通讯电源防雷方案.docx
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通讯电源防雷方案
TRABTECH防雷器
在通讯局（站）之选型、应用解决方案
一、概述
1.1随着通讯市场竞争的日趋激烈，系统容量不断增大，网上用户迅速增长，对设备不间断运行的要求越来越高。
一方面因遭雷击而毁坏的设备价值不菲，另一方面因中断服务造成的间接损失和不良影响，更加无法估量。
因此，对通讯局（站）进行系统雷击/浪涌过压防护显得尤为重要。
1.2本文根据国际电工委员会（IEC）、德国电气工业委员会（VDE）、中国国家标准局（GB）、中国信息产业部（YD）相关标准，采用NOKIA、ERISSON、SIEMENS、ALCATEL等国际通讯巨头的指定供应商——世界著名品牌德国PHOENIXCONTACT公司生产的TRABTECH雷电电涌保护器对通讯局站系统给出较全面的选型、运行、维护解决方案。
1.3保证接地和加装雷电电涌保护器，进行系统防护是降低雷击事故的有效手段。
本方案仅对SPD选择选型、安装等进行阐述。
二、设计内容描述：
2.1通讯局站对雷电电涌保护器的技术参数要求：
2.1.1根据YD/T5098—2001，《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》对电源SPD的选择要求：
第3.1.8本章所规定的……对于开关型SPD的标称放电电流，为10/350us模拟雷电流波。
第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100ns等特点。
条文说明部分第2.0.410/350us是描述建筑物遭受直击雷时的模拟雷电冲击电流波，脉冲为10/350us波形的电荷量约为8/20us模拟雷电冲击电流波电荷量的20倍。
即：
Q（10/350us）≌20Q（8/20us）
由于10/350us模拟雷电冲击电流波的能量远大于8/20us模拟雷电冲击电流波的能量，因此一般需要使用电压开关型SPD（如放电间隙、放电管）才能承受10/350us模拟雷电冲击电流波，而由MOV和SAD组成的SPD一般所能承受的标称放电电流是8/20us模拟雷电冲击电流波。
10/350us,8/20us模拟雷电冲击电流波能量示意图
2.1.2根据YD/T5098—2001，《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》对信号、网络数据线等用SPD的选择要求：
第5.3.1信号线用SPD的箝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。
第5.3.5信号线用SPD的标称放电电流应大于等于3KA。
第5.5.2计算机接口、控制终端、监控终端、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的标称放电电流应大于等于300A。
2.1.3根据YD/T5098—2001，《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》对馈线用同轴SPD的选择要求：
第5.4.2信同轴型SPD的标称放电电流应大于等于5KA。
2.2雷电电涌保护器技术说明
2.2.1-1B/I级电源雷电电涌保护器
FLASHTRABFLT35CTRL…和FLASHTRABFLT50N/PECTRL-1.5是应用在主配电系统中的单通道、全封闭、自点火的雷电流避雷器。
FLT35CTRL…和FLASHTRABFLT50N/PECTRL-1.5通过一个点火电路控制火花间隙的点火电压。
有≤0.9KV和≤1.5KV两个可以选择的保护电平。
外壳宽度只有17.5mm的FLT35CTRL是世界上最小的全封闭的且可切断3KA后续电流的雷电流保护器。
FLT35CTRL这些优点使它成为应用于建筑物主配电系统中最理想的保护器。
FLT50N/PECTRL-1.5是用于TT或TN-S系统3+1电路中作为N/PE线间放电间隙的理想的避雷器
FLT35CTRL…和FLASHTRABFLT50N/PECTRL-1.5的的额定工作电压为260VAC，仍采用角形火花隙放电技术。
它的核心构造是一个圆柱型的特种合金超强耐压密封仓,内含两个相对的电极。
虽然构造非常精致小巧，但它分别可以抵御高达35KA（10/350）us和50KA（10/350）us的冲击电流。
FLASHTRAB的角形火花隙放电的特殊技术,保证了FLT35CTRL具备同样的导线解耦距离而无须外加任何导线。
FLT35CTRL…/I有一个控制灯可以用来指示工作状态。
FLT35CTRL…和FLASHTRABFLT50N/PECTRL-1.5和所有“标准模块保护器系列”拥有同样的外型尺寸，这种设计使其在各种应用场合中,均可方便的利用MPB桥接件实现桥接。
用FLT35CTRL可以将B级雷电流保护器和C级过电压保护器直接并联在一起而无需解耦电感。
我们将其称为AEC--“主动能量控制技术”。
在普通建筑物的安装中，FLT35CTRL-0.9和VAL-MS320的组合是您的上上之选。
技术数据FLT35CTRL-0.9…FLT35CTRL-1.5…FLT50N/PECTRL-1.5
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测试标准/放电器等级：
I/BI/BI/B
放电器额定电压Uc：
FLT35CTRL260V50/60Hz260V50/60Hz260V50/60Hz
FLT35CTRL…/I260V50/60Hz260V50/60Hz260V50/60Hz
额定放电冲击电流In（8/20）us:
35KA35KA50KA
雷电测试电流Iimp（10/350）us:
电流值/电量/能量：
35KA/17.5As/305KJ/欧35KA/17.5As/305KJ/欧50KA/25As/625KJ/欧
保护电平Up:
≤0.9KV≤1.5KV≤1.5KV
响应时间ta：
≤1us≤1us≤100ns
无前置保险丝时可熄灭的短路电流：
3KA/260V3KA/260V500A/260V
Uc时对地的泻漏电流：
FLT35CTRL≤0.02mA≤0.02mA--
FLT35CTRL…/I≤2.5mA≤2.5mA--
温度范围：
-40ºC--+85ºC-40ºC--+85ºC-40ºC--+85ºC
最大前置保险丝：
125A125A125A
最大前置保险丝下的短路电流：
125Kamms125Kamms125KAmms
允许的相对空气湿度：
≤95%≤95%≤95%
满足IEC60529/EN60529的保护等级：
IP20IP20IP20
螺纹/力矩：
M5/4.5NmM5/4.5NmM5/4.5Nm
导线数据：
刚性/柔性/AWG0.5-35mm2/0.5-25mm2/20-2
外壳宽度：
17.5mm17.5mm17.5mm
绝缘等级：
PA6.6-FRPA6.6-FRPA6.6-FR
阻燃等级：
V0V0V0
测试标准：
IEC61643-1：
1982-02
EDINVDE0675P.6：
1989-11/A1：
1996-03/A2：
1996-10
技术优点：
a.全球最小的单通道防雷器，每通道可高达50千安（10/350us）。
b.核心器件耐冲击1－10万次，超长寿命，一劳永逸。
c.外壳材料采用阻燃等级最高的PA材料（PA材料黑色阻燃等级最高，添加染色剂后阻燃能力会受影响）。
d.采用最新科技专利AEC（主动能量控制技术），与C级防雷器实现直接能量配合，不需导线解耦或添加解耦器。
e.双层接线端子，减少接线数目，保证安全可靠。
特别值得一提的是，在YD/T5098-2001的3.7.7-4、-5中对中雷区及高山上，多雷区指出要分别加装15KA和25KA以上的开关型SPD。
2.2.1-2C/II级电源雷电电涌保护器
VAL-MS…FM的设计目的：
依据VDE-0675标准对1000V以下的低压负荷设备依据标准实行保护。
它保护电气设备不受因感应雷和开关操作所引起的瞬态过压损坏。
根据电源输入的类型，可有多种接线方式。
功能：
作为限压型的产品，VAL-MS…FM内部配备了高能量的氧化锌压敏电阻，该压敏电阻具有较佳的非线性特性。
该组件具有响应时间极短、残压低、通流量大，寿命长和无续流的优点。
如果压敏电阻因过载而老化时，内置的断路器将中断与电源的连接，故障显示窗口的颜色会弹出红色警示“DEFECT”字样。
技术优点：
I.VAL-MS…FM模块，可自身实现遥信报警等功能。
II.VAL-MS…FM为双接线端子，方便桥接，减少接线。
（见下图）
III.VAL-MS…FM的N/PE模块F-MS12可通流12KA（10/350）µs。
IV.VAL-MS…FM系列的所有模块上都有老化报警指示和热脱扣功能（N/PE模块F-MS12的老化报警指示和热脱扣功能为专利技术，唯一拥有）。
V.VAL-MS…FM每个模块的基座上都有编码环（0-600V7个电压等级7个不同方向），使不同的插头不致插错，避免危险。
（见下图）
VI.VAL-MS…FM的热敏分断焊点在压敏电阻的顶端，保证正确热脱扣和报警指示。
（遇极限情况时，当压敏电阻受热从中向两侧扩张时，会将焊点挤压在压敏电阻和外壳之间，导致热敏分断装置被挤压不能正确报警和脱扣，甚至持续短路状态造成设备和人身伤害）（见下图）
技术参数（单模块测试）
型号
VAL-MS…FM
F-MS12
标称工作电压Un
60V
230V
320V
260V
最大可承受工作电压Umax
U-max
60V
75V-
275V
350V-
320
410-
260V
500V-
按VDE0675，Part6标准的分类级别
C类
正常放电电流上限In（8/20）
15KA
20KA
20KA
20KA
最大测试的放电电流上限Imax
40KA（8/20us）
12KA（10/350us）
测试残压上限UresIs5KA
300V
1.0KV
1.02KV
0.3KV
Is20KA
400V
1.3KV
1.35KV
0.9KV
组合模块的最大放电电流（8/20）单模块
40KA
四模块
120KA
反应时间tA
<25ns
<100ns
最大后备保险丝规格
125A（gL工作级）
连接线的线径选取范围
16-35mm2（单股或多股铜线）
固定
35mm宽的导轨上，符合DINEN5002标准
颜色
黑色
工作温度范围
-40C至+80C
2.2.2数据、网络等雷电电涌保护器
E1接口用雷电电涌保护器介绍
C-UFB-5DC/E和CTNC-UFB-5DC/E外形图
C-UFB-5DC/E和CTNC-UFB-5DC/E是为数据网络等信号线路设计的，其保护电路为二级结构，包括一个快速响应的横向电压保护和一个三电极的气体放电管（用做横向电压保护和纵向电压粗保护）。
该保护器还符合10base2和10base5协议。
技术参数：
型号
C-UFB-5DC/E
CTNC-UFB-5DC/E
标称工作电压Un
5DC
5DC
最大可承受工作电压U-max
7.5DC
7.5DC
接口方式
BNC
TNC
正常放电电流上限In（8/20）
15KA
15KA
测试残压上限UresIs10KA
36v
Is1KV/us
13v
反应时间tA
25-100ns
外壳
合金材料
衰减
0.2-0.3dB
通道电阻
22欧
电容
15pF
颜色
黑色
工作温度范围
-20C至+80C
2.2.3天馈线同轴雷电电涌保护器
CN-UB-280DC-SB天馈电涌保护器
CN-UB-280DC-SB是为天馈线路设计的，其保护电路为单级结构，N型接口，包括一个快速响应的气体放电管。
该气体放电管可更换。
并提供7/16转换头和固定安装端板。
技术参数：
型号
CN-UB-280DC-SB
标称工作电压Un
280VDC
接口方式
N
正常放电电流上限In（8/20）
20KA
测试残压上限UresIs20KA
--v
Is1KV/us
700v
反应时间tA
<25-100ns
外壳
合金材料
衰减
0.2-0.3dB
通道电阻
--欧
电容
1.5pF
颜色
白色
工作温度范围
-20C至+80C
以上两种保护器的共同优点为：
a.插入损耗极低，0.2－0.3db
b.传输速率高，分别为100MHZ和0－3GHZ。
c.采用金属外壳良好的EMC性能。
d.响应迅速快，为ns级。
2.3通讯局站高频开关电源系统的防雷器选型与配置
2.3.1根据感应雷电引入的途径和国际国内标准要求，对于高频开关电源通常采用在系统交流输入端和直流输出端选型安装合适的防雷器对开关电源系统进行前级，后级的避雷保护。
2.3.2TT供电系统下高频开关电源的避雷器的选型与配置
2.3.2-1根据IEC60364标准要求，对于TT供电系统下的高频开关电源，应采用3+1的避雷器结构。
2.3.2-2为防止因电网波动或因特殊情况下交流输入部分发生故障，从面引起防雷器的持续过电压产生，建议对TT电网下的避雷器内压敏电阻的最高持续工作电压Uc为320V或385V。
2.3.2-3TT供电系统下高频开关电源交流配电输入部分的防雷器的配置示意见图1。
2.3.3TN-S供电系统下高频开关电源的防雷器的选型与配置
2.3.3-1根据IEC60364标准要求，对于TN-S供电系统下的高频开关电源系统，若交流输入由变压器低压侧直接供电。
则应用纵向避雷保护模式对交流输入部分进行过电压保护。
即在L-PE、N-PE之间加装SPD防雷模块。
2.3.3-2对于TN-S的用电场合,其防雷器内压敏电阻模块应采用最高持续工作电压Uc为320V-385V。
2.3.3-3TN-S供电系统下高频开关电源交流配电输入部分的防雷器的配置示意见图1。
2.3.4TN-C供电系统下高频开关电源的防雷器的选型与配置
2.3.4-1根据IEC60364标准要求，对于TN-C供电系统下的高频开关电源系统，若交流输入由变压器低压侧直接供电。
则应用纵向防雷保护模式对交流输入部分进行过电压保护。
即在L-PE之间加装SPD防雷模块。
2.3.4-2对于TN-C的用电场合,其防雷器内压敏电阻模块应采用最高持续工作电压Uc为320-385V。
2.3.4-3TN-C供电系统下高频开关电源交流配电输入部分的防雷器的配置示意见图2。
2.3.5高频开关电源系统直流输出端的防雷器选型与配置
2.3.5-1由于高频开关电源的直流输出大多为-48V,因此,可采用VAL-MS60/FM电源防雷器进行保护。
防雷器内部的压敏电阻Uc采用75V。
2.3.5-2直流避雷器的防雷器的配置示意见图3。
2.4–1电源SPD安装原理图
图1
图2
图3
2.4-2信号、天馈SPD安装图
为表述方便，请见基站系统图
图中5、7为信号、天馈SPD的安装位置。
2.4-3所用器件清单
序号
保护设备/安装位置
防雷器产品型号
防雷器产品说明
1
交流总配电屏
FLT35CTRL-0.9/Ix3+
FLT50N/PE-1.5
全密封自点火雷电电涌保护器，无须解耦，带灯光指示
2
分层交流配电屏
VAL-MS320-3+1/FM
雷电电涌保护器，带遥信触点
3
照明系统前端
VAL-MS320-3+1/FM
雷电电涌保护器，带遥信触点
4
整流设备
VAL-MS60FM
48直流雷电电涌保护器
5
GSM设备
微波设备
CN-UB-280DC-SB
高频同轴电缆终端保护器
6
E1接口
C-UFB-5DC/E
高频同轴数据终端保护器
2.5雷电电涌保护器安装技术说明
2.5-1高频开关电源用防雷器安装技术说明
2.5-1-1安装位置
FLT35CTRL应独立安装于电源进线主配电柜中，根据3.7.7的要求供电线路对地安装SPD应采用过流保电措施（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）。
此处建议不大于80安培。
VAL-MS…/3+1/FM防雷器应独立安装于开关电源柜内交流配电部分总输入空气开关出线端（负载侧）,与输入线路并联连接。
最理想位置是靠近空气开关侧左右任何一边，避免电源防雷器之下方有其他设备装置。
（除接地汇流排外）
因采用主动能量控制技术，这里B级保护器和C级保护器不需要导线接合距离可直接安装在一起。
如开关电源中已含C级防雷器，此处可仅安装B级防雷器。
2.5-1-2导线连接
防雷器与被保护电路之间的连接线应小于50cm,其线径尽量与配电电源线的线径相同。
如主配电线径大于35mm2,则连接线选取35mm2.
2.5-1-3地线连接
根据VDE-0185Part1安装准则，防雷器的地线长度应越短越好。
防雷器的地线线径约为总接地母线的线径的1/2，其上限为25mm2,下限为10mm2,具体选择见下表：
连接线选择铜线截面积单位：
mm2
配电电源线径
≤35
50
≥70
防雷器连接线线径
16
25
35
接地连接线径
10
16
25
2.5-1-4遥信信号及警报系统
VAL-MS…/3+1/FM附带遥信触点功能底座,可根据实际需要选用端子14（常开触点）或12（常闭触点）连接。
它的最高转变电压为250VAC/125VDC和电源1A，而端子接线可使用0.14-1.5mm2多股线或单芯线。
2.5-2重要事项：
a）不可将已被保护的线路与未保护的线路并行敷设.
b）始终做到防雷器的地与负载系统的地相连接.
c）不可将电力供应公司提供的PEN导线作为唯一的接地线.
d）附加back-upfuse保险丝（或空开）必须根据电路上前级主空开容量的多少及地阻抗大小进行选择。
e）信号，天馈线的电涌保护器应靠近设备前端安装，接地线以最短距离接到地排上。
三、雷电电涌保护器运行维护
由于高频开关电源用VAL-MS…/3+1/FM防雷器的模块多采用氧化锌压敏电阻（MOV），故在电网中长期运行和使用过程中难免会出现模块老化的现象，即模块内部MOV的压敏电压超出标称值±15%，避雷器内部的热感断路装置会自动将老化的模块从主电路中脱离开来，模块显示窗口同时由正常时转变为红色“DEFECT”，提醒值守人员及时更换已发生损坏的模块。
防雷器带有FM遥信报警触头，在无人值守的场合下，损坏的防雷器模块还会触发FM遥信触点，及时告知值守人员更新模块。
3.1为使避雷器在雷雨季节正常运行，建议值守人员做到以下二点：
3.1-1在雷雨季节来临前和季节中，定期对雷电电涌保护器进行巡视，发现模块老化情况，及时更换保护插头。
3.1-2定期对雷电电涌保护器进行巡视，发现前置空开跳闸情况，及时处理并更换保护插头或模块。
四、附录
4.1参考标准
IEC61312-1，2，3《雷电电磁脉冲的防护》
IEC61643—《低压配电系统的浪涌保护器》
VDE0675-6《过电压放电保护器》
VDE0100Part534《配电系统用浪涌保护器的选型与安装》
YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》
YD5068-98《移动通信基站防雷与接地设计规范》
YD／T5098－2001《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》
4.2TRABTECHVAL-MS部分认证
4.3PHOENIX公司ISO9001
质量体系认证
4.4PHOENIX公司产品ISO14001
环保认证
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