通信电子设备防雷指南

通信系统防雷指南一．概述本文规定了通信局（站）建筑物、通信电源、通信设备等的防雷接地系统的技术要求。

本文适用于通信局（站）防雷接地系统的设计、施工、验收和维护。

二．参考文献XT005-95 通信局（站）电源系统总技术要求（暂行规定）GDYD 0006-1998 广东省通信局（站）防雷接地技术要求CECS 72: 97 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范（修订本）A NSI/TIA/EIA-607 商业建筑物电信接地和接线要求YD2011-93 微波站防雷与接地设计规范GB 50057 建筑物防雷设计规范YDJ26-89 通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合楼部分）三．定义1．接闪器避雷针、避雷带、避雷网、架空避雷线的直接接受雷击部分以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。

2．地接地系统中所指的地，一般指土地，具有导电的特性，能有效地发散电流，可作为参考电位。

3．接地体（接地电极）为使电流入地而采用的与土地成电气接触的金属部件。

4接地网（地网）接地体与接地体互相连接而组成的整体。

5．接地引下线从建筑物防直击雷接闪器、各地线汇流排连接到接地网的导线称为接地引下线，其中从地线总汇流排连接到接地网的导线称为接地引入线。

6．地线汇流排用于汇集接地线的金属构件，它可分为地线总汇流排和地线分汇流排。

7．接地线（地线）把必须接地的各个部分连接到地线汇流排的导线。

8．接地系统由接地网、接地引入线、地线汇流排、接地线组成的总体称为接地系统。

9．均压网利用各层房梁或楼板内的主钢筋焊接成周边为封闭式的网络体。

10．工作地直流电源相对于大地为0V的电路部分，它是构成直流电源的一部分。

工作地一般通过地线总汇流排下地。

11．保护地设备的外壳极其连接到地线总汇流排的地线，以及三相五线制交流电源系统中的地线。

12．防雷地为防直击雷而在建筑物上安装的各种接闪器连接至接地网的地线。

13．联合接地通信局（站）的所有设备的工作地、保护地及建筑物的防雷地在地下共用同一地网的接地方式。

14．第一类防雷通信局（站）通信局（站）根据其重要性、规模大小、系统容量、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为两类。

综合楼、国际电信局、汇接局、万门以上程控局、2000路以上长话局、地球站均属于第一类防雷通信局（站）15．第二类防雷通信局（站）万门以下程控局、2000路以下长话局、微波站等其它小型通信局站属于第二类防雷通信局（站）四．雷电冲击概述1．雷电产生冲击电压的主要机理1.1直击雷击于户外线路，注入的大电流流过接地电阻或外部回路阻抗而产生电压；1.2间接雷击（如云层之间或云层中的雷击，或击于产生电磁场的物体附近），在建筑物内、外导体上感应电压和电流；1.3附近直接对地放电的雷击入地电流耦合到设备接地系统的公共接地路径。

当避雷器动作时会引起电压迅速变化和电流流动，从而耦合到室内线路。

2．雷电冲击模型根据IEC研究，定义了两种雷击波形。

IEC60-1定义的一种是如图1 的开路电压波形（10/700μs）（与ITU 的定义相同，另一种是如图2的开路电压波形（1.2/50μs）和图3的短路路电流波形（8/20μs）。

两种波形的雷击的试验等级均分为1-5级，电压从0.5kV到4kV。

一般长距离信号线端口雷击为第一种：10/700μs。

电源线端口和短距离信号线端口雷击为第二种：1.2/50μs。

T1=1.67T T’=0.3 T1=0.5T图1，T1/T2为10/700μsT1为视在波前时间，T2为半峰值时间。

视在波前时间：T1=1.67T=1.2μs±30%半峰值时间：T2=50μs±20%图2 开路电压波形（1.2/50μs）视在波前时间：T1=1.25T=8μs±20%半峰值时间：T2=20μs±20%图3 短路电流波形（8/20μs）五．系统的防雷设计1．系统防雷根据上面所示的雷击模型和雷击产生的机理，所以对通信系统的防雷主要有以下要求。

1．1通信系统外连接线都有可能遭遇雷击干扰，比如电源的相线、零线和用户线、中继线等，所以这些线均应予以保护。

1．2由于雷击瞬间的电压、电流很大，所以防雷设计不能用系统的工作地或电源作为雷击泄放通道，必须通过独立的电流泄放通路即保护地。

1．3作为电流泄放通路的保护地在雷击时通过很大的电流冲击，所以保护地应尽可能地粗，以加快电流泄放速度，减少对系统内部的冲击。

同时保护地应与系统中敏感的信号隔离，与其他信号和电源、工作地等保持足够的距离，避免干扰。

2．防雷电路设计以下是几种常见的需保护的线路和推荐的防雷保护电路。

2．1用户电路的防雷保护用户电路的防雷保护电路，如图4图4 用户电路的防雷保护电路用户电路的雷击模拟波形如图1的10/700μs ，雷击电压一般为1KV ——4KV 。

由于SLIC 馈电的电压比较低，而铃流峰值一般比较高，所以应考虑对高于馈电电压的雷击迅速反应，而送铃流没有影响。

由于SLIC 馈电的电压比较低，而铃流峰值一般比较高，所以应考虑对高于馈电电压的雷击迅速反应，而送铃流没有影响，同时在振铃时也能起到保护作用，一般用户电路内部采用两级保护。

RV 主要是用于振铃保护，启动电压在200V 左右；SLIC PROTECT 是SLIC 保护器件，由于它的截止电压小于100V ，低于铃流峰值电压，所以必须在振铃电路后面。

该器件的反应速度要求比较高，一般dV/dt ≥5kV/μs ，峰值脉冲电流越大越好，一般不能小于35A 。

击穿电压比SLIC 馈电电压稍高一些，一般对48V 的馈电，击穿电压为60V 左右，转折电压取决于器件特性。

例如ST 公司的THDT58S ，就是典型的SLIC 保护器件。

2．2 ISDN 接口的防雷ISDN 接口的防雷电路如图5数字用户电路也是长线传输信号，雷击模拟波形如图1的10/700μs ，雷击电压一般为1KV ——4KV 。

由于ISDN 接口没有铃流，所以不用加两级保护器件，但其信号速率比较高，达到160Kb/s ，所以在选用保护器件上需要选用PN 结电容较小的器件，该器件的反应速度要求也比较高，一般dV/dt ≥5kV/μs ，峰值脉冲电流越大越好，一般不能小于35A 。

击穿电压比馈电电压稍高一些。

例如对于90V 馈电的信号，可采用TISP7150作为保护器件。

前端的PTC 选用应比较小，不影响传输指标，一般为10Ω左右。

变压器后面的四个二极管用于漏过的雷击信号，也须选用PN 结电容小的器件，钳位速度要快，一般应选用肖特基二极管。

图5 数字用户电路的防雷保护电路2．3 数字中继电路的防雷数字中继电路的防雷电路如图6。

馈电信号信号图6 数字中继的防雷保护电路数字中继一般接在光端机上，属短距离信号，雷击信号一般是1.2/50μs 的电压波形，电压在500V ——1500V 。

由于数字中继信号为2MHz ，速率较高，因此在选择保护器件时需要选用PN 结电容小的器件，该器件的反应速度要求也较高，一般dV/dt ≥5kV/μs 。

击穿电压应合适，以保证在高电压的雷击时不会有击穿，例如可以选用TISP7150作为保护器件，保护电压为150V 。

变压器后面的四个二极管用于吸收漏过的电压和低于150V 的雷击信号，也须选用PN 结电容小的器件，钳位速度要快，一般应选用肖特基二极管。

2．4 一次电源的防雷一次电源的输入是线-地之间220V 交流，线-线之间380V 交流。

雷击信号为冲击电压波形1.2/50μs ，冲击电流波形8/20μs 的复合波，强度分为3级：1级：≥3kA ，2级：≥10kA ，3级：≥20kA 。

我们使用通信AC-DC 变换电源应能够承受1级强度的雷击。

对单相电源的防护电路如下：A OUTA INPTC图7 单相电源的防雷电路由于电源的雷击是电流型的冲击信号，所以在保护器件的选用上应该选用瞬时通过电流足够大的器件如放电管，加上用于防雷的压敏电阻。

由于放电管的响应速度低，但放电电流大。

而压敏电阻响应速度高，峰值电流较小，选用的电压标准一般为1.4×1.4×工作电压。

对220V电压可选用430V或470V的规格，最大峰值电流20KA的压敏电阻和800V10KA的放电管。

对三相电源的防护电路与单相电源的防护思想基本相同。

都应该在线-线之间和线-地之间加保护器件，并且每条电源线和零线都通过保护器件接到保护地上。

3．系统的防雷系统的防雷主要思想是要有安全的电流泻放通路，即保护地。

在系统内部雷击通过电源或则其它线路进入设备，通过防雷保护电路进入保护地。

由于瞬时的电流很大，所以要求保护地能够迅速地将大电流泻放到设备外面的地线。

同时，由于瞬时的雷击电压很高，在保护地上瞬时脉冲电压应能立即降到零电压。

综合上面的两点要求，有如下要求：3.1系统的保护地应该是独立的，不能再用于工作接地。

3.2而且保护地的电阻应足够小，地线长度也要尽可能短。

3.3保护地与设备的其它线路之间的距离应该尽可能大，避免干扰其它线路。

3.4在连到外面的地线时，对于比较大的，系统可靠性要求较高的设备，建议保护地应该与工作地分开引出，就近接到机房的地线汇集线上。

对于较小的和可靠性要求较低的设备，可以将保护地与工作地合一引出。

六．设备安装和机房的防雷第一类防雷通信局（站）由于其重要性，所以防雷要求较高，第二类防雷通信局（站）的要求可稍微放宽。

1．总则1.1通信局（站）的接地方式，应严格按照联合接地的原则设计，即通信设备的工作地、保护地及建筑物的防雷地公用一个地网。

联合接地方式适应于通信设备数字化和程控化需要加强与提高防雷击损坏而产生的一种有效的接地方式，具有良好的防雷和抗外界电磁干扰性能。

联合接地方式由接地体、接地引入线、接地汇集线以及接地线四部分组成。

接地汇集线、接地线以逐层辐射方式相连。

联合接地方式的连接示意图如图1所示：图1 联合接地方式1.2防雷接地应根据均压等电位的原理，使能接地的金属体统一接到防雷地。

1.3通信大楼的地线设计应合理安排拓扑结构。

建筑物的的防雷地应直接连接到地网，设备的保护地、工作地在地线总汇流排单点连接后汇集到地网，而在大楼内这三个地线子系统各自独立。

在高层机房，工作地和保护地汇接在统一的汇流排上后再由汇流排统一下地。

1.4通信大楼的地线设计应从整体结构进行考虑。

贯穿大楼底层至顶层的主地线槽应尽量远离避雷引下线（最好能离开5m以上），严禁重要机房大楼有防直击雷设施主要引下线通过，交换机房离防直击雷设施主要引下线不小于5m。

1.5微波、移动通信、无线寻呼设备的保护地线系统直接连接到地线总汇流排，并严禁与其它各保护地或工作地系统连接。

1.6距离较长或伸出室外的电源线、信号线、控制线等应加装可靠的避雷器。