【YD通讯标准】 电信设备安装的电磁兼容及缓和措施 第10部分: HEMP和HPEM的缓和措施

ICS33.100.01
中华人民共和国通信行业标准
YD/T2191.10-2016
电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第10部分：HEMP和HPEM的缓和措施Installation andmitigation guidelines of electromagneticcompatibilityfortelecommunication equipmentsPart 1O:Mitigation for HEMP and HPEM immunity(ITU-T K.87,Guide for the application of electromagneticsecurityrequirements-Overview,NEQ2016-01-15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
1范围·
2规范性引用文件
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义·
3.2缩略语
4电磁现象的防护
4.1雷击·
4.2有意电磁干扰
4.3高空电磁脉冲（HEMP）
4.4大功率电磁波（HPEM）
5缓和措施
5.1HEMP的缓和措施
5.2HPEM的缓和措施·
YD/T2191.10-2016
YD/T2191.10-2016
YD/T2191《电信设备安装的电磁兼容及缓和措施》标准包括以下部分：电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第1部分：总则电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第2部分：接地和线缆电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第3部分：HEMP保护导则电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第4部分：HEMP抗扰度一HEMP辐射电磁场抗扰度保护装置规范
电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第5部分：HEMP抗扰度一HEMP射频场感应的传导干扰抗扰度保护装置规范
电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第6部分：外部电磁干扰的缓和措施电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第7部分：电磁干扰保护小室的保护等级电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第8部分：电信中心的HEMP防护电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第9部分：通信系统的HPEM防护电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第10部分：HEMP和HPEM的缓和措施本部分是YD/T2191的第10部分。本部分参考采用了ITU-TK.87（2011）建议，与K.87其主要技术差异为：删除了涉及信息泄露的安全内容，根据我国实际情况，提出了根据被保护器件的不同分类实施不同的缓和措施等内容。本部分由中国通信标准化协会提出并归口。本部分起草单位：中国电信集团公司、中兴通讯股份有限公司、中国信息通信研究院。本部分主要起草人：王华刚、罗森文、谢玉明、谈儒猛、届鹏飞、陈少川、关强华、李家雨。iiKAoNniKAca
1范围
电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第1O部分：HEMP和HPEM的缓和措施YD/T2191.10-2016
本标准主要针对电磁安全，如HEMP、HPEM等引起的电磁威胁，提出相应的电磁安全要求应用导则及缓和措施。本标准给出了HEMP和HPEM的一般介绍，提供了各类安全问题及相应管理的详细说明应用导则，对被保护的器件和设备的物理电磁环境进行分类，对预期的威等级、抗扰性等级提供了相应的保护和缓和措施。
本标准适用于电信设备的安装。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/T17626.4
YD/T2191.3-2011
YD/T2191.8-2013
ITU-TK.20
ITU-TK.21
ITU-TK.40
ITUTK.81:2009
IEC61000-1-5
电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验电信设备电磁兼容安装及缓和措施第3部分：高空电磁脉冲（HEMP）保护导则
电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第8部分：电信中心的HEMP防护安装在电信中心的电信设备耐过电压和过电流的能力(Resistibilityoftelecommunication equipment installed in a telecommunications centre toovervoltagesand overcurrents)用户终端电信设备耐过电压和过电流的能力(Resistibilityoftelecommunication equipment installed in customer premises to overvoltagesand overcurrents)
有关电信设备及安装对电磁环境影响防护的ITU-T出版物的使用指南(Protection against LEMP in telecommunications centres)对于暴露在过压和过流状态中的通信设备的抵抗力测试基本建议(Resistibility tests for telecommunication equipment exposed to overvoltagesand overcurrents -Basic Recommendation)接入网设备耐过电压和过电流的能力（Resistibilityoftelecommunicationequipment installed in the access and trunk networks to overvoltages andovercurrents)
通信中心的HEMP免除指南(Highaltitudeelectromagnetic pulseimmunityguidefortelecommunication centres)通信系统的HPEM免除指南（High-powerelectromagneticimmunityguidefortelecommunication systems)
电磁兼容性(EMC).第1-5部分：总则.高强度电磁(HPEM对民用设备的影响HiiKAoNiKAca
YD/T2191.10-2016
IEC61000-2-9
IEC61000-2-10
IEC61000-2-13
IEC61000-4-23
IEC61000-4-24
IEC61000-4-33
IEC61000-5-3
IEC61000-5-4
IEC61000-6-6
(IEC61000-1-5 (2004),High power electromagnetic (HPEM) effects on civilsystems)
电磁兼容性(EMC).第2部分：环境.第9节：HEMP环境描述.辐射干扰(IEC61000-2-9 (1996),Electromagnetic Compatibility (EMC)-Part 2Environment - Section 9: Description of HEMP environment - Radiateddisturbance)
电磁兼容性(EMC).第2-10部分：环境.HEMP环境描述.传导干扰(IEC 61000-2-10 (1998),Electromagnetic Compatibility (EMC)-Part 2:Environment - Section 1o:Description of HEMP environment -Conducteddisturbance)
电磁兼容性(EMC）第2-13部分：环境.辐射和传导的大功率电磁(HEMP)环境(Electromagnetic compatibility (EMC)-Part 2-13(2005),EnvironmentHigh-power electromagnetic (HPEM) environments,radiated and conducted)电磁兼容性(EMC).第4-23部分：试验和测量技术.HEMP和其他辐射扰的防护装置试验方法
(IEC 61000-4-23(2000),Electromagnetic Compatibility (EMC)-Part 4:Testing and measurement techniques - Section 23: Test methods for protectivedevices for HEMP and other radiated disturbances)电磁兼容性（EMC).第4-24部分：试验和测量技术.HEMP传导干扰的防护设备用试验方法
(IEC 61000-4-24 (1997),Electromagnetic compatibility (EMC)-Part 4:Testing and measurement techniques - Section 24: Test methods for protectivedevices forHEMP conducted disturbance -Basic EMC Publication)电磁兼容性(EMC).第4-33部分：试验和测量技术.高压瞬态参数的测量方法(IEC 61000-4-33 (2005),Electromagnetic compatibility (EMC)-Part 4-33:Testing and measurement techniques - Measurement methods for high powertransient parameters)
电磁兼容性(EMC).第5-3部分：安装和调节指南.HEMP保护概念(IEC 61000-5-3(1999),Electromagnetic Compatibility (EMC)-Part 5Installation and mitigation guidelines -Section 3: HEMP protection concepts)电磁兼容性(EMC).第5部分：缓解指导方针的安装-第4节：HEMP免疫性防止HEMP放射干扰的保护
(Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5: Installation and mitigationguidelines - Section 4:Immunity to HEMP-Specifications for protectivedevices against HEMP radiated disturbance. Basic EMC Publication)电磁兼容性（EMC）第6-6部分：总标准-室内设备的HEMP抗扰性(IEC 61000-6-6 (2003),Electromagnetic Compatibility (EMC)-Part 6:HiiKAoiKAca
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
YD/T2191.10-2016
Genericstandards-Section6:HEMPimmunityforindoorequipment下列定义适用于本文件。
天线端口AntennaPort
直接或通过电缆连接到天线的端口。天线可能在室内或室外。注意：连接到室内天线的天线端口属于信号端口的范畴。3.1.2
可用性Availability
普遍服务的原则，确保用户在需要时能够有方法得到服务。3.1.3
电缆端口cableport
用导线或电缆连接到设备的端口。3.1.4
电快速瞬态脉冲/群（EFT/B）ElectricalFastTransient/burst（EFT/B）在GB/T17626.4中定义的5/50ns脉冲。3.1.5
外壳端口EnclosurePort
设备的物理边界，电磁场可能通过其辐射出去或进来。这种设备外壳通常被认为是外壳端口，见图1。外壳端口
信号端口
功能性接地端口
发射Emanation
图1端口示例
AC电源端口Www.bzxZ.net
DC电源端口
系统运行（辐射或传导）产生的一个信号(电磁、声学或其他介质）可能包含信息。3.1.7
功能性接地端口FunctionalEarthPort用来连接到大地的除信号、控制或电源接口外的电缆端口，其目的并不是为了安全，见图1。3.1.8
高压输电线HighVoltage（HV)TransmissionLine交流系统额定电压大于或等于100kV的电源线路。3.1.9
完整性Integrity
维护信息和处理方法的准确性和完整性3
HiiKAoiKAca
YD/T2191.10-2016
抗扰度（相对干扰而言）Immunity(toaDisturbance）在电磁干扰情况下，设备或系统不受影响正常工作的能力。3.1.11
大型HEMP模拟器LargeHEMPSimulator瞬态电磁脉冲测试设备的测试空间要足够大，能够对体积大于或等于1m×1m×1m的被测设备进行测试。
低压电源电路LowVoltage（LV)PowerCircuit交流额定电压小于或等于1kV的电源电路。3.1.13
中压（MV）MediumVoltage（MV)介于低压和高压之间的电压等级。注：中压和高压之间的界限是有重叠的，这个值与当地环境、历史和平常的使用情况有关。经常使用的区间基本上在30kV~100kV之间。
电源端口PowerPort
连接到设备使设备正常工作并承载电源的导体或电缆端口，见图1。3.1.15
信号端口SignalPort
设备上承载信号传输数据的电缆端口，如I/O数据端口和电信端口，见图1。3.1.16
小型辐射测试装置SmallRadiatedTestFacility实验室瞬态电磁脉冲测试设备，如TEM小室，它的测试空间相对于被测设备要足够大，能够对体积小于1m×1m×1m的待测物体进行测试。3.1.17
浪涌保护器SurgeProtectionDevice（SPD）抑制导线上的过电压和过电流的器件，如IEC61643-21中定义的浪涌抑制器。3.1.18
瞬变电磁脉冲辐射标准TEMPEST
限制电气和电子设备的电磁辐射，从而降低安全隐惠的规范和标准的昵称。3.1.19
HEMP抗扰度试验HEMPImmunityTestHEMP抗扰度试验包括4种类型的试验。辐射测试在IEC61000-4-25的第5章中有详细说明，该测试要用到一个大型的HEMP模拟器和一个小型的辐射测试装置。另外3种类型的测试是传导试验，分别沿着HEMP的波形，分为早期、中期、后期HEMP的三种传导试验。这些试验同样在IEC61000-4-25第5章中有详细说明。
HiiKAoiKAca
HEMP的最低抗扰度要求MinimumImmunityRequirementAgainstHEMPYD/T2191.10-2016
当建筑概念等级是5或6时，设备抗扰度的试验等级是最低的。这些等级的定义见YD/T2191.8《电信设备安装的电磁兼容及缓和措施第8部分：电信中心的HEMP防护》。3.1.21
Time varying stripe
竖条纹图案的垂直线有所不同。条纹的数自在VSP的增加从1到的水平像素的一半随时间增长3.1.22
VerticalStripePattern
白色垂直线输出在EUT的黑色屏幕上，白线和黑线的宽度是相同的。3.1.23
机密Confidentiality
确保信息只能授权访问。EMSEC是保密遗失的风险。在此建议，如果设备本身不能降低风险，则现有的电磁兼容性（EMC）的辐射值表明该保密的等级。3.1.24
电磁缓解EMMitigation
避免由于高空电磁脉冲（HEMP）或高功率电磁（HPEM）的辐射造成的故障，或因不充分的辐射防护措施（EMSEC）引起的缺乏保密性。电磁缓解的级别可以从威胁级别和易损性级别计算出。3.1.25
电磁辐射安全ElectromagneticEmanationsSecurity（EMSEC）物理环境的限制，以防止信息通过系统所发出的信号失密，尤其是阻隔电磁波辐射的TEMPEST技术的应用。
本标准EMSEC只表示无意电磁辐射信息泄漏的防护。3.1.26
威胁Threat
利用高空电磁脉冲（HEMP）或大功率电磁波（HPEM）的辐射引起的潜在的违反安全规定的易损性，并可能由于不充分的电磁防护措施导致缺乏保密性。HPEM威胁的级别根据侵入区、便携性、可用性定义。HPEM威胁定义为在第5条中所描述的电磁场强度，参数入侵区、便携性和可用性定义在同一部分。
脆弱性Vulnerability
设备处于高空电磁脉冲（HEMP）或大功率电磁波（HPEM）环境时，不能正常工作的可能性。设备处于高空电磁脉冲（HEMP）或大功率电磁波（HPEM）环境时，错误工作的可能性。3.2缩略语
以下缩略语适用于本文件。
HiKAONiKAca
YD/T2191.10-2016
电磁现象的防护
4.1雷击
4.1.1简介
Citizen Band
Continuous Wave
Earlytimehighaltitudeelectromagneticpulseelectricfield
Intermediate time high altitude electromagnetic pulseelectric field
Late time high altitude electromagnetic pulse electric fieldElectrical Fast Transient/BurstElectromagnetic
Electromagnetic CompatibilityElectroMagnetic InterferenceEM emanations Security
Equipment Under Test
Enterprise Resource PlanningHigh-altitude EM Pulse
HighPowerEM
HighVoltage
Intentional ElectroMagnetic InterferenceImpulse Radiating Antenna
Information Security Management SystemInternet Service Provider
Information Technology
Low Voltage
Medium Voltage
NetworkEquipmentBuildingSystemsPersonal Computer
Transverse Electromagnetic
TimeVarying Stripe (pattern)VideoElectronics Standards AssociationVertical Stripe Pattern
VideoDisplayUnit/VisualDisplayUnit民用波段
早期HEMP电场
中期HEMP电场
后期HEMP电场
电快速瞬变脉冲群
电磁兼容性
电磁辐射抗扰度
电磁辐射安全
被测设备
企业资源计划
高幅值电磁脉冲
大功率电磁波
有意电磁干扰
脉冲辐射天线
信息安全管理体系
互联网服务提供商
信息技术
网络设备建设系统
个人计算机
横电磁
时变条纹（模式）
视频电子标准协会
垂直条纹
视频显示单元
雷云对地放电会引起电源和通信线路的感应过电压浪涌，雷击建筑物或建筑物邻近大地或线缆会引起电源和通信线路的传导过电压浪涌，此类雷击过电压将导致设备损坏。为确保通信服务的可靠性，设6
HTiKAoNiKAca
YD/T2191.10-2016
备应具备足够高的雷击抗力，且安装外部防雷装置以保护设备免遭雷击过电压损坏。设备应满足有关的雷击抗力标准文件，见4.1.2。
4.1.2遵循标准
三份产品抗力标准（ITU-TK.20、ITU-TK.21和ITU-TK.45）分别给出了各类设备的抗力要求：雷击、电力线感应和电力线碰触。基本测试等级和加强测试等级被予以明确。关于基本和加强测试等级的使用指南，应遵循ITU-TK.44。ITU-TK.44包括了各类设备的测试方法和测试流程。ITU-TK.40给出了电信系统防范LEMP的有效保护系统指引，介绍了雷击保护分区和特定的保护措施：接地，搭接，线缆路由和屏敲，同时给出了有关LEMP的仿真效应和建筑物（已有或新建）的保护措施等信息。
4.2有意电磁干扰
近年来，随着信息节点的融合、信息重要性的增强、计算机软件黑客和风险防范，使得系统的软硬件对信息安全保护日益重要。当强电磁场在一定距离内向电子设备和系统（如IT设备或传输系统）有意发射时，攻击将导致设备故障或电路和元器件损坏。IEMI特指通过强大的电磁环境有意识地对IT设备进行干扰，有别于雷击。EMI包括两种主要类型：大功率电磁波（HPEM）和高空电磁脉冲（HEMP）。HEMP通常由高空核爆炸引起，HPEM应用于除HEMP外有意识的强电磁环境。市场上有多种强电磁波发射设备，如CB射频设备、业余无线电设备、导航雷达、微波炉、静电枪等，同样也包括雷击发生器、连续波发生器。这些威胁可根据IT设备的HPEM威胁源划分为传导和辐射威胁。具体举例见表1。表1威胁传播路径举例
电磁波攻击-辐射
电磁波攻击-传导
攻击使用强电磁波通过无线设备、微波设备、雷达等攻击使用电磁波直接对通信线、电源线，如雷击发生器、连续波发生器等IEMI通过下列因素予以评估：EMI发生器的便携性、干扰区的位置、技术水平和值的可用性。针对IEMI的抗干扰措施，应根据具体案例进行风险评估和威胁级别分类。4.3高空电磁脉冲（HEMP）
4.3.1简介
HEMP是一个应用于由高空中引爆的核爆炸在地面上产生的电磁场环境的专业术语，相关的HEMP环境描述应参见IEC61000-2-9和IEC61000-2-10中的定义。在这里，“高空”通常指30kM以上，由此使得由核爆炸引起的其他相关物理影响不会在地表呈现。HEMP会产生一个包括既有辐射成分（由于爆炸）又有传导成分（由于有着裸露的高空电缆，辐射环境产生的耦合伴随着电缆上进行传输）的电磁脉冲。高空核爆炸起到了一个点状辐射源的作用，一个球形波阵面以光速从爆炸点向地表面开始扩散。这种波阵面，根据高度不同，可以照亮地球表面的很大一片区域。在不同机制作用下产生的HEPM被分成不同的三个脉冲（见图2）。7
YD/T2191.10-2016
Time(s)
图2脉冲特性
虚线表示
特号反向
第一个脉冲是前期脉冲（图2中E1），它是由爆炸产生的高能量伽马射线由于原子能的康普顿散射效应产生的。这种相互影响电离了大气中的原子，产生了很多由于地面磁场作用而收到洛伦慈力作用的高能电子。这个力使高能电子在地表上空的磁场线上做螺旋状运动，从而辐射出电磁能。这个在地表的散射就是前期脉冲。它有如下特点：·非常快速的上升时间（大约几纳秒）：爆炸正下方的地表电场强度达到50kV/m；·非常短的持续时间（几百纳秒）。第二个脉冲为中期脉冲（图2中E2），同样也是由大气中电子的伽马射线产生的康普顿效应产生的但是在刚开始的高能阶段后伴随着相对低能量的作用。该脉冲有如下特点：慢得多的上升时间（大约几百纳秒）：爆炸正下方的地表电场强度达到100V/m；持续时间更长（大约十几毫秒）。第三个脉冲是后期脉冲或者叫作磁流体动力脉冲（图2中E3），与由太阳风寒引起的在北纬高纬度地区上空观察到的地磁风暴十分相似：高空爆炸导致高层大气的表现如同风暴中一样。该脉冲有如下特点：更慢的上升时间（几秒）：
爆炸正下方的地表电场强度达到10mV/m更长的持续时间（约几百秒）。表2给出了HEMP威胁实例的计算值。表2相关HEMP威胁实例的计算值
干扰类型
HEMP电磁场攻击
攻击设备实例
中期HEMP
50kV/m
频率范围
1MHz~200MHz
100kHz~30MHz
10/700μS
4.3.2遵循标准
YD/T2191.10-2016
HEMP电磁场环境下的辐射抗扰度要求见IEC61000-2-9，传导抗扰度要求见IEC61000-2-10。用于HEMP和其他干扰的保护器件的测试方法参见IEC61000-4-23和EC61000-4-24。HEMP的保护导则应遵循IEC61000-5-3和YD/T2191.3-2011。相关标准给出了民用设施防范HEMP的保护设计要求以及现有保护设施的评估，同时给出了HEMP的保护要求和雷击保护要求合并的可能性，以期实现低成本。
室内用电子和电气设备的HEMP抗扰性要求可参见IEC61000-6-6，该标准给出了室内环境下HEMP的保护信息，依赖于设施的电磁屏蔽质量和抗传导保护水平。ITU-TK.78提供了在如开关、传输器、广播和电源一类电信设备中心装入了防高空电磁脉冲（HEMP）装置，而使之免受辐射和传导影响的电信设备的要求。标准中包括了防干扰测试方法和电信设备在不同安装条件下的抗干扰水平。
4.4大功率电磁波（HPEM）
4.4.1简介
HPEM是应用于由高功率电磁场源引起的强电磁场环境的术语。HPEM来自于IEC61000系列的HPEM标准。从2004年2月至今，HPEM已经有三种标准，如表3所示。表3HPEM有关IEC61000系列标准
标准编号
IEC61000-1-5
IEC61000-2-13
IEC61000-4-33
标准名称
HPEM对民用系统的影响
HPEM环境-辐射和传导
高功率暂态变量的测量方法
描述概述
HPEM波对民用系统的影响实例和测试结果总结HPEM环境的描述、生发装置一览和波形总结等高功率瞬时现象的测量方法
在IEC61000-1-5中，描述了HPEM的案例、HPEM研究的背景资料、HPEM发生器的介绍和在一台PC机设备上测试结果的总结。
在传导中，一个电涌的产生可以看作是一个HPEM发生器。同样的，在IEC61000-1-5中第7章中涉及了防护措施，而且描述了防护屏蔽和冲击电压保护的方法，还有如主动保护或系统退化、错误检测和错误收集软件等其他方法。
在IEC61000-2-13中，HPEM过程的复核工作的重要性被清晰标明如下：人工发生的高功率电磁场波（HPEM）被视为危险环境。这种危险环境会对IEC61000-1-5中描述的用户电子设备与装置带来极大损害。为了建立保护方法，需要明确辐射和传导环境。不同类型的HPEM辐射发生器和它们的波形在IEC61000-2-13第5章中有所描述：由于传导而产生的危险在IEC61000-2-13第6章中也有所解释。IEC610002-13的附录B中给出了一些HPEM发生器的电场强度的案例。
在IEC61000-4-33中，描述了有关于测量脉冲的主要方法。按照IEC61000系列标准，ITU-TK.81对电信系统的抗危险要求做出了指导。在ITU-TK.81中，HPEM威胁可依据“威胁转移程度、干扰区域和利用率”等因素加以分类。威肋的分类和相应的案例在ITU-TK.81第5章中有所描述。表4给出了HPEM威胁实例的计算值，9
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。