禁有工作人員走動(dòng)。當(dāng)移動(dòng)通信車輛靠近高大建筑物時(shí)，且建筑物能完全保護(hù)移動(dòng)通信車輛免遭直接雷的情況下，可利用建筑物的地網(wǎng)作為移動(dòng)通信