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4.2被保护电子设备的耐受特征

表1电信网络额定冲击耐受电压

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。U。是开路电压，Is为短路电流。

工程施工数据表2抗扰度试验的最低要求试验值

号网络设备额定工作电压与SPD最大持续工作

5SPD分类、技术参数和使用条件

5.2基本参数及可能影响系统正常运行的参

用于保护信号网络，有电压限制功能的，或既有电压限制功能又有电流限制功能的SPD的基本工 标准信息服 乍参数如下： 最大持续工作电压Uc； 电压保护水平Up； 冲击复位；（如果适用） 绝缘电阻； 额定电流。 SPD应符合应用中的特定要求。某些SPD参数会影响网络的传输特性，参数如下： 平台 分布电容； 插人损耗； 回波损耗； 纵向平衡； 近端串扰； 误码率。 SPD应按QX/T10.1一2018中规定项目进行试验。 在电子系统信号网络中选用SPD时，应根据制造商在SPD本体上，或因受标注面积限制而标志在

小包装或说明书上的可能影响网络传输性能的技术参数值来选用。在不同系统中可能影响网络传输性 能的技术参数见表4。

表4SPD可能影响网络传输性能的技术参数

5.3.1正常使用条件

周围空气温度在一5C至十40C之间。 环境温度为十40℃时，空气的相对湿度不超过50%。在较低的温度下可以允许有较高的相对 例如20℃时空气的相对湿度可达90%。对于由于温度变化产生的凝露应采取特殊措施。 气压在80kPa至106kPa之间

5.3.2非正常使用条件

在电子系统中选择SPD时，首先应分析在电子系统中可能产生冲击源以及这些冲击源耦合进电子 系统信号网络的方式，见图1所示，应根据耦合方式和雷击类型（参见附录D的D.1.3)确定电子系统的 损害和损失类型，对电子系统的风险进行识别和评估，风险管理可参见附录D。在被保护的电子系统不 存在S1一S4型雷击类型的可能和交流的干扰时，如电子系统的建筑物不属一、二、三类防雷建筑物，同 时信号线缆埋地引人时，可以不安装SPD。 注：信号线缆架空引入时，如当地年平均雷暴日数少于25d，也可以不安装SPD。其中对公众服务连续性要求较高 的场所，宜选用SPD进行保护。对于火灾、爆炸场所.宜选用密封型SPD进行保护。

6.2防雷区与SPD安装位置

在电子系统中，SPD应安装在图1所示的防雷区交界处。其中SPD1安装在LPZO/1区交界处 2安装在LPZ1/2区交界处（k），SPD3安装在LPZ2/3区交界处（1)（见图2）。是否需要安装多 )，应根据SPD1的U，能否满足被保护电子设备的冲击耐受性和电子设备的通信线缆布置情况而 6.4）。

通常SPD应安装在各防雷区交界处 设在交界处，在这种情况下，当线路能承受所发生的电涌电压时，SPD1可安装在被保护设备处，而线路 的金属保护层或屏蔽层宜首先于防雷区果 一次等电位连接

图1SPD安装在防雷区交界处的配置示例

图2SPD在各防雷区交界处配置的示例

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6.3.1雷击类型为S1型时的选择

雷击类型为S1型时的选

当雷电可能直击到建筑物上，在按GB50057一2010划分的第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物 第三类防雷建筑物（含需防雷击电磁脉冲而该建筑物不属于第一、二、三类防雷建筑物且不处于其他 筑物或物体的保护范围内而宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷措施的建筑物）安装外部防雷装置 要闪器、引下线和接地装置）时，其雷击类型为图D.1中所示的S1型。S1型情况下，SPD的参数选择 下： 对SPD1保护特性参数的选择，应在电子设备信号线的建筑物入口处选择表D.1中D1类的 SPD，其主要技术参数应符合以下要求： Iimp一一电子系统信号线与地或信号线与屏蔽层间所连接的SPD的冲击电流Iimp应选择在 0.5kA～2.5kA（10/350μs)之间。具体值可按GB50057—2010的6.3.4中“进人 建筑物的各种设施之间雷电流分配”方法，再根据信号线缆中芯线的数量平均分配计 算确定 Uc一一SPD的最大持续工作电压应高于系统运行时信号线缆上的最高工作电压，一般可取 Uc≥1.2U，或见表3中的具体规定。 U一一在用于保护电子系统时SPD1的电压保护水平Up不应大于电子额定冲击耐受电压 （见表1一表3）的0.8倍，当使用一组SPD1达不到要求时，应采用协调配合的SPD2， 以确保SPD2的有效电压保护水平不大于被保护设备U的0.8倍。 b）对SPD1传输特性参数的选择，应能满足附录C或表4的要求

6.3.2雷击类型为S2型时的选择

当雷电可能击到邻近建筑物或建筑物附近地面时，如装有电子系统的建筑物本身无外部防雷装置， 其雷击类型为图D.1中的S2型。S2型情况下，SPD的参数选择如下： a）对SPD1保护特性参数的选择，应在电子设备信号线的建筑物入口处选择表D.1中C2类的 SPD，其主要技术参数应符合以下要求： U/I一一电子系统信号线与地或者信号线与屏蔽层间所连接的SPD的开路电压U应选择 在2kV~10kV(1.2/50μs)之间，相应的短路电流Is应在1kA～5kA（8/20μs） 之间。具体值应根据信号线缆中芯线的数量计算确定； U。——同 6. 3. 1 中 a)的要求; UPf 一同6.3.1中a)的要求。 b） 对SPD1传输特性参数的选择同6.3.1条中b)的要求

6.3.3雷击类型为S3型时的选择

的参数选择如下： a 当架空信号线路使用木质电杆时，建筑物人口SPD1选择的主要技术参数宜参照6.3.1规定 执行。 注：木质电杆的铁横担如已采取了符合规定的接地措施，可视为金属杆。 b 架空线杆塔为金属材料杆（如单柱铁塔、双柱铁塔、钢筋混凝土耐张型杆、钢筋混凝土直线杆、 预应力混凝土耐张杆、预应力混凝土直线杆和空心钢管混凝土直线杆等），且接架空线路设计 规范采取防雷和接地措施时，建筑物入口处应选择表D.1中D1或D2类的SPD,其主要参数

应符合以下要求： Iimp 一一电子系统信号线与地或者信号线与屏蔽层间所连接的SPD的冲击电流Im应选择 在1kA～2.5kA（10/250μs）或0.5kA～2.5kA（10/350μs）之间。具体值应根据 信号线缆中芯线的数量决定。 Uc一同 6.3. 1 中a)的要求。 Upf同6.3.1中a)的要求。 C 对SPD1传输特性参数的选择同6.3.1中b)的要求

6.3.4雷击类型为S4型时的选择

当雷电可能击到电子系统架空线缆附近时，其雷击类型为图D.1中的S4型。S4型情况下，SPD的 参数选择如下： a）对SPD1保护特性参数应在电子设备信号线的建筑物人口处选择表D.1中B2类的SPD其主 要技术参数应符合以下要求： U/Is一一电子系统信号线与地或者信号线与屏蔽层间所连接的SPD的开路电压U。应选择 在1kV~4kV(10/700μs)之间，相应的短路电流应在25A～100A（5/320μs）之 间。具体值应根据信号线缆中芯线的数量计算确定。 Uc同6.3.1中a)的要求。 Up(f一同中6.3.1中a)的要求。 b）对SPD1传输特性参数的选择同6.3.1中b)的要求

6.3.5瞬态源为工频过电压时的选择

6.4SPD2(3）的选择

按6.3条选择SPD1的Upf在不大于电子额定冲击耐受电压U的0.8倍、并能对信号线路下游和 末端电子设备进行有效保护时，可仅在LPZO/1或设备端口处安装一组SPD1。如果存在如下因素之 一，应考虑SPD2乃至SPD3的选择： SPD1的Upf大于电子额定冲击耐受电压的0.8倍，即Uf>0.8Uw； SPD1与受保护设备之间距离过长； 建筑物内部存在雷击感应或内部干扰源产生的电磁场干扰。 在这种情况下宜按6.2中所述的防雷区与SPD安装位置和在表5（同时宜参考第7章中关于配合 的要求）中防护等级的要求来选择安装SPD2、SPD3

交界处使用的SPD时短路电流或开路电压范围

注1:LPZ2/3栏下电涌值范围包括了典型的最低耐受能力要求并可安装于信息技术设备内部。 注2:SPD(),SPD(k),SPD(1)的说明见图1、图2。

6.5多用途SPD的选择

当电子系统设备同时存在电源和信号端口时，可采用多用途SPD进行保护，多用途SPD 参考附录E。

6.6SPD的限制电压与被保护系统的兼容性

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（见图3）来确定是否需要限制差 压，进行横向保护

（c) SPD的连接点，通常在SPD中所有的共模电压限压元件都以此为接地参考点； (d) 总等电位连接带（MEBB)； (f) 信息技术设备（ITE）/电信端口； （g） 电源线接口： (h） 信息技术线路/电信通信线/网络； （1) 依据表D.1选择的SPD（分类方法可见QX/T10.1一2018）； (o） 依据QX/T10.2—2018选择SPD； （p） 接地连接导体； （q） 必要的连接（应尽可能短）； UPIC 共模状况下电压保护水平： UP(D) 差模状况下电压保护水平： X1,X2 SPD的接线端子，在这些端子间分别接有限压元件（1，2），连接在SPD的非保护侧 Y1,Y2 SPD保护侧的接线端子； （1）) 依据GB/T18802.3xx系列的限制共模电压的电涌防护元件； （2） 依据GB/T18802.3xx系列的限制差模电压的电涌防护元件

图3电子设备的信号（f)和低压配电输入（g）的共模电压和差模电压的防护托

7.1单端口SPD连接导线和连接要求

7. 1. 1 导线要求

SPD的连接导体不宜小于表6中规定的最小截面积。导线最小截面积铜材最小可选1.2mm，在 实际连接中可按每1mm耐受8kA电流冲击的值计算。对单个SPD而言，SPD至等电位连接带的连 线不应小于被保护线路的线径；在n个SPD使用一根接至等电位连接带的连线时，连线的线径可考虑n 倍于被保护线径。

D连接导体铜材最小截面

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7. 1. 2连接要求

安装时应使SPD两端连接导线最短，并应避免弯曲。 为了实现有效的限压效果应尽可能将SPD安装在靠近设备处。避免使用长的连接导线并尽量减 少在SPD的连接端子X1、X2间不必要的弯曲（见图4）。连接导线长时宜 采用图5的凯文连接方法。

LL2 连接导体的电感： UL.i,UL2 由电涌电流在连接导体感应产生的电压降； X1,X2 SPD的接线端子； 部分雷电流 UP(l 在电子设备输入处（f)的电压（有效电压保护水平），其大小由SPD的电压保护水平Up和连接电涌保 护器和受保护设备之间导线上的电压降决定： Up SPD输出端的电压（电压保护水平）。 注：对限压型SPD,U<)=U,十AU，AU=UL+U2对开关型SPD,U取U或△U中较大值。

图5SPD导线连接方法（凯文方式）的示例

Z.2多接线端子SPD的连接

多接线端子SPD的连接导线和连接要求除应符合7.1的要求外，尚应注意如下事项： 对被保护设备的有效电压保护水平取决于SPD的U，，同时受到SPD与被保护设备的连接导 线布设的影响，见图6； 在电子系统信号线缆内芯线相应端口安装SPD的同时，应将电缆内芯的空线对接地连接

（c） SPD的共用连接终端，通常SPD中所有的共模限压元件都以此作为接地参考点： (d） 等电位连接带（EBB）： （f) 信息技术设备（ITE）/电信端口； （1） 符合表7的SPD（同时参见QX/T10.1一2018中表4）； (p） 接地连接导体： (p1),(p2) 接地导体（尽可能短），对于远程供电的电子设备，（p2)可能不存在； (q） 必要的连接（尽可能短）； XY SPD的接线端子，其中X为输人端、Y为输出端

为减少干扰附加的措施有： 连接至被保护端和未被保护端的线缆不应平行靠近布线； 连接至被保护端的线缆和接地连接导体不应靠近布设； SPD的保护端至被保护的电子设备的连接应当尽可能短或者采用屏蔽措施

7.3由振荡和行波产生的保护距离m

如果SPD和设备之间的线路太长，电涌的传播可能导致振荡现象。在设备终端开路的情况下，将 使设备终端处的过电压升高到2U，。因此，即使选择了U小于被保护额定冲击耐受电压的0.8倍，也 可能出现设备故障。 当SPD与被保护设备之间的保护距离小于10m或U，小于0.5U时，可以不考虑保护距离lp 的问题。 振荡现象产生的保护距离L的计算，见QX/T10.2一2018

7.4雷电感应过电压对建筑内部系统的影响

莫形式，也可能以差模形式出现。这些过电压能造成绝缘击穿或电子设备元件故障。 可以采取的措施如下： 在SPD接地连线和被保护设备之间使用等电位连接带，以降低共模电压

使用双绞线来减小差模电压； 利用线缆屏蔽来减小共模电压： 不同环路和结构中磁场强度的计算方法见GB/T21714.4一2015中的附录A。回路感应要求 SPD的保护距离L，的计算，见QX/T10.2一2018

7.5SPD之间及SPD和被保护设备之间的配合

为了实现在过电压情况下的多个SPD及SPD和被保护设备之间的良好配合，SPD1的输出电压保 护水平不应超过SPD2和设备的额定冲击耐受电压。 满足下列条件即可实现两级SPD的配合：Up

图7SPD之间及SPD和被保护设备之间的配合

由于SPD含有一个（或以上)非线性元件，所以其保护端输出的电压（Up1/Up2）是测试用的混合波 发生器（CWG)施加的开路电压（UNi）的畸变。因此无法简单利用“黑盒子”SPD特性来判断其配合。最 安全的方法是使用被保护设备制造厂推荐的SPD。他们可以通过计算或测试来判断SPD是否能很好 地配合。在考虑SPD和被保护的电子设备时，应参考该电子设备生产厂所提供的技术资料或检测 报告。

电压限制型元件（箱压元

A.1.1金属氧化物压敏电阻（MOV）

MOV是由金属氧化物制成的非线性电阻。在大部分电压限制域范围内，MOV两端的电压将随电 流的增加呈非线性的增大。在达到最大电流水平时，材料的体积电阻起主要作用，使其特性实际上转变 呈线性。 MOV元件适用于Uc不小于5V的电压，通常Uc允许变动约土10%。在大电流冲击条件下， MOV的限制电压将显著上升。限制电压的上升能有助于SPD串联拓扑的配合，但也可能因此导致被 保护设备暴露在高的电压保护水平下。 MOV有很短的响应时间，这使得其适合用于快速地限制快速瞬变电压。它具有较高的热容量，并 能吸收相当高的能量。遭受多次的额定电流冲击或几次超过器件额定值的过电流冲击会导致MOV劣 化。其劣化主要表现为U。的降低，在使用这种元件时应考虑其劣化的作用。 MOV有较高的电容。该特性限制了其在一些高频电路中的应用

A.1.2.1正向偏压PN结二极管

正向偏压PN结二极管有一个大约0.5V的正向电压（V）。在大部分电压限制范围内，二极管的 电流随着施加的电压快速增加。在大电流情况下，正向电压值V可能到10V或更高。 在施加电压快速上升的情况下，二极管可能会显示出一些电压过冲。该过冲值（正向恢复电压， /）可能比大电流时的正向电压高。在正向偏压极性时，该二极管有较高的电容。其电容值的大小取 快于信号和直流偏压水平。如果该二极管反向偏置使用，其电容将会减小。用于较高工作电压系统和 设备保护时，该元件串联组成的组件也将会因为串联而明显地降低电容

.1.2.2雪崩击穿二极管（ABD、又称抑制二极管

ABD是反向偏压的PN结（工作在反向击穿区），其阀值电压或击穿电压在7V或7V以上。在其 大部分工作电流范围内，典型的ABD端电压随电流改变很小。A ABD有非常快的响应时间，这使得其适合用于限制陡度大的瞬态电压。无论是信号或直流工作电 压，ABD的电容和其击穿电压成反比，同时也和施加的电压成反比。 单结的ABD是单向的。为了制作双向元件，将一个反向偏压的ABD和另一个ABD的阴极串联起 来。该元件在任一极性作用下像是一个雪崩ABD和一个正向偏压的二极管的串联。这两个元件可以 装在一个单个的壳体呈NPN或PNP结构

A. 1.2.3齐纳二极管

齐纳击穿二极管的反向偏压PN结的击穿电压天为2.5V～5.0V。与ABD不同，齐纳二极 瑞电压将随电流显著增加。这个增加值可能达到击穿电压的两倍

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A.1.2.4穿通二极管

穿通二极管是NPN或PNP 使两个PN结之间的空间电荷区域导通。其击穿电压可能低至1V。穿通二极管被用作齐纳二极管在 低电压、低电容情况下的替代品

A.1.2.5折返二极管（负反馈二极管）

负反馈二极管是NPN或PNP结构，其通过利用晶体管的作用产生一个再进入或“负反馈”限制电 压特性。一旦达到击穿电压，随着电流的增加其两端电压将快速下降至击穿电压的60%。在此后更高 的电流则将导致更高的电压降。和ABD相比在同样击穿电压下，负反馈二极管有更低的限制电压。 负反馈量取决于击穿电压。对于10V的元件，负反馈量是非常小的

A. 1.3限压原件的电路

这种并联连接至被保护线路上的限压型SPD元件是非线性元件。它可通过提供一个低阻抗的泄 放电路来限制超过给定电压的过电压（图A，1）

A.2.1气体放电管（GDT)

图A.1限压元件的电路

气体放电管内由装在陶瓷或玻璃圆柱管内的两个或更多金属电极组成，电极间隙约为1mm或更 小。放电管内充满惰性气体混合物，压力高于或低于大气压力。当加在管内间隙两端的电压值达到 个给定值时，一次放电过程便开始了。这个电压值主要由电极间距、气体气压和混合气体成分决定。这 放电过程迅速导致两电极间形成电弧，同时元件两端的残压跌落至低于30V的典型值。产生放电过 程时的电压被定义为该元件的放电电压（击穿电压）。 如果施加的电压迅速上升（如瞬态电压），则放电/电弧形成过程所需的时间可能充许瞬态电压超过 击穿电压要求的值。这个电压被定义为冲击击穿电压，通常其是施加电压（如瞬态电压）上升速率的正 函数。 由于GDT的开关作用和坚固的结构，GDT在电流承载能力超过其他SPD元件。许多类型的 GDT能承载峰值为10kA的8/20μs电涌电流。 由于气体放电管的结构，其电容非常低，通常小于2PF。该特性充许其在许多高频电路中使用

当GDT动作时，可能产生能影响敏感电路的高频辐射。因此需将GDT安装在与被保护电子设备 有一定距离的地方。这个距离取决于电子设备的敏感程度和其屏蔽性能。另外一种降低影响的方法是 将GDT安装在一个屏蔽外壳中

A.2. 2放电间隙(SG)

这种元件的工作原理类似于气体放电管。它们的不同之处在于结构上，正如其名称所示的，放电间 隙电极间的气体是周围的空气。结构上的不同包括一个更小的间隙（通常只有0.1mm的量级）和石墨 电极而不是金属电极。环境空气中的粉尘和水分以及在燃弧过程中产生的石墨粉尘的共同作用会快速 少此类设备的使用寿命。而且，粉尘颗粒可以桥接间隙，导致电阻变化在电信网络应用中造成噪音 干扰。 由于使用空气作为气体介质，此元件的实际最低击穿电压的典型值为350V。与其相比气体放电 管约为70V。但是由于间隙更小，其冲击比或冲击击穿电压与击穿电压的比要比气体放电管低，因此， 仍在广泛应用中。

A.2.3电涌抑制晶闸管(TSS)固定电压型（目

固定电压型TSS利用其内部的NP结的击穿电压来设定其电压阈值。此电压在TSS制造时被设 定。当电流大于给定的击穿电流时，NPNP结正反馈并切换至低电压状态。发生击穿的电压峰值被称 为转折（或溢出）电压（VBo）。为了使TSS关断，系统提供的电流应低于TSS的限制电流参数。TSS的 所有参数都是热敏的，这一点在使用TSS作为SPD元件时应该注意。 双向性TSS元件可以是对称的也可以是非对称的。单向性TSS元件只在一个极性切换。在另 个极性时，TSS元件可能阻碍电流流过。在二极管（PN结）被并联集成时能导通大电流。此种单向性 为某些应用提供了便利。 TSS的多PN结降低了总电容，其值从几十到几百个pF。对于所有PN结元件，其电容取决于直 流偏置电压和信号幅值。击穿电压取决于电流上升速率。工频电压被用于确定低上升速率下的击穿电 压。在高上升速率条件下，冲击转折电压可能会上升10%到20%。 当TSS动作时，可能产生会影响敏感电路的高频振荡。在使用其保护时应注意将耦合进邻近电路 的干扰最小化。

A.2.5电压开关型元件的电路

限制超过给定电压的过电压（图A.2）

图A.2电压开关元件的电路

这类元件是串联在被保护线路中的，正常时导通电路的电流。在过电流条件下，元件会断开电！ 新流过的过电流（图B.1）。此类元件属非恢复限流

B. 1.2 可熔断电阻

图B.1中断元件的电路

此类元件是组合了过电流熔断功能的线性电阻，熔断功能可直接整合在电阻器技术中或作为一个 独立元件与单元集成在一起。其中： a）厚膜电阻：这类元件通过把电阻性的通道沉积到陶瓷基片上制成，使用激光修正来精确调整电 阻值。在某些情况下，基片的一面可能有两种功率电阻，以适合于（匹配）平衡线应用；而另 面可能有一个供其他系统使用的电阻阵列。厚膜电阻的排列和热容量使该电阻是对冲击能量 不敏感，这类元件主要在长时间的交流过电流情况下切断电流。有时厚膜电阻也称为脉冲吸 收电阻。交流过电流情况下产生的热量会在陶瓷基片上引起严重的热梯度。如果该梯度达到 极限值，则陶瓷基片会爆裂或变成碎片，断开电阻通道从而切断电流。在某些情况下，增加 个串联的低温焊锡合金熔丝以降低长时间熔断电流特性。 b） 绕线式可熔断电阻：这类元件是线绕电阻，通常是组合了熔丝、可熔断的弹簧或连接物的无感 绕线组。

污水处理厂标准规范范本B.1.3熔断器（熔丝）

熔断器是用于保护线路不受过电流损坏而热熔断的元件。也可通过装在玻璃管内的熔丝熔断来切 断电流。

这类元件有时又被称为热切断元件（TCO)，通过周围温度升高而断开电流来进行过流保护。热

断器有非恢复限流和可恢复限流两种型式

降流元件是串联元件，正常时导通电路的电流。过电流时由于元件的电阻增加，从而降低 流（图B.2)

图B.2降流元件的电路

正温度系数的热敏电阻（PTC)通常被用作降流元件。PTC是一个电阻元件，当PTC本身温度超 过某一特定突变温度值（典型值为130℃）时石油化工标准规范范本，其电阻值将以几个数量级的幅度增加。当PTC冷却到基 准温度（通常为25℃），其电阻值降至突变前的值。PTC常采用直接（内部）加热的模式，电路电流流过 TC使得元件加热并使温度升高。冲击电流的加热往往太小不足以引起PTC的动作。电流值越高， 突变的时间（PTC的响应时间)越短。当突变时，PTC的高阻抗使电路电流降低为低电流。如果电源具 有足够的电压，PTC将保持在高电压、低电流的动作状态。当干扰电压消失，PTC将冷却并恢复到低电