【YD通讯标准】 基于公用电信网的宽带客户网络防雷技术要求及保护方法

ICS33.040.99
中华人民共和国通信行业标准
YD/T3027-2016
基于公用电信网的宽带客户网络防雷技术要求及保护方法
Thetechnical requirements and protectionmethodsof lightningprotectionforbroadbandcustomernetworkbasedontelecommunicationnetwork
(ITU-TK.85, Requirements for the mitigation of lightning effects on homenetworks installed in customerpremises,NEQ)2016-01-15发布
2016-04-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布前言·
范围·
2规范性引用文件
3术语、定义和缩略语·
4雷击损害来源·
5技术要求·
附录A（规范性附录）保护导则
附录B（资料性附录）不当安装导致的损坏·附录C（资料性附录）协调保护..附录D（资料性附录）保护必要性的评估：次
附录E（资料性附录）不满足接地搭接要求时的缓解措施YD/T3027-2016
YD/T3027-2016
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准非等效采标ITU-TK.85《Requirements forthemitigationof lightning effectsonhome networksinstalledincμstomerpremises》，与ITU-TK.85的主要差异是：一针对国内应用情况对设备抗力要求（仅以太网）做适当变更，明确了浮地设备的技术要求：一丰富了附录B关于不当安装导致损坏的内容，分析国内典型损坏案例并补充相关缓解措施：一提升了附录C关于保护协调的可操作性，详细描述了试验方法：一增加了常用信号端口SPD的技术要求。附录E提供了系统不满足接地搭接要求时的缓解措施。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位：中国电信集团公司、华为技术有限公司、中讯邮电咨询设计院有限公司、上海雷迅防雷技术有限公司、瑞斯康达科技发展有限公司。本标准主要起草人：王华刚、刘殿铭、罗森文、张兴海、陈少川、关强华、石莹、张锦旸、陈强、郭允坡、戴传友、梁爱弟。
TiiKAoiKAca
YD/T3027-2016
基于公用电信网的宽带客户网络防雷技术要求及保护方法1范围
本标准规定了基于公用电信网的宽带客户网络防雷技术要求及保护方法：本标准同时给出了保护导则、SPD协调保护、保护必要性的评估及缓解措施。本标准适用于安装在用户楼宇中的基于公用电信网络的宽带客户网络，宽带客户网络中的宽带电信服务可由光缆、无线、有线同轴电缆或xDSL线缆等提供。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T18802.21-2004
低压电涌保护器第21部分：电信和信号网络的电涌保护器（SPD）性能要求和试验方法
GB/T18802.22-2008
GB/T21714.2-2008
GB/T21714.4-2008
YD/T965
YD/T1082-2011
YD/T1542-2006
YD/T2059-2009
YD/T2195-2010
YD/T2325-2011
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
低压电涌保护器第22部分：电信和信号网络的电涌保护器（SPD）选择和使用导则
雷电防护第2部分：风险管理
雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统电信终端设备的安全要求和试验方法接入网设备过电压过电流防护及基本环境适应性技术要求和试验方法信号网络浪涌保护器（SPD）技术要求和测试方法雷电在通信网络和信号网络上的预期浪涌用户楼宇内通信设备的过电压防护与信息和通信技术网络连接设备的安全接口分类以下术语和定义适用于本文件。3.1.1
基于公用电信网的宽带客户网络Broadband CμstomerNetwork BasedonTelecommunicationNetwork
在客户网络内部以有线或无线方式将多个设备连接起来并通过网关将电信网络提供的宽带业务和应用延伸到客户家庭网络范围内的网络。3.1.2
家庭网关HomeGateway(HGW)
客户家庭网络与电信网络间的网关设备，客户家庭网络内其他设备通过它可以与电信网络之间进行信息交互，也可以进行设备之间的信息交互。家庭网关在家庭网络中的位置如图1所示。1
HiiKAoNiKAca
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接入州设务
DSLPONEthernet
无线接！
家庭网络
用产终端设备
适配设备
图1家庭网关在家庭网络中的位置适配设备Functionalprocessingentity用户终端
设备n
完成家庭网络部分功能实体的处理，如IPTV的机顶盒就是一种适配设备。3.1.4
对称1+1保护模式1+1symmetricprotectionmode在单相交流配电系统采用相线对地(L-PE)保护、中性线对地（N-PE）保护的防雷保护模式。且L-PE和N-PE防雷保护模块（电路）相同并均为限压型SPD或具有限压特性的组合型SPD。3.1.5
组合式浪涌保护器Multi-ServiceSurgeProtectiveDevice（MSPD）同时包含信号口和电源口保护的浪涌保护器，其信号端口可能是视频AV信号端口或以太网口。3.1.6
端口Port
物理连接器中具备独立业务功能的最小单元，其连接各金属电缆的布置、路由一致。端口是过电压过电流抗力测试的基本单元。通常一个物理连接器所包含的端口数量大于等于1。例如：DB48连接器输出24路电话端口。例如：RJ45连接器输出1路以太网端口（FE/GE）。3.1.7
内部端口Internalport
端口连接的线缆只在物理设施内部走线，不直接或者间接（如：分离器）连接到物理设施外部的线缆的端口。内部端口由于内部线缆的感应，可能遭受瞬态过电压或过电流。3.1.8
外部端口Externalport
端口连接的线缆直接或者间接（如：分离器）连接到物理设施之外的线缆的端口。外部端口由于外部线缆的感应，可能遭受到电力线故障和雷击危害。3.2缩略语
以下缩略语适用于本文件：
Customer premises equipment
MainEarthTerminal
用户楼宇设备
总接地排
HiiKAoNiKAca
Multi-ServiceSurgeProtecticeDevice组合式浪涌保护器
Network Termination Device
Optical network terminal
Surge Protective Device
Shielded Twisted Pair
Universal Serial Bus
UnshieldedTwistedPair
4雷击损害来源
网络终端设备
光网络终端
浪涌保护器
屏蔽双绞线
通用串行总线
非屏蔽双绞线
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通信设备在宽带客户网络使用时是否需要提供保护，不仅取决于从信号和电力线路上侵入的过电压和过电流（由于线路上传导和感应的雷击浪涌引起的），还取决于来自建筑物的过电压和过电流（雷直击于建筑物框架），如图2所示。S3
电源线
5技术要求
5.1性能判据
接地端
S1雷直击于建筑物
S3雷直击于电信或电力线路
L-N回路1a
c/d-地回路2b
cd回路2a
MSB主配电盘
MET总接地排
S2在建筑物附近
L/N-E回路Ib
以太网
驱动器
打印机
硬盘驱动器、家庭网关、打印机由同一个电源供电
S4在电信或电力线路附近
图2宽带客户网络雷击风险来源
本标准规定了以下性能判据：
a）判据A：设备应能经受试验，各端口试验后通信功能正常，预先建立的通信链路无需人工干预仍可正常使用。
b）判据B：测试过程中允许设备安全失效。如发生任何损坏，应能确保损坏仅限于EUT中与测试直接相关的局部范围内。
不应使设备产生火灾、器件爆碎或明显的安全隐患。安全隐患主要包括但不限于：设备外壳有明火产生：
设备内部的火星、火花穿出设备外：3
iiiKAoNiKAca
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-设备熔化的金属物、器件碎未喷溅出设备外。5.2端口分类
对设备的端口分为两类：外部端口和内部端口，外部端口和内部端口的定义见3.1.7和3.1.8，端口的形态如图3所示。
外部端口
对称线
同轴线
交流电源线
5.2.1外部端口
注：内部同轴线端口属于屏蔽线端口。图3宽带客户网络设备的端口类型内部端口
屏蔽线
非屏蔽线
直流电源线
辅助线
外部端口的形态可包括：对称线端口、同轴线端口、交流电源端口等。一般将交流电源端口和xDSL端口视为外部端口；同轴端口、电话端口和以太网端口依据设备制造商宜称的典型走线场景确定为内部端口或外部端口。
5.2.2内部端口
内部端口的形态可包括：屏蔽线端口、非屏蔽线端口、直流电源端口、辅助端口。辅助端口主要包括控制端口、MSB、HDMI等，对该类端口的抗力要求待研究。5.3宽带客户网络设备防雷技术要求5.3.1抗力等级的分类
为减少设备的不当应用带来的人身安全及设备损坏的风险，设备制造商应在产品手册中通过文字、图表等方式详细描述设备可能的应用场景，端口线缆的连接要求，尤其是那些可能连接到离开建筑物的设备的端口，对于连接到天线的端口和仅支持室内走线连接的端口也应特别说明。为给设备提供有效的防护，应参考附录A；关于不当安装导致损坏的内容，可参考附录B：浪涌保护器之间的协调保护方法，可参考附录C：附录D同时给出了宽带客户网络雷击保护必要性的评估。宽带客户网络设备应根据图4所示流程中示意的接地搭接情况、防雷器安装情况等来确定抗力等级，设备的抗力等级分为基本抗力和加强抗力。如设备的加强抗力还不能满足雷击损坏率要求时，可参考附录E中提供的系统缓解措施。
HiiKAoNiKAca
设备分类
（端口类型、数量）
是香服YD/T2195实施
了接地和等电位连接
是否包含多个外部端口
基本抗力要求
5.3.2设备的基本抗力及加强抗力是
是否按照YD/T2195安装
了SPD？
加强抗力要求
图4设备的抗力等级分类
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附录E的缓解措施
设备的雷电防护能力应根据5.3.1的确定流程进行选择，接地设备的基本等级和加强等级按照表1的要求，不接地设备的基本等级按照表2的要求，不接地设备的加强等级按照表3的要求。表1接地设备端口的基本及加强防雷等级试验
雷击过
电流，
(8/20μs)
测试类型
基本测试
加强测试
基本测试
加强测试”
基本测试
加强测试
基本测试
加强测试
外部对称端口
(10/700μs
1kA/线
1kA/线
外部同轴端口
交流电源端口
（1.2/50μs0Q）
(1.2/50μs02)
内部非屏敲鼓端
口（1.2/50μs
内部屏蔽端口
(1.2/50μs
注1：仅在设备制造商宜称设备内置有大量级通流元件，运营商无需再外置SPD时才进行测试：注2：横向测试既适用于接地设备，又适用于浮地设备：纵向测试仅适用于接地设备，不适用于浮地设备：注3：如果设备的固有防护采用的防护器件是接地的，则外部对称端口仅需测试1.5kV，不必测试6kV：注4：外部同轴端口的冲击电流测试仅适用于接地设备，且同轴芯线上不存在隔离电容的情况。以太网口
(10/700μs
直流电源端
口（1.2/50us
1002+9uF)
注5：以太网口包含FE/GE/POE，其中横向规格仅适用于POE口的一48V和RTN之间，波形为1.2/50，8/20组合波，外部阻抗40QA
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题合到地端口
被测端口
外部对称端口
外部同轴端口！
交流电源端口
内部非屏蔽端口
内部屏蔽端口
以太网口
直流电源端口
外部对称端口
10/700,2552
1.2/50,0.02;
1.2/50,102
1.2/50,002
10/700,25:2;
1kv,1.2/50,
102+9μF
浮地设备端口一端口间的基本防雷等级表2
外部同轴端口
10/700,2502;
1.2/50,02;
1.2/50,100
1.2/50,0.02
10/700,250;
1kv,1.2/50,
100+9μF
注1：浮地设备的雷击过电压要求待研究：注2：以上各测试项目均按照A判据要求交流电源端口
10/700,252
1.2/50,102
1.2/50,00
10/700,252
1k,1.2/50,
0Q+9μF
内部非屏蔽端口www.bzxz.net
10/700,25
1.2/50,002;
1.2/50,100
1.2/50,0Q
10/700,2502
1kv,1.2/50
10.2+9μF
内部屏蔽端口
10/700,250
1.2/50,002
1.2/50,102
1.2/50,00
10/700,252
1kv,1.2/50,
10Q+9μF
表3浮地设备端口一端口间的加强防雷等级鹅合到地端口
被测端口
外部对称端口
外部同轴端口！
交流电源端口
内部非屏鼓端口
内部屏蔽端口
以太网口
直流电源端口
外部对称端口
10/700,252;
1.2/50,00
1.2/50,102;
1.2/50,002
10/700,25;
1.5kV,1.2/50,
1002+9pF;
注1：浮地设备的雷击过电压要求待研究外部同轴端口
10/700,2502;
1.2/50,002
1.2/50,10Q;
1.2/50,0.02
10/700,252;
1.5kv,1.2/50,
100+9μF
注2：以上各测试项目均按照A判据要求。安全要求
交流电源端口
10/700,252
1.2/50,100;
1.2/50,002;
10/700,2502
1.5kv,1.2/50,
1002+9μF;
应满足YD/T965中电信终端设备的安全要求。内部非屏蔽端口
10/700,252
1.2/50,092;
1.2/50,102
1.2/50,00;
10/700,250;
1.5kv,1.2/50,
1002+9μF:
内部屏藏端口
10/700,25n
1.2/50,00;
1.2/50,102
1.2/50,00;
10/700,2502
1.5kv,1.2/50,
1002+9μF；
通过绝缘和接地的方式可实现设备的安全，具体实现见YD/T2325-2011。5接地与等电位连接
以太网口
10/700,250
1.2/50,00
1.2/50,1002
1.2/50,00
1kv.1.2/50,
102+9μF
以太网口
10/700,250;
1.2/50,00;
1.2/50,102;
1.2/50,02;
1.2/50,10Q+9μF;
直流电源端口
10/700,250
1.2/50,0.Q;
1.2/50,1002
1.2/50,00
10/700,2502
直流电源端口
10/700,250
1.2/50,0.02
1.2/50,1002;
1.2/50,002;
10/700,2592
当设备端口的绝缘和隔离不充分时，设备应可靠接地。对宽带客户网络设备而言，接地的主要目的是功能性接地、防雷接地和电气安全接地，其接地方式可划分为以下四类：a）不接地（浮地设备）：
b）由设备电源线接地：
c）直接接设备保护地：
d）连接至单独的防雷地排。
HiiKANiKAca
有关接地与等电位连接的情景和雷击风险见YD/T2195-2010附录C。5.6SPD技术要求
5.6.1信号SPD技术要求
宽带客户网络设备用信号SPD应符合表4的要求。表4信号SPD技术要求
测试项目
电压保护等级Ug
标称放电电流8/20us
（输入，输出端）
插入损耗
驻波比
特性阻抗
连接方式
传输速率
丢包率
对地电容
绝缘阻抗
AV信号端口SPD技术要求
芯线一外皮≤90V，外皮一地≤600V>5kA
≤0.5dB（0~10MHz）
≤1.2(0~10MHz）
同轴串联
以太网SPD技术要求，
线间≤90V，线一地≤600V
≥1kA
RJ45接口串联
≥100Mbit/s
≤1X10(100Mbit/s)
YD/T3027-2016
xDSL端口SPD技术要求
直流击穿电压在350V~
500V@100V/s
≥1kA/线
配线直连
≤1.5pF@1MHz
≥1000MQ@100Vpc
注：本表所列以太网SPD专指主动防护型SPD，且应注明是否适应POE馈电，对隔离型SPD暂不做要求信号SPD其他性能指标应符合YD/T1542-2006的要求。5.6.2组合式SPD的防雷指标配合要求同时含有电源端口和信号端口的组合式MSPD的指标配合要求：信号端口的输入，输出端（共模）均应能承受与电源端口最大放电电流试验时限制电压等值的混合波冲击。
5.7无线和光纤接入
宽带客户网络设备宜采用无线接入和光纤接入的方式，能实现良好的设备防雷保护。7
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附录A
（规范性附录）
保护导则
为了对设备提供有效的防护，有必要理解浪涌是如何耦合到设备上的以及对设备可能产生的影响。A.1外部通信线上耦合的浪涌
图A.1所示的雷击S3和S4考患的是雷击于线缆或线缆附近时耦合到外部通信线上的浪涌。这种耦合可以是感性耦合或传导耦合。通常来讲，感性耦合产生的电流不大于10到35A或电压不超出几千伏（参考YD/T2059-2009的表5）。对传导耦合而言，外部线缆中的总电流或电压不太可能超过1000A或100kV，除非雷击于线缆的位置离建筑物在100m以内。如果没有安装初级防护，则设备将遭受进入建筑物的雷击浪涌。如果在线缆端接点（LT）或网络端接点处（NT）安装了初级防护，则设备将遭受以下一种或几种浪涌：
a）雷击未能使初级防护启动时，直接通过初级防护的浪涌；b）初级防护器启动后的残余浪涌电压波形；c）初级保护器动作时，雷电流经过初级保护器接地线产生的电压降（即地电位抬升）。A.2内部通信线上耦合的浪涌
图A.1中的雷击S1和S2考虑的是雷击于建筑物或建筑物附近时耦合到内部通信线上的浪涌，内部线缆上感应到的浪涌电压的幅值取决于很多因素，例如：雷击电流的大小，雷击点的远近、内部线缆与地环路面积的大小、线缆的类型以及建筑物的屏蔽效果等。YD/T2059提供了一些可能产生的最大浪涌电压的信息。由于计算起来相当复杂，应按照GB/T21714.2进行雷电危害评估。SPD通流的选型及搭接线的选型都应按照YD/T2059来进行。YD/T2059-2009的表2显示，当雷击建筑物时内部线缆上感应的雷击短路电流可能高达10/350us6kA左右，如此高的量级很可能超出了MSPD的防护能力。因此，对于一个高可靠性的系统可能需要有一个专门的防护设计A.3实际施工安装的影响
初级防护很可能距离被保护设备有一定的距离，并且初级防护的安装也不一定是合适的，这些问题包括：
a）SPD连接线上的感应电压降：这个问题对于符合要求的网络端接设备不严重。YD/T993针对AC电源口配合初级保护器进行协调测试时允许连接线在1m。SPD的连接线包括SPD与电源线/通信线引接的部分，也包括SPD与接地排搭接的部分，b）流过SPD与主接地排之间的搭接线上的电流：YD/T2195中推荐了最大的SPD接地线长度，该搭接线的长度将影响初级保护器与设备SPD，或者SPD与设备上安装的MSPD之间分流关系。如果设备的输入阻抗较高，则设备上的峰值电压与搭接线缆的长度成比例。c）设备和保护壳体之间的走线上感应的电压：感应电压的幅值取决于雷电流的幅值、雷击点的远近以及线缆是否屏蔽。
d）浪涌在设备端口的反射：一些标准认为应主要考虑由于反射造成的设备端口处电压峰值翻倍的情况。由于初级保护器和设备之间的距离较短，任何高阻抗设备的电压翻倍仅会持续很短的时间（<1us），8
YD/T3027-2016
因此不太可能造成绝缘击穿：而任何低阻抗设备的电流翻倍也仅会持续很短的时间并且很容易被设备的SPD承受。
A.4独立的接地极
图A.1中显示有两个独立的接地极，除非将两个接地极搭接在一起，否则两个接地极之间可能产生地电位差并损坏设备A和设备B的端口。环形接地是实现等电位连接的有效办法，参考YD/T2195。A.5保护思想
对用户楼宇设备的保护思想主要有以下几条：a）必要时安装MSPD来保护设备。一个MSPD能够保护设备来自因磁感应耦合到建筑物内的走线（各种业务线、电源线）上的浪涌，它同样可以对来自因业务站遭受直击雷而产生的浪涌起到一定的防护，只要直击雷的位置距离建筑物在几公里以上。b）当雷电危害风险评估认为必要的时候，在室外通信线和电源线进入建筑物的入口处都安装初级保护器，以保护MSPD。
电源线
信号线
接地端
回路a
主要保护
回路b
设备A
MSB一主配电盘
MET一总接地排
LT/NT—网络终端设备
PE—地线
辅助接地端
设备E
图A.1由雷击耦合到线缆上的浪涌9
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