无源场致等离子防雷装置对机动设备的防护

尤贵斌

辽宁鑫众科技股份有限公司 辽宁铁岭 112609

1 概述

无源场致等离子防雷装置是专门为机动装备直击雷防护需求研制的防雷配套产品。目的旨在提供一种适用于机动装备直击雷防护的防雷产品和工程化应用方案。

2 防雷机理

利用防雷装置架设于制高位置的阵列针管，在雷云电场的作用下，起到地面突出物的似尖端效应引起电场畸变，使得防雷装置附近的电场强度远高于保护目标附近的电场强度，从而保护目标处在相对较低电场强度的安全水平。

防雷装置内部电极依靠电场感应建立的内电场将数百倍于雷云电场，随着雷云聚集，大气电场强度提升到一定区域值时，两电极之间便形成电晕，电离产生等离子体，中和雷云电荷及其在地面的感应电荷，使得保护区域内的大气电场强度稳定在一定的范围内，不至于达到云地空气击穿的水平，过顶雷云电场不至于激化形成雷击而逐渐飘移出被保护范围，从而实现直击雷防护目的。也可以考虑选配车载雷电预警器通过该仪器对环境现场的大气电场进行监测并提供预警，当预警器的监测值超过范围时，提供雷电报警，此时人员应进入装备内进行躲避。

无源场致等离子防雷装置在任务区内建立直击雷保护区，避免人员和装备遭受直击雷电的威胁和破坏。主要用于雷达、通信车等机动装备的防雷保护，也可用于高山部队、高层建筑物驻地日常雷电防护。

无源场致等离子防雷装置与有源等离子防雷系统的区别主要在于：针对机动装备的防雷需求设计，产品重量轻、体积小，便于集成架设；雷云电场激励产生等离子，不需要提供外部工作电源；无电子器件设计，具有更好的环境适应性，易于维护；采用自身感应激励方式，防雷保护范围相对变小；产品具有更好的性价比。

2.1 装置组成

防雷装置主要由13根针管和电晕腔体构成。

2.2 安装方式

防雷装置采用6个螺栓固定在升降杆或铁塔顶部．

（1）技术指标。

保护范围（安装位置不低于被保护2m的高度）：

防雷最大保护半径：≤80m；

防雷保护角度：45°≤θ≤83°

电离电流：≥15mA

雷电流通流能力：≥50kA(10/350μs）

平均故障修复时间：≤0．5小时

平均故障间隔时间：≥3000小时

环境适应性

工作温度：-40℃至+50℃

相对湿度：≤95%

抗风能力：≤50米/秒

工作海拔高度：≤5000米

重量：≤25kg

尺寸：架高部分直径：≤0．5米，针杆长度：≤2米

（2）机动装备的直击雷防护设计。为满足机动装备机动转移和快速布撤，以及在全地域和全天候的环境条件下的防雷保障需求，拟采用不吸引雷电的无源等离子防雷装置进行直击雷的防护，在不改变现有装备技术状态的情况下，将防雷装置直接寄生在机动装备之上，随装备遂行转移，并可同步机动装备的布撤时间，快速0构建直击雷防护区，为装备实现雷电防护。

①防雷设备布局。

防雷装置寄生安装。无源等离子防雷装置及其接地线固定于升降杆之上，并将升降杆寄生安装在机动装备的边角位置。在撤收状态下，高度不大于3．6m。在加改装时还需考虑：

随升降杆高度变化的接地线的收放；

防雷接地线与方舱及升降杆的绝缘固定；

接地棒、外延接地线的收纳放置；

土木工具的放置。

防雷装置架设。升降杆选用手动式，展开高度为12m。架设时通过摇把将升降杆升到最高处即可。

防雷接地线的布设。防雷接地线与车体及相关金属体绝缘，将采用2根高绝缘线缆，其中一根是连接防雷装置到防雷接地端子位置的部分，长度13m，将依附在升降杆上，可随升降杆的升降变化。另外一根是防雷接地端子与接地棒之间的接地线，长度为40m，将采用收线盘进行收放。

接地棒的埋设。采用2根1．2m长的离子接地棒。防雷接地棒需远离车体30m以上距离，并在系统接地桩的反方向位置布置，尽量打入土壤中。

②防雷设备设施配置。直击雷防护设备主要包括无源等离子防雷装置、升降杆、接地线、接地棒、土木工具。具体见表。

表1 防雷设备配置明细表

③防雷系统技术指标。

保护半径≤35m

最小高度≤3．5m

举升高度≤12m（或高于被保护设备的2米）

架设时间≤10min（2人)

环境适应性：

工作温度-40℃至+50℃

储存-50℃至+65℃

湿度≤95%

抗风≤28m/s

冲击符合GJB150A要求

结构参数：

系统总重量：≤25kg

迎风面积：≤0．2m2

可靠性：

使用寿命：≥20年

2.3 安装方式

防雷装置寄生安装：无源等离子防雷装置及其接地线固定于升降杆之上，并将升降杆寄生安装在机动装备（如方舱）的边角位置。在撤收状态下，高度不大于3．6m。在加改装时还需考虑：

随升降杆高度变化的接地线的收放；

防雷接地线与方舱及升降杆的绝缘固定；

接地棒、外延接地线的收纳放置；

按照无源等离子防雷装置的性能效果，完全不破坏原设备任何性能指标的基础上，安装在每个被保护设备上，例如安装在某雷达结构示意图，见图1所示：

图1 单台雷达寄生示意图

安装寄生在雷达的加高塔上。

图5 寄生安装在雷达的加高塔上示意图

在已有的雷达阵地上也可安装一个简易固定塔将防雷设备安装在上面，达到对现有的阵地防雷保护作用。

3 结语

无源等离子防雷装置利用电场感应产生等离子中和雷云电荷实现直击雷防护，为主动防雷开辟一条新思路，满足了机动装备快速布撤、机动转移、全天候作战训练的雷电防护的保障需求。是有源等离子防雷系统的有效补充。