Specifications for Engineering Design of Lightning Over-Voltage

Protection for Telecommunication Bureaus (Station)

YD／T 5098-2001

目　　次
1　总则
2　术语
3　通信局（站）雷电过电压保护设计
3.1　一般规定
3.2　通信局（站）内网管系统的雷电过电压保护设计
3.3　通信局（站）内信号线的雷电过电压保护设计
3.4　通信局（站）内传输系统的雷电过电压保护设计
3.5　通信局（站）无线通信系统天馈线的雷电过电压保护设计
3.6　通信局（站）遥控、监控系统雷电过电压保护设计
3.7　通信局（站）电源系统的雷电过电压保护设计
4　通信局（站）雷电过电压保护的接地要求
5　SPD 的选择
5.l　一般要求
5.2　电源用 SPD
5.3　信号线用 SPD
5.4　馈线用同轴型 SPD
5.5　计算机、控制终端、监控系统的网络数据线 SPD
附录A　本规范用词说明
附录B　雷电保护区（LPZ）
附录C　全国年平均雷暴日数区划图
附录D　全国主要城镇雷暴日数
条文说明
1　总　则
1.0.1　为了解决综合通信大楼、交换局、数据局、模块局、接入网站、IP同站、移动通信基站。卫星地球站、微波站等因雷电感应通过电源线、信号线、网络数据线、天馈线、遥控系统。监控系统引入的雷害，确保通信设备的安全和正常工作，特制定本规范。
1.0.2　本规范适用于新建、扩建、改建通信局（站）的雷电过电压保护工程设计。
1.0.3　通信局（站）雷电过电压保护工程应建立在联合接地。均压等电位分区保护的基础上。
1.0.4　通信局（站）雷电过电压保护设计应根据电磁兼容原理，按防雷区划分，对电涌保护器的安装位置进行合理规划。
1.0.5　通信局（站）雷电过电压保护设计应以现场调查、局址地理环境、年雷暴日分布及通信局（站）类型为依据。
1.0.6　本规范是通信局（站）雷电过电压保护工程设计、施工。监理、维护和各类保护器选择的技术依据，通信局（站）雷电过电压保护工程所选用的电涌保护器应符合国家标准及通信行业标准或参照 IEC，ITU-T-K 系统等国际相关建议，经信息产业部认可的检测部门测试合格的产品。
1.0.7　本规范年雷暴日的确定，一般应依据通信局（站）所在地区的气象部门提供的数据，或者参照本规范附录C 和附录D 的范围确定。
1.0.8 通信局（站）雷电过电压保护工程除应执行本规范以外，还应符合国标 GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》及通信行业防雷接地标准。
2　术　语
2.0.1　防雷区
将一个易遭雷击的区域，按照通信局（站）建筑物内外、通信机房及被保护设备所处环境的不同，进行被保护区域划分，这些被保护区域称为防雷区（Lightning Protection Zones，LPZ，详见附录B）。
2.0.2　雷电活动区
　　根据年平均雷暴日的多少，雷电活动区分为少雷区、中雷区、多雷区和强雷区：
　　少雷区为年平均雷暴日数不超过 25 天的地区；
　　中雷区为年平均雷暴日数在 25～40 天以内的地区；
　　多雷区为年平均雷暴日数在 40～90 天以内的地区；
　　强雷区为年平均雷暴日数超过 90 天的地区。
2.0.3　电涌保护器
　　电涌保护器（Surge Protective Devices，SPD）在通信局（站）是用于各类通信系统对各种雷电电流、操作过电压等进行保护的器件。
2.0.4　开关型 SPD
　　安装在通信局（站）建筑物外（按照 IEC 1312-3 的要求，一般用在 LPZ0B ～ LPZ1 区）用于电源系统的 SPD，可最大限度地消除电网后续电流，疏导 10／35Oμs 的模拟雷电冲击电流。
2.0.5　限压型 SPD
　　安装在防雷区建筑物内（按照 IEC 1312-3 的要求，一般用在 LPZ1 区和 LPZ2 区至 n 区）的 SPD，可疏导 8／20μs 的模拟雷电冲击电流。限压型 SPD 一般由氧化锌压敏电阻（MOV）或半导体放电管（SAD）等元器件组成。
2.0.6 混合型 SPD
　　一般由 MOV 与滤波器、半导体放电管（SAD）与 MOV 等电路组成。
2.0.7 SPD 残压
　　雷电放电电流通过SPD时，其端子间呈现的电压。
2.0.8 8／20μs，10／35Oμs 模拟雷电流冲击波（如图 2.0.8 所示
2.0.9　标称导通电压
　　在施加恒定 1mA 直流电流情况下 MOV 的启动电压。
2.0.10 SPD 的标称放电电流
　　用来划分 SPD 等级，具有 8／20μs 或 10／350μs 模拟雷电波的放电电流。
2.0.11 冲击通流容量
　　SPD 不发生实质性破坏，每线或单模块对地，通过规定次数、规定波形的最大限度的电流峰值。冲击通流容量一般大于标称放电电流的 2.5 倍
3　通信局（站）雷电过电压保护设计
3.1　一般规定
3.1.1　通信局（站）雷电过电压保护设计，应根据通信局（站）内通信设备安装的具体情况，确定被保护对象和保护等级，做到统筹规划、整体设计。
3.1.2　通信局（站）内的接地引线布放，应考虑雷电电磁场不均匀分布的影响。
3.1.3　出人通信局（站）的电力电缆（线）、通信缆线应采用金属护套电缆或敷设在金属管内。
3.1.4　通信局（站）雷电过电压保护设计，应注意对各保护区 SPD 的合理设置，其保护水平应小于该保护区内被保护设备的耐压，以达到逐级保护通信设备的目的。
3.1.5　通信局（站）雷电过电压保护设计应考虑通信系统的现状，并便于扩容发展。
3.1.6　进局电缆应埋地引入，缆线埋地深度应不小于 0.7m。
3.1.7　通信局（站）雷电过电压保护设计，必须对 SPD 进行合理选型，具体选型见第 5 章 SPD 的选型原则。
3.1.8　本章所规定的限压型 SPD 标称放电电流和冲击通流容量量级所选用的雷电流波形，如无特别指出，一般为 8／20μs 模拟雷电流波；对于开关型 SPD 的标称放电电流，为 10／350μs 模拟雷电流波。
3.1.9　SPD 的接地线应尽可能短。
3.2　通信局（站）内网管系统的雷电过电压保护设计
3.2.1　通信局（站）内网管系统的雷电过电压保护设计应根据其在局（站）内具体的防雷区位置、保护等级，确定 SPD 的保护参数。
3.2.2　当通信局（站）各类网管系统的金属数据线垂直长度大于 30m 时，应穿金属管，其金属管两端必须就近与楼层的均压网或接地网焊接。
3.2.3　建在城市且地处多雷区、强雷区的通信局（站）各类网管系统的金属数据线，若长度大于 50m 且小于 100m，其数据线一侧的终端设备输入口应具有 SPD ：若长度大于 100m，其数据线两侧的终端设备输入口均应具有 SPD。
3.2.4　建在郊区或山区且地处多雷区、强雷区的通信局（站）
各类网管系统的金属数据线，若长度大于 30m 且小于 50m，其数据线一侧终端设备输入口应具有 SPD；若长度大于50m，其数据线两侧的终端设备输入口均应具有 SPD。
3.2.5　地处多雷区、强雷区与机房外用金属缆线连接的各类网管系统数据线，雷电过电压保护必须采用下列措施：
　　1．控制及数据采集用的网络接口应具有相应物理接口的 SPD 保护。
　　2．局域网工作站终端设备输入口应具有相应通信接口的”。
　　3．出入局（站）的各类金属数据线两端的网络接口必须具有 SPD 保护。
3.2.6　出入局（站）的网络金属数据线应穿金属管道或采用屏蔽电缆后，再从地下引入其他机房，金属管后销装电缆的金属护层两端应就近与地网焊接。
3.3　通信局（站）内信号线的雷电过电压保护设计
3.3.1　出入通信局（站）的电缆金属外护套，应在通信局（站）进线室内就近接地或与地网连接。
3.3.2　进局电缆的信号线均应对地加装信号 SPD 后，再接入通信设备。
3.3.3　进局电缆缆内的空线对必须作接地处理。
3.3.4　地处少雷区的交换局总配线架，宜采用由气体放电管与正温度系数热敏电阻（PTC）组成的保安单元。
3.3.5　地处中雷区的交换局总配线架，宜采用由气体放电管或半导体放电管（SAD）与 PTC 组成的保安单元。
3.3.6　地处多雷区和强雷区的交换局总配线架，应采用由 SAD 与 PYC 组成的保安单元。
3.3.7　在通信机房总体规划时，总配线架宜安装在一楼进线室附近，总配线架必须就近接地（从地网、建筑物预留的接地端子或从接地汇集线上引入），接地引入线应从地网两个方向就近分别引入。
3.3.8　市话电缆空线对，必须在配线架上接地。
3.4　通信局（站）内传输系统的雷电过电压保护设计
3.4.1　出入通信局（站）的光缆或电缆，应在进线室将金属销装外护层做接地处理，另外光缆应将缆内的金属构件，在终端处接地。
3.4.2　进入通信局（站）的 PCM 电缆芯线应在终端处加装 SPD，空线对必须就近接地。壳、中性线、以及电力电缆的销装层应就近接地。
3.7.5　进入通信局（站）的低压电力电缆宜全程埋地引入，其电缆埋地长度不宜小于 15m。
3.7.6　当供电系统采用 TN-S 方式，低压电力电缆引入机房后，在交流稳压器内或交流配电屏（箱）内，相线及中性线应分别对地加装限压型 SPD；当供电系统采用 TN-C-S 方式，低压电力电缆引入机房后，在交流稳压器内或交流配电屏（箱）内，相线应分别对地加装限压型SPD。
3.7.7　在配电变压器、配电室、电力室界面选用电源 SPD 的工程要求：
　　1．供电线路对地安装眼压型 SPD 回路中应采取过流保护措施（宜串接保险丝），保险丝标称电流的量级不宜大于上一级保险丝的 1／1.6 倍（不含变压器的次级）。
　　2．建在城市，地处中雷区（或虽然处于少雷区，但根据历年雷击统计，若时有雷击事故发生）的通信局（站）配电变压器低压侧或低压电缆引入配电室或配电屏终端人口处，应具有标称放电电流不小于 20kA 的限压型 SPD；低压电缆引入电力室后，在配电屏终端人口处，应具有标称放电电流为 15kA 的限压型 SPD。
　　3．建在城市，地处多雷区、强雷区，通信局（站）为孤立、高大建筑物的机楼，配电变压器低压侧或低压电缆引入配电室或配电屏终端人口处，应具有标称放电电流不小于 40kA 的限压型 SPD；低压电缆引入电力室配电屏终端人口处，应具有标称放电电流为 15kA 的限压型 SPD。
　　4．建在郊区或山区，地处中雷区以上的通信局（站），配电变压器低压侧或低压电缆引入配电室或配电屏终端人口处，应安装冲击通流容量大于 60kA 的限压型 SPD 或具有标称放电电流不小于 15kA 的开关型 SPD；低压电缆引入电力室配电屏终端人口处应具有标称放电电流为 15kA 的限压型 SPD；其中限压型 SPD 的工作电压应按当地的电力供电电压最大值选择。
　5．建在高山，地处多雷区以上的微波站、移动通信基站，配电变压器低压侧或低压电缆引入配电室或配电屏终端人口处，应安装冲击通流容量大于 100kA 的限压型 SPD 或安装标称放电电流不小于 25kA 的开关型 SPD；低压电缆引入电力室配电屏终端人口处应具有标称放电电流为 15kA 的限压型 SPD，其中限压型 SPD 的工作电压应按当地的电力供电电压最大值选择。
　　6．在上述条款中，若通信局（站）配电变压器和配电室在同一建筑物内，其SPD应在配电室内安装。
　　7．无专用配电变压器供电的移动通信基站低压电缆应从共用的配电变压器全程埋地引入机房，且在配电屏终端人口处，相线应分别对中性线、中性线对地加装限压型 SPD 或者相线应分别对中性线加装限压型 SPD、中性线对地间应采用间隙型组成的 SPD。地处中雷区的基站应安装标称放电电流不小于 20kA 的限压型 SPD；地处多雷区、强雷区的基站应安装标称放电电流不小于 40k 的限压型 SPD。若采用架空电源线引入时，地处中雷区以上的基站，在配电屏终端人口处，应安装冲击通流容量不小于 100kA 的限压型 SPD。
　　8．无专用配电变压器供电的交换局、模块局及安装接入网设备的局（站），低压电缆必须从共用的配电变压器全程埋地引入配电室，且在配电屏终端人口处相线应分别对中性线、中性线对地加装限压型 SPD 或者相线应分别对中性线加装限压型 SPD，中性线对地间应采用由间隙型组成的 SPD。地处中雷区的市话交换局应安装标称放电电流不小于 20kA 的限压型SPD，地处多雷区、强雷区的市话交换局应安装标称放电电流不小于 40k 的限压型 SPD；低压电缆引入电力室后，且在配电屏终端人口处相线及中性线应对地加装标称放电电流不小于 15kA 的限压型 SPD。
　　9．建在野外空旷场地、无机房建筑的无线基站供电线路应采用冲击通流容量大于 100kA 混合型 SPD，SPD 接地端子应就近与地网连接，混合型 SPD 箱内的元器件必须考虑电力供电电压波动较大的问题，无线基站供电的低压电力电缆必须全程埋地引入。  
3.7.8　当上一级 SPD 为开关型 SPD，次级 SPD 采用限压型 SPD 时，两者之间的电缆线隔距应大于 10m。当上一级 SPD 与次级 SPD 都采用限压型 SPD 时，两者之间的电缆线隔距应大于 5m。
3.7.9　当通信局（站）的配电系统采用总配电室与分配电室方式供电时，总配电屏与分配电屏之间的低压埋地电缆长度若大于 50m，应在分配电屏电缆输入侧电源芯线对地安装标称放电电流为 20kA 的限压型 SPD。
3.7.10　配电屏与各层配电箱之间的电源线若长度超过 30m 或电源线长度虽然未超过 30m，但该层控制终端和网络设备、仪表的电源对雷电较为敏感时，配电箱内电源芯线直对地安装标称放电电流为 10kA 的限压型 SPD。
3.7.11　通信局（站）的配电系统采用总配电室直接配电时，当总配电屏与各层配电箱之间的电源线长度超过 30m 或电源线长度虽然未超过 30m，但该层控制终端和网络设备、仪表的电源对雷电较为敏感时，配电箱内电源芯线宜对地安装标称放电电流为 10kA 的限压型 SPD。
3.7.12　通信局（站）内用于主控和监控的计算机，以及主控处理系统、远程传感器控制系统、测试仪表的拖板式电源插座排内应具有标称放电电流为 3kA 的 SPD。
3.7.13　通信局（站）N对雷电敏感的系统从防护考虑，建筑物外墙体应避免安装仪表及计算机用电源插座。
3.7.14　太阳能电池的馈电线应采用金属护套电缆，其金属护套在机房人口处应就近接地或与通信局（站）避雷带焊接，电缆内芯线应在人口处分别对地加装标称工作电压大于太阳能电池供电电压最大值 20％，标称放电电流为 10kA 的 SPD，SPD 接地端应就近接地。
3.7.15　建在中雷区以上地区的通信局（站）直流电源线的雷电过电压保护设计：
　　1．通信局（站）电力室为各层提供直流供电的馈线，如馈线进人不同防雷区时，应在进人相应机房直流电源配电柜（列柜）内的馈线进线端（机房如无直流电源配电柜，应在电力室直流配电屏输出端）负极对地加装标称工作电压不小于 70V 的 SPD。
　　2．MDF与程控交换机之间的 -48 直流电力线负极，宜在MDF侧对地加装标称工作电压不小于 70V 的 SPD。
　　3．交换机控制中心的微机及远程监控系统被控处理机前的电源逆变器直流电源馈线负极宜对地加装标称工作电压不小于 70V 的 SPD。
　　4．宜在微波站的主控监视处理系统与远程端直流电源馈线负极对地加装标称工作电压不小于 70V 的 SPD。
　　5．通信局（站）内直流电源系统使用的 SPD 应具有带保险丝功能、通流容量大于 15kA 的 SPD，SPD 应就近接地。
3.7.16　通信局（站）的航空障碍灯、彩灯及其他用电设备的电源线雷电过电压保护设计：
　　1．通信局（站）建筑物上的航空障碍灯、彩灯、无线通信系统铁塔上的航空障碍灯及其他用电设备的电源线，应采用有金属外皮的电缆，横向布设的电缆金属外护套或金属管应每隔 5～10m 与避雷带或接地线就近连通，上下走向的电缆金属外护套至少应在上下两端就近接地一次。
　　2．为通信局（站）建筑物上的彩灯、航空障碍灯及其他用电设备供电的电源芯线应在机房配电箱（柜）内对地加装标称放电电流为 20kA 的 SPD，SPD 接地端子应就近接地。
4　通信局（站）雷电过电压保护的接地要求
4.0.1　通信局（站）雷电过电压保护设计中所采用的各类SPD的接地，应符合 YDJ 26-89 通信局（站）接地设计暂行技术规定（综合楼部分）》和 YD 2011-93《微波站防雷与接地设计规范》要求，在设计时，应在 SPD 安装位置预留接地端子。
4.0.2　电源用 SPD 的连接线及接地线截面积应符合表4.0.2的要求，材料为多股铜线。

4.0.3　数据线用 SPD 以及其他类型 SPD 的接地线截面积应不小于 2.5mm2，材料为多股铜线。
4.0.4　电源用模块式 SPD 的接线端子与相线和零线之间的连接线长度应小于 0.5m，SPD 接地线的长度应小于 1m，且应就近接地。
4.0.5　电源用箱式 SPD 接线端子与相线和零线之间的连接线长度，若接线上确有困难，可视具体情况适当放宽连接线长度，但其截面积应适当增大；SPD 接地线的长度应小于 lm，且应就近接地。
4.0.6　通信局（站）的接地引入线长度应不大于 30m，其材料可采用热镀锌扁钢或铜排，截面积应不小于 40mm×4mm，接地引入线应避免从利用建筑物钢筋作为雷电引下线的柱子附近引入。
4.0.7　通信局（站）的进出线孔，各类缆线金属外护层的接地引入点也应避免在建筑物外侧柱内作为雷电引下线的柱子附近设立或引入。
4.0.8　各类管线应在进人通信局（站）前与地网就近焊接成一体，需要阴极保护的管道，宜在管道与地网间加装隔离式等电位 SPD。
4.0.9　为了避免在各类信号线、控制线、通信线上感应各种干扰信号和雷电脉冲，在通信局（站）设计时，各类没有屏蔽的缆线应穿金属管布放，缆线竖井宜设立在建筑物中部，在机房的布线应离开建筑物雷电引下线的柱子。
4.0.10　通信局（站）联合接地地网的接地电阻值已满足 SPD 接地的需要，因此对在通信局（站）使用的 SPD 接地电阻值不作严格要求，设计时仅需将通信局（站）使用的各类 SPD 的接地端子就近接地
5　SPD 的选择
5.1　一般要求
5.1.1　SPD 可由气体放电管，放电间隙，MOV，SAD，齐纳二极管，滤波器，保险丝等元器件混合组成；选择 SPD 应在同一测试指标下，考虑 SPD 所选元器件的参数及元器件组合方式。
5.1.2　SPD 的选择应考虑通信局（站）遥信及监控的需要。
5.1.3　用于交流配电系统保护的限压型电源 SPD 标称导通电压一般为 Un＝2.2 U（U 为运行工作电压）。
5.1.4　SPD 的通流容量必须是每线的通流容量。
5.2　电源用SPD
5.2.1　工程选用限压型 SPD 时，必须考虑通信局（站）供电电源的不稳定等因素，对 SPD 的标称导通电压、标称放电电流、冲击通流容量、限制电压、残压等参数，根据工程的具体情况进行选择。
5.2.2　通信局（站）采用的电源用模块式 SPD，应具有以下功能：
　　l．SPD 模块损坏告警；
　　2．遥信；
　　3．SPD 模块替换；
　　4．热容和过流保护。
5.2.3　通信局（站）采用的电源用箱式 SPD，应根据通信局（站）的具体情况；具有以下功能：
　　1．SPD 劣化指标；
　　2．SPD 损坏告警；
　　3．热容和过流保护；
　　4．保险跳闸告警；*
　　5．遥信；
　　6．雷电记数。*
*　表示此项功能可根据工程要求进行选择。
5.2.4　混合型 SPD 一般由 MOV 与滤波器或 SAD 与 MOV 等电路组成，其在标称放电电流 40kA 时残压应小于 l000V。
5.2.5　开关型 SPD 应具有高能泄放、残压在 2000～4000V 范围内、响应时间小于 11ns 等特点。
5.3　信号线用SPD
5.3.1　信号线用 SPD 的箱位电压应满足通信设备接口的需要，对雷电响应时间应在纳秒（ns）级。
5.3.2　总配线架的保安单元应符合 YD／T 694-2000《总配线架技术要求和实验方法》的规定。
5.3.3　信号线用 SPD 应满足信号传输速率及带宽的需要，其接口应与被保护设备兼容。
5.3.4　信号线用 SPD 的插人损耗应满足通信系统的要求。
5.3.5　信号线用 SPD 的标称放电电流应大于等于 3kA。
5.4　馈线用同轴型SPD
5.4.1　同轴型 SPD 插人损耗应小于等于 0.2dB，驻波比小于等于 1.2，同轴型 SPD 最大输入功率能满足发射机最大输出功率的要求，安装与接地方便，具有不同的接头，同轴型 SPD 与同轴电缆接口应具备防水功能。
5.4.2　同轴型 SPD 的标称放电电流应大于等于 5kA。
5.5　计算机、控制终端、监控系统的网络数据线用SPD
5.5.1　计算机接口、控制终端、监控系统的网络数据线 SPD 应满足各类接日设备传输速率的要求，SPD 接口的线位、线排、线序应与被保护设备接口兼容，设计时在满足设备传输速率条件下，应采用由半导体放电管组成的 SPD。
5.5.2　计算机接口、控制终端、监控系统的网络数据线用 SPD 的标称放电电流应大于等于 3kA，若采用 SAD 器件组成的 SPD 标称放电电流应大于等于 300A。