YD/T 2059-2009 雷电在通信网络和信号网络上的预期浪涌 YD/T2059-2009 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS33.050
中华人民共和国通信行业标准
YD/T2059-2009
雷电在通信网络和信号网络上的预期浪涌Expected surges on telecommunications and signalling networksdue to lightning
(ITU-TK.67:2006,MOD)）
2009-12-11发布
2010-01-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布言：
范围·
规范性引用文件
3术语、定义和缩略语
4参考配置
5防护措施.
6雷电引起的预期浪涌（信号线路一信号线路）次
附录A（资料性附录）雷击建筑物本身或附近引发的建筑物内部感应浪涌附录B（资料性附录）线路附近的雷击对通信线路感应的浪涌：充分导电土壤YD/T2059-2009
附录C（资料性附录）雷击建筑物本身或附近而在建筑物内部产生的浪涌：基于经验的方案和结果20YD/T2059-2009
本标准修改采用ITU-TK.67:2006进行制订。本标准相对于ITU-TK.67:2006主要变化如下：一规范性引用文件中删除了部分本标准中没有引用的标准；合并了名词术语和缩略语的章节：一本标准的附录A、附录B对应的ITU-TK.67的附录为规范性附录，本标准中为资料性附录。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准的附录A、附录B和附录C为资料性附录。本标准起草单位：工业和信息化部电信研究院。本标准主要起草人：孙向前、陆冰松、夏丽娇。1范围
雷电在通信网络和信号网络上的预期浪涌YD/T2059-2009
本标准规定了由于雷电在交换局、用户楼宇和远端节点等建筑物内外的通信接入网络和信号线路各过渡点造成的预期浪涌（过电压和过电流）。本标准的目的在于研究雷电电流作为一种损伤源，其过电压和过电流对使用金属导体的通信和信号网络产生的影响，而这种影响又取决于作为研究对象的线路（见3.1.6）遭受雷击的部位。本标准的预期浪涌是按作为每类（S1、S2、S3和S4）损伤源（见3.1.6）的浪涌保护水平函数（SPL，见3.1.7）的峰值和波形确定的。预期浪涌的波形被假设为按其波前时间（T）和半峰值时间（T2）描述的双指数。
本标准对旨在线路安装地点抗预期浪涌电流的保护措施（如浪涌保护器）的有效性进行评估。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T21714.1-2008
ITU-T雷电手册，第十章（1995）ITU-T建议书K.47（12/00）bzxZ.net
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1.1
雷电防护第1部分：总则
在通信用户线缆上测得的过电压和过电流金属导体通信线路对直击雷的防护雷电造成的危险浪涌电压dangeroussurgevoltageduetolightning浪涌电压峰值U.大于或者等于设备或通信线路导线绝缘体所能承受的最大浪涌电压。3.1.2
等效衰减半峰值时间（T2）equivalentdecaytimetohalfvalue（T2）脉冲电压或电流的兰峰值时间（T2）是该电压和电流自其有效起始点至降至半峰值的最初瞬间所用的时间段。脉冲电压或电流的有效起始点是该电压或电流达到峰值的30%或10%之前的瞬间（分别在0.3或0.1-T,）。
波前时间或上升时间（T,）fronttimeorrisetime（T,）脉冲电压的波前时间或上升时间T1被定义为脉冲达到峰值的30%和90%的两个瞬间的间隔时间的1.67倍。
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脉冲电流的波前时间T；被定义为脉冲达到峰值的10%和90%的两个瞬间的间隔时间的1.25倍。3.1.4
雷电防护水平（LPL）lightningprotectionlevel（LPL）一组雷电电流参数数值，用于确定对表现为雷电电流的损伤源的保护水平。注：雷电防护水平被用于根据一组有关雷电电流的参数，设计雷电保护组件（如导线截面、金属片厚度、SPD的电流容量和与危险放电的间距），并确定模拟雷电对这些组件造成的影响的测试参数。GB/T21714.1标准采用了4种雷电防护水平（I至IV），并为每个LPL设定了一组最大雷电电流参数（表1），3.1.5
峰值（）
peakvalue（x）
浪涌电压/电流峰值（）被定义为在浪涌过程中观测到的最大值。3.1.6
损伤源sourceofdamage
损伤源取决于对作为研究对象的线路的雷击部位：损伤源S一一在通信或信号线路进入的建筑物（交换局、用户楼宇和远端节点）上的雷闪；损伤源S2一一在通信或信号线路进入的建筑物（交换局、用户楼宇和远端节点）附近的雷闪：损伤源S3—在进入建筑物（交换局、用户楼宇和远端节点）的通信线路上的雷闪：损伤源S。—在进入建筑物（交换局、用户楼宇和远端节点）的通信线路附近的雷闪。3.1.7
浪涌保护水平（SPL）surgeprotectionlevel（SPL）作为损伤源的雷电电流在通信网络各点引发的预期危险浪涌电压或电流的峰值和波形。3.1.8
波前陡度，或上升速度（S）steepnessofthefront，orrateofrise（S）波前陡度，或上升速度（S）是电压或电流的平均导数，可由峰值和波前时间T的比率决定：s-
浪涌surge
对电气或电子电路的瞬态电磁干扰。3.1.10
雷电引起的浪涌surgeduetolightning任何一种电磁（阻性、感性和容性）耦合引起的浪涌。注：它具有以下5个参数特征：峰值、波前时间（T）、半峰值时间T2（或时间参数T,/T2）、陡度和单位能量。3.1.11
浪涌保护器（SPD）
surgeprotectivedevice（SPD）当浪涌使一个或多个特定端口的电压超出预定水平时，对电压加以限制的设备。2
注1：SPD是保护电路和支架的组合。注2：可以加入次级功能，如限制终端电流的限流功能、注3：保护电路通常配备至少一个非线性限压浪涌保护组件。3.2缩略语
以下缩略语适用于本标准。
4参考配置
BondingNetwork
CommonBondingNetwork
Exchange
Gias Discharge Tube
LightningProtectionLevel
Main Distribution Frame
NetworkTermination
RadioBaseStation
Subscriber
SurgeProtectiveDevice
Surge Protection Level
连接网络
公共连接网络
交换局
气体放电管
雷电防护水平
总配线架
网络终端
无线基站
浪涌保护器
浪涌保护水平
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图1显示了配有金属对称导线的通信线路的参考配置，从中可以看到参考节点以及它们之间的电缆段。对图1所示过渡点的说明如下：：过渡点L：交换局内设备接口与外部电缆之间的过渡点：：过渡点E：交换局的入口，如总配线架（MDF）；·过渡点P：纸质绝缘和塑料绝缘埋地电缆之间的过渡点；：过渡点C：埋地电缆和架空电缆之间的过渡点；交换局
参考配置
用户楼宇1
用户楼宇2
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：过渡点D：屏蔽和非屏蔽架空电缆间的过渡点；·过渡点S：用户楼宇的入口：
·过渡点A：用户楼宇内设备接口与外部电缆之间的过渡点：·过渡点M：交换局内设备接口与内部电缆之间的过渡点；：过渡点I：用户楼宇内设备接口与内部电缆之间的过渡点。5防护措施
5.1固有保护
使用具有适合的介质强度、载流容量和阻抗的设备，以便它能经受住所应用的条件（即设备固有抗力特性)，以保护设备并限制其受损的风险。YD/T950、K.45和YD/T870为分别安装在交换局大楼、接入网和用户楼宇等不同地点的通信设备确定了抗力要求。从雷电保护的角度而言，这一抗力可使设备承受大多数邻近线路的雷电引发的浪涌（见6.4）。由于这类浪涌最为常见，根据风险评估的结论，附加保护措施（初级保护）仅用于处于暴露环境中的设备。
5.2初级保护
使用初级保护可防止过多能量进入通信和信号设备（如设备和导线绝缘体）的易损部分。因此，应配备充分的初级保护，并适当选取其特性。初级保护的有效性取决于其（为限压设备、GDT）传导浪涌电流的能力，或（为限流设备、熔丝）承受浪涌电压的能力。表1给出了作为雷电防护水平（LPL）函数的、用此确定浪涌电压和电流最大值的雷电参数。浪涌电压和电流的最大值是与下述浪涌保护水平（SPL）相关的：SPLI=0.01、SPLⅡI=0.02和SPLI=0.05，以此给出了危险浪涌电压或电流高于或等于相关峰值的概率值。表1依照LPL确定的雷电参数的最大值LPL
当前参数
峰值电流
首次短时间雷击
后续短时间雷击
长时间雷击
短时间雷击电荷
单位能量
时间参数
峰值电流
平均陡度
时间参数
长时间雷击电荷
时间参数
雷闪电荷
5.3等电位连接、接地和屏蔽
Qahort
us/μs
kA/μs
μs/μs
(98%）
10/350
使用可提供等电位连接、接地和屏蔽的安装技术，可减少雷电与通信线路之间的耦合。在线路受到直接雷击或邻近雷击时，建筑物的CBN和设备BN会分散雷电电流，为内部线路提供屏蔽。全环形屏蔽或导管可以起到减少电压和电流与通信线路耦合的作用。转换阻抗是电缆屏蔽效率的主要参数，对于雷电频率的固体屏蔽而言，它大约等于屏蔽体直流电阻。4
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初级保护与等电位连接以及接地措施相结合，可为设施形成一道电磁屏障，减少外部电磁干扰对设施的渗透。
6雷电引起的预期浪涌（信号线路一信号线路）6.1对建筑物的直接雷击（损伤源S）：雷电电流通过通信或信号线路进入建筑物（交换局、用户楼宇和远端节点）
直接击中建筑物的雷电电流既流入建筑物的接地系统，也流入建筑物的入局用户线之中。因此，部分雷电电流直接或通过浪涌保护器（SPD）进入与之相连的通信或信号线路的电缆护套或电缆导线，因为电缆也是进入建筑物的用户线之一。表1给出了短雷击的作为入选LPL函数的雷电电流参数。所以，进入通信或信号线路的雷电电流，是以10/350μs波形和峰值I来描述的。可以大致假设，50%的雷电电流（I）流入接地端子系统，剩余的50%电流由n个进入建筑物的用户线分担。如果进入建筑物的通信或信号线路未加屏蔽或没有通过金属管，线路的每根m导线都承载等量（l）的峰值雷电电流，并可以通过以下算式表示：0.5×lp
无屏蔽线缆
对于在建筑物入口处进行等电位连接的屏蔽入局线路（或通过金属管的线路），进入各m导线的电流峰值（I）可表示为：
0.5×lp×Rs
Inx(mxR×R)
上式中：
有屏蔽线缆
R,=屏蔽或者金属导管单位长度的欧姆电阻R=导体单位长度的欧姆电阻
若电缆未加屏蔽，导线与主接地端子（MET）之间的开路电压大体与接地电阻和流向接地网络的雷电电流乘积成正比。如果电缆有屏蔽，导线与连接电缆屏蔽的MET之间的开路电压，大致与屏蔽电阻和流过屏蔽的雷电电流乘积成正比，且受到线芯至屏蔽（如5kV）的击穿电压的局限。在屏蔽间续接地的情况下，屏蔽电流会随自雷击点的向外传播而衰减。浪涌沿电缆的传播会导致散射和衰变期的延长。即使考虑到电极附近地面可能出现的电离作用，在无保护的情况下，由此产生的电压有可能高到足以启动初级保护，或击穿导线的绝缘体。因此没有考虑计算峰值电压的详细程序。这对于无屏蔽和有屏蔽两种通信线路都适用。
6.2对建筑物附近或建筑物本身的雷击（损伤源S或S2）：建筑物（交换局、用户楼宇和远端节点）内部通信或信号线路中的感应浪涌。对建筑物附近或建筑物本身的雷击，会因为雷电电流（d/d）的时间导数，将共模浪涌电压感应到建筑物（交换局、用户楼宇和远端节点）内的通信或信号线路之中。以下公式给出了感应开路电压的峰值Vio:
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Vio=LM× ar
= Lm×-
上式中：
LM=感应回路与雷电电流之间的互导：Ip=雷电流峰值：
T,=雷电电流的波前时间
雷电电流参数是图1给出的作为被选LPL函数的平均陡度（di/dt），该陡度是由峰值（I,）和后续雷击（最坏情况）的波前时间（T）（见3.8）的比率得出的。预计感应开路电压波形的持续时间（大体为几个μs，如2us至10us）很短暂，其波前时间也与后续雷击（如0.25μs）的波前时间相似，正如附录C介绍的采用触发雷电向回路感应电压的测量所示。如果忽略了回路线的欧姆电阻（最坏情况），估计短路电流（I）峰值会如下式所示：Vo ×T
上式中：
Ls=感应回路的自感
就短路电流（Is）而言，雷电电流参数是表1中作为被选LPL函数的首次雷击（最坏情况）的峰值（I）。其波形是雷电电流（见附录C）的波形，因此在最坏情况下，它被描述为10/350μs波形。表2报告了针对不同SPL值的后续雷击引发的开路电压（V)峰值，以及首次雷击引发的短路电流（Ia）。如附录A（A.2和A.3）所示，这些是为无屏蔽建筑物或楼内回路面积达50m2（h=5m；e=10m）的未屏蔽回路算出的估计值。
表2直击建筑物（S1）和通信线路（S3）本身和建筑物（S2）附近的雷电对通信信号线路不同节点的各条导线造成的预期开路电压和短路电流直接雷击到建筑物，损伤源（S）节点E和S
（部分直雷击
电流）
波形：10/350μs
公式(2)和(3)
公式（2）和（3）
公式(2）和(3）
节点L、A、M和I（注1)
（仅限1条下导线）见表A.2）
（后续雷击
产生的感应
电压）
（初次雷击
产生的感应
电流）
雷击到建筑物附近损伤源（S2）雷击到通信线缆上损伤源（S）节点L、A、M和I（注1）
（见表A.1）
（后续雷击
产生的感应
电压）
（首次雷击
产生的感应
电流）
波形：0.25/2μs波形：10/350μs波形：0.25/2μs
波形：10/350us
节点L、E、P节点C、D、S、A
（部分直雷击
电流）
波形：10/350μs
0.50（注2)
0.50（注2）
0.50（注2）
（部分直雷击
电流）
波形：10/350μs
公式（12）和（14）
公式（12）和（14）
公式（12）和（14）
注1：计算条件：未屏蔽建筑物：未屏蔽感应线路；回路面积：50m2（h=5m；e=10m）；回路导线半径：0.5mm。注2：公式（12）或（14）可用于特殊情况。设线路对地的击穿电压等于100kV，而且线路在兴趣点对地短路6
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对于具有不同回路但相同回路长度（e）区域的感应线路，表2所示的浪涌电压值必须乘以下述系数(Kr）：
Kr=A/50（A是以m2计算的回路面积）随后公式（5）对短路电流（Is）进行估算，计算出新回路的自感（Ls）值。以下公式给出的系数Ks3可以降低表2列出的屏蔽线路的浪涌电压值：Kg3=K,XKss
其中：
Ks= Vio
上式中：
Ve=通过以下公式给出的导线和屏蔽之间的电压：Ves=RXIse
分别把Vi和Ise代入公式（4）和（5）中，公式（8）变为：RxT
Ka= Ls
上式中：
(Ls/R)>>T
K=与屏蔽相关的屏蔽系数值（R为以Q计算的屏蔽电阻）注：公式（10）可用于管型护套。对于编织护套，这是一个近似值。(7)
鉴于感应浪涌电压和回路电感的值各不相同，可以估算出用于不同回路面积的浪涌电流值（见A.2和A.3）。
6.3对通信或信号线路的直接雷击可能出现以下两种情况：
（a）雷击点远离建筑物：
（b）雷击点邻近建筑物。
在这两种情况下，进入通信或信号线路的雷击电流，都可以用10/350μs波形和1峰值加以描述。如忽略传播效应，可假设网络不同地点的预期电流同为10/350μs波形（交换局、用户楼宇或远端节点）。在情况a中，可用两倍的线路接地击穿电压除以线路浪涌阻抗（如2×100kV/400Q=500A），得出最坏情况下的线路总峰值电流；这种最坏情况与LPL至IV无关。然而，如果线路得到屏蔽而且屏蔽间续接地，便可适用情况b的分析。
在情况b中，必须考虑到通信网络的雷电电流双向分流和对地绝缘击穿的情况。大致可以假设，50%雷电电流（I,）接地，其余50%的电流在密集的n个引入线之间双向传播。如果通信或信号线路未屏蔽或未通过金属管敷设，线路的m根导体中的任何一个导体将承载等量（I,）雷电电流峰值，可估算为：
未屏蔽线路
当n=1或2；后一种情况可能适用于通信和电力线路同杆密集部署的情况。(12)
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公式（12）给出的值等于或低于下述值：l≤8×s(kA)
上式中S是通信和信号导体的横截面积（以mm2为单位）。(13)
对于在建筑物入口处进行等电位连接的屏蔽（或通过金属管设）入局线路，进入各m导体的电流峰值（1）可表示为：
0.25×lp×Rs
Ien(mxR,+R)
上式中：
屏蔽线路
R，=屏蔽或者金属管道的单位长度的欧姆电阻R。=导体单位长度的欧姆电阻
导体和屏蔽之间的开路电压大体与屏蔽电阻产品和流经屏蔽的雷电电流部分成正比，但受到连接屏蔽的线芯导体击穿电压（如5kV）的局限。当屏蔽间续接地时，屏蔽电流会随自雷击点向外传播而衰减。浪涌沿电缆的传播会导致散射和衰变时间的延长。就交换局大楼而言，雷电通常击中远离建筑物的架空线路（少量线对）。表2所列的数值可用于这种情况。上述公式（12）、（13）和（14）可用于特殊情况。对于用户楼宇而言，最坏情况通常在雷击点接近建筑物时出现。出现这种情况时，可以使用通过上述公式（12）、（13）和（14）估算出的值。6.4邻近通信线路的雷闪
6.4.1概述
不同国家开展的几项调查，研究了通信网络某些过渡点的预期雷电浪涌电压和电流的峰值，并在《雷电手册》第10章中报告了这些调查的结果。附加防护措施（初级保护）的使用，仅限于“处于暴露环境中的”设施，并且是通过风险评估估算得出的。
图2显示了本标准假设的最坏感应情况，图中雷闪的位置与线路终端呈等距离，在通信线路的“x”点上，即6m（h=6）高架空线路的所在地。在中间点和线路端点对预期危险浪涌电压和电流进行了估算。电信线路
雷闪的位置。
图2对线路附近的雷电引发的浪涌进行评估的参考配置（最坏情况）SPL定义为：
N,(UsPL)
N,(UR)
上式中：
UsPL=根据SPL选择的相应电压：8
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