弱电系统的防雷讲议

电信与信号网络的电涌保护器

性能要求，测试方法及应用导则

上海市防雷产品质量监督检验站

周岐斌现行国家标准1.电信和信号网络SPD的分类

定义电信和信号系统可能会直接或通过感应而遭受雷电和电力线路故障的影响，致使系统因承受足够高的过电压或过电流或者两者同时作用而损坏。连接到电信和信号网络电涌保护器(SPD)就是防止系统免遭由于雷电和电力线路故障产生的过电压和过电流作用的一种保护装置。它是目的在于限制瞬态过电压和泄放电涌电流的电器，它至少含有一非线性元件。适用电压：直流<=1500V，交流<=1000V（r·m·s）非线性元件

空气间隙气体放电器压敏电阻抑制二极管TT019CN18.11.98X√√X信号SPD的外部结构

a）两端子SPDb）三端子SPDc）四端子SPDd）五端子SPDe）多端子SPD串联在被保护设备前端按结构分类第1类SPD内至少装有一个限压元件，但没有限流元件。图中各种结构的SPD都属于这种类型。第2类SPD内装有限压元件和限流元件。图b),d),e)和f)所示的SPD的结构形式适用于带有限压元件和限流元件的SPD。按接口分类DIN导轨式同轴BNC式RJ11/RJ45式串口式N/F口式按信号类频率分类天馈类网络类视频音频类通讯信号类控制类2.性能要求一般要求信号SPD关键参数——电气参数最大持续运行电压Uc——可连续施加在SPD端子上，且不致引起SPD传输特性降低的最大电压(直流或均方根值)。电压保护水平Up——表征一个SPD限制其两端电压的特性参数。该电压值大于冲击电压限制的最大实测值，由生产商确定。交流耐受能力——表征SPD容许通过规定幅值的交流电流，并耐受规定次数的特性冲击耐受能力

——表征SPD容许通过规定的波形和峰值的冲击电流，并耐受规定次数的特性。过载故障模式——模式1在这种情况中，SPD的限压部分已断开，限压功能不再存在，但是线路仍可运行；模式2在这种情况中，SPD的限压部分已被SPD内部一个很小的阻抗所短路，线路不可运行，但是设备仍受到短路保护；模式3在这种情况中，SPD的限压部分网络侧内部开路，线路不运行，但是设备仍然受到开路保护。SPD关键参数——传输特性参数插入损耗

——由于在传输系统中插人一个SPD所引起的损耗。它是在SPD插人前传递到后面的系统部分的功率与SPD插人后传递到同一部分的功率之比。插人损耗通常用分贝(dB)来表示。回波损耗

——反射系数倒数的模。一般以分贝(dB)来表示。误码率——在给定时间内，误码数与所传递的总码数之比。近端串扰——串扰在被干扰的通道中传输，其方向与该通道中电流传输的方向相反。被干扰通道的端部基本上靠近产生干扰的通道的激励端，或与之重合。纵向平衡——骚扰的共模电压(纵向的)Vs与受试SPD的合成差模电压(金属线的)Vm之比，以分贝(dB)来表示。一般要求a)-n)各项所列出的数据应标记在SPD上(按5.1.2所述)，或编人在有关的文件中以及标注在包装盒上。a)，b)，c)和e)应明确标记在SPD上。

a)制造商名称或商标;b)制造日期或产品系列号;c)型号;d)使用条件;e)最大持续运行电压Uc;f)额定电流;g)电压保护水平UP;h)冲击复位时间(如适用时);i)交流耐受能力;J)冲击耐受能力;k)过载故障模式;1)传输特性;m)有关可替换元件和放射性同位素使用的附加信息(如适用时);n)串联电阻(如适用时)。3.型式试验方法SPD型式试验-1（6.1一般检查)标志和编制的文件检查标志和编制的文件应满足要求对标志牌应进行检查验证除了用压制、模制以及雕刻方法制造的标志牌以外，所有其他各种类型的标志牌应使用规定配方的有机溶剂擦拭规定的时间后，标志牌应容易识读。。SPD型式试验-2（6.2.1限压试验)最大持续运行电压(Uc)绝缘电阻冲击限制电压冲击复位时间试验交流耐受试验冲击耐受试验过载故障模式盲点试验类别试验类型开路电压a短路电流最小试验次数被试验的端子A1A2很慢的上升率AC≥1kV上升率0.1kV/us~100kV/s10A，0.1A/us~2A/us，≥1000us（持续时间）不适用单次循环X1-CX2-CX1-X2bB1B2B3慢的上升率1kV10/1000us1kV~4kV，10/700us≥1kV,100V/us100A，10/1000us25A~100A，5/300us10A~100A，10/1000us300300300C1C2C3快的上升率0.5kV~2kV1.2/50us2kV~10kV，1.2/50us≥1kV1kV/us0.25kA~<1kA8/20us1kA~<5kA8/20us10A~100A10/1000us30010300D1D2高能量≥1kV≥1kV0.5kA~2.5kA10/350us0.6kA~2.0kA10/250us25a

使用的开路电压可与1kV不同。但应足以使被试的SPD动作。b

如有需要时，才试验端子X1-X2。注1：为验证Up，必须施加一次上述C类波形的冲击，A、B和D类是可选的。除非特别指定，施加5次正极性和5次负极性冲击。注2：对于冲击复位，可选择B、C和D类测试。除非特别指定，施加3次正极性和3次负极性冲击。注3：对于冲击耐受测试，必须施加一次上述C类波形的冲击，A1、B和D类是可选的。注4：表3所列的值是最低要求，其他电涌电流额定值是可行的，可以在其他标准（如ITU电信标准K系列）中找到SPD型式试验-3（6.2.2限流试验)额定电流

串联阻抗

电流响应时间

电流恢复时间最大中断电压

动作负载试验

交流耐受试验

冲击耐受试验SPD型式试验-4（6.2.3传输特性试验)电容插入损耗

回波损耗

纵向平衡试验

误码率（BER）近端串扰(NEXT)

SPD型式试验-5（6.3机械特性试验)接线端子和连接器

机械强度(安装)

防止固体异物和水分的有害进入

防止触电防火试验4.选用导则选用SPD的关键参数保护模式——SPD的保护元件可以连接在电子系统线路的信号线—信号线、信号线—地线、信号线—屏蔽层之间及多种方式同时连接。这些连接方式称为保护模式。一般将信号线—信号线之间的保护称为横向（差模）保护，信号线—地线（或屏蔽层）之间的保护称为纵向（共模）保护。设备耐冲击过电压额定值UW——由电子系统设备生产厂给出的设备或设备主要部件耐受冲击过电压（有效值）的最大值。其值主要与被保护设备的绝缘水平有关。SPD的频率范围f——SPD在接入电子系统的线路后，会产生能量损耗。规定在3dB的插入损耗内，起始频率至截止频率为该SPD的频率范围。SPD数据传输速率——SPD在接入电子系统的网络后的最大数据传输速率，用1s内传输比特值表示，即bps。被保护设备的信号类型和接口方式

信号类型使用场合接口方式模拟信号系统电话交换网（PSTN）RJ11连接器模拟仪表控制系统ASP连接器数字信号系统ISDNRJ11连接器xDSLRJ11连接器以太网RJ45连接器令牌环网IVS连接器现场基金会总线FFRJ45连接器过程现场总线ProfibusRJ45连接器可寻址远程传感器数据通路HARTRJ45连接器控制局域网络CANRJ45连接器局部操作系统LonWorksRJ45连接器视频系统有线电视系统同轴电缆BNC连接器视频监控系统RJ45连接器天馈系统卫星通信系统

F、N或BNC接口电信和信号网络SPDUc的选择原则上Uc≥1.2Un

通信类型 Un（V）Uc（V）

DDN/X·25 6或40～6018或80 ISDN 40 80

以太网 56.5 RS232 12 18

视频线

6 6.5

现场控制线 24 29设备名称耐冲击电压额定值Uw试验波形说明信息网络中心室外信号线端口0.5kV10/700μs4.0kV10/700μs仅适用于与长度大于500m的非屏蔽双绞线相连的端口，ITU-T.K20建议的“一次保护”可用于此端口。1.0kV10/700μs仅适用于与长度大于500m的非屏蔽双绞线相连的端口信息网络中心室内信号线端口0.5kV混合波Uoc：1.2/50μsIsc：8/20μs仅适用于与大于10m的电缆相连时，冲击发生器的总输出阻抗应为42Ω。非信息网络中心室外信号线端口4.0kV10/700μs仅适用于与长度大于500m的非屏蔽双绞线相连的端口，ITU-T.K20建议的“一次保护”可用于此端口。1.0kV10/700μs仅适用于与长度大于500m的非屏蔽双绞线相连的端口非信息网络中心室内信号线端口0.5kV混合波Uoc：1.2/50μsIsc：8/20μs仅适用于与大于10m的电缆相连时，冲击发生器的总输出阻抗应为42Ω。注：非信息网络中心指设备不在信息网络中心内运行，如无保护措施的本地远端局（站）、商业区、办公室内，用户室内和街道等。电信和信号网络SPDUp的选择电子设备的信号共模电压和差模电压的防护措施示例

SPD的差模和共模限制电压是不同的，应根据系统的保护要求来确定是否需要限制差模电压，进行横向保护。为了满足系统和设备的防护要求，信息技术设备生产厂应提供设备在差模和共模两方面耐受电压的数值。SPD按不同实验方法分类最小截面积（mm2）DB/CA321.2SPD连接导体铜材最小截面积

凯文方式

单端口SPD连接导线和连接要求

5.应用要求GB50057-20104.2.3中第4条当通信线路采用钢筋混凝土杆的架空线时，应使用一段护套电缆穿钢管直接埋地引入，……在电缆与架空线连接处，尚应装设户外型电涌保护器。该电涌保护器应选用D1类高能量试验的产品，…，每台电涌保护器的短路电流应选等于或大于2kA；GB50057-20104.2.4中第9条在电子系统的室外线路采用金属线的情况下，在其引入的终端箱处应安装D1类高能量试验类型的电涌保护器；其短路电流当无屏蔽层时可按本条公式(4.2.4-6)计算，当有屏蔽层时可按本条公式(4.2.4-7)计算；当无法确定时应选用2kA。GB50057-20104.2.4中第10条在电子系统的室外线路采用光缆的情况下，在其引入的终端箱处的电气线路侧，当无金属线路引出本建筑物至其他有自己接地装置的设备时可安装B2类慢上升率试验类型的电涌保护器，其短路电流按本规范表J.2.1的规定宜选用100A

。GB50343-20046.5.2天馈线路浪涌保护器（SPD）的安装应符合下列规定：1天馈线路浪涌保护器SPD应串接于天馈线与被保护设备之间，宜安装在机房内设备附近或机架上，也可以直接连接在设备馈线接口上。2天馈线路浪涌保护器SPD的接地端应采用截面积不小于6mm2的铜芯导线就近连接到直击雷非防护区（LPZ0A）或直击雷防护区（LPZ0B）与第一防护区（LPZ1）交界处的等电位接地端子板上。接地线应平直。GB50343-20046.5.3信号线路浪涌保护器（SPD）的安装应符合下列规定：

1信号线路浪涌保护器