ITU-T K 36 FRENCH-1996 SELECTION OF PROTECTIVE DEVICES《防护装置的选择 干扰防护 5号研究组 14pp》.pdf

1、UNION INTERNATIONALE DES TLCOMMUNICATIONS5)4 4 + SECTEUR DE LA NORMALISATION (05/96)DES TLCOMMUNICATIONSDE LUIT02/4%#4)/. #/.42% ,%3 0%2452“!4)/.33 ,%#4)/. $%3 $)30/3)4) un appendice une Recommandation ne fait pas partie de la Recommandation, il contient seulementquelques explications ou information

2、s complmentaires spcifiques cette Recommandation. UIT 1996Droits de reproduction rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque formeque ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans laccordcrit de lUIT

3、.Recommandation K.36 (05/96) iTABLE DES MATIRESRecommandation K.36 (05/96)Page1 Introduction 12 Domaine dapplication 13 Dfinitions 14 Caractristiques des composants de protection 15 Origine des surtensions et des surintensits . 36 Stratgies de protection des systmes de tlcommunication 37 Caractristi

4、ques lectriques souhaitables . 47.1 Fonctionnement normal du dispositif . 47.2 Conditions dexploitation des SPD . 47.3 Dispositifs limiteurs dintensit. 67.4 Dispositifs disolation 78 Modes de dfaillance 78.1 Dispositifs crtage 78.2 Dispositifs limiteurs dintensit. 89 Implantation et montage des SPD

5、810 Scurit. 811 Considrations gnrales relatives aux cots dinstallation et la maintenance 9Recommandation K.36 (05/96) 1Recommandation K.36Recommandation K.36 (05/96)SLECTION DES DISPOSITIFS DE PROTECTION(Genve, 1996)1 IntroductionIl existe un besoin croissant de protger les quipements de tlcommunica

6、tion contre les surintensits et les surtensions.Un certain nombre de nouveaux composants et dispositifs de protection ont t mis au point en consquence. LaRecommandation K.28 relative aux modules de parasurtension semi-conducteurs (SAA) (solid state arrestors), ainsique la Recommandation K.30 qui tra

7、ite des dispositifs limiteurs de courant rarmement automatique, spcifient lescaractristiques lectromagntiques de ces composants et les mthodes dessai qui leur sont applicables. LaRecommandation K.12 traite des parafoudres dcharge gazeuse (GTD) (gas discharge tubes).Lobjet de la prsente Recommandatio

8、n est de fournir des informations sur lutilisation de ces nouveaux dispositifs dansles diffrentes parties dun rseau de tlcommunication. Il sagit de faciliter le choix, par les ingnieurs chargs de laprotection et par les fabricants dquipements, des dispositifs propres assurer la protection des systme

9、s detlcommunication.Il convient de noter que la mise en uvre de dispositifs de protection dans un systme de communication nest que lunede plusieurs mthodes de rduction des surtensions transitoires. Lutilisation dune technique efficace de blindage et demise la masse peut rduire dune manire significat

10、ive le besoin dutilisation de composants de protection.2 Domaine dapplicationLa prsente Recommandation fournit des directives pour la slection des composants et des dispositifs de protection dunrseau de tlcommunication. Elle traite de la protection des quipements de commutation, des installations da

11、bonn etdes installations de cbles exposes des surtensions ou surintensits dues la foudre ou des anomalies dalimentation.Sont galement considres les perturbations dues des dcharges lectrostatiques et des transitoires lectriquesrapides dans la mesure o ces phnomnes peuvent provoquer des dommages perma

12、nents dans lquipement.3 DfinitionsPour les besoins de la prsente Recommandation, les dfinitions suivantes sappliquent.3.1 dispositif de protection contre les surtensions/surintensits (SPD) (surge protective device): Dispositifattnuant les surtensions ou surintensits de dure limite. Peut tre compos d

13、un seul lment ou prsenter uneconfiguration plus complexe intgrant plusieurs fonctions. Contient au moins un composant non linaire.3.2 SPD primaire (ou extrinsque): SPD capable de dtourner de lquipement protg, ou de bloquer, unepartie considrable de lnergie produite par la surtension/surintensit. Ce

14、type de dispositif est en gnral install aupoint darrive des cbles dans le local considr, au niveau du rpartiteur principal ou au niveau de linterfacequipement/cble.3.3 SPD secondaire (ou intrinsque): Dispositif capable de traiter des surintensits/surtensions de moindrenergie quun SPD primaire et pou

15、vant tre utilis en labsence de SPD primaire dans des conditions moins rigoureuses,mais qui supprime lnergie excdentaire rsiduelle non filtre par le SPD primaire. Dans la majorit des cas, un teldispositif est intgr dans lquipement protg (intrinsque), mais il peut aussi faire partie dun module de prot

16、ection(secondaire).On trouvera des dfinitions plus dtailles des caractristiques des SPD dans les Recommandations K.12, K.28 et K.30.4 Caractristiques des composants de protectionLes dispositifs de protection sont en gnral classs en deux catgories, selon quils traitent les surtensions ou lessurintens

17、its. Il peut sagir de composants uniques ou de dispositifs plus complexes intgrant plusieurs fonctions.On distingue pour lessentiel deux types de dispositifs de protection contre les surtensions, savoir les dispositifs commutation et les dispositifs limiteurs.2 Recommandation K.36 (05/96)Un disposit

18、if commutation prsente une caractristique intensit/tension discontinue (exemple: tube dchargegazeuse). Un limiteur empche la tension de dpasser une valeur prdtermine et prsente une caractristiqueintensit/tension continue (exemple: diode zener).Ces composants protgent les quipements contre les surint

19、ensits/surtensions de brve dure en limitant la tension et endtournant le courant. Ils sont branchs en parallle avec lquipement protger.Les dispositifs de protection contre les surintensits sont classs en deux catgories: avec ou sans rarmement. Cescomposants protgent lquipement contre les surintensit

20、s de longue dure. Ils ouvrent le circuit ou attnuent lintensitpar une forte augmentation de leur rsistance lectrique. Ils sont branchs en srie avec lquipement ou les lments protger.Les lments de protection hybrides comportent plusieurs composants intgrs en sous-ensembles et ont des fonctions deprote

21、ction plus complexes. Selon leur conception, ils sont monts en parallle, en srie ou en srie-parallle.Les dispositifs disolement sont galement classs en deux catgories: isolateurs optiques et isolateurs lectriques. Onrecherche ici une sparation galvanique parfaite entre deux parties dun circuit, afin

22、 dassurer une isolation lectriquetotale des quipements fortement exposs.Les Tableaux 1 et 2 rsument les caractristiques des composants de protection contre les surtensions/surintensits.TABLEAU 1/K.36Caractristiques des dispositifs de protection contre les surtensionsTABLEAU 2/K.36Caractristiques des

23、 dispositifs de protection contre les surintensitsLes dfinitions des diffrents composants sont donnes dans les Recommandations K.12, K.28 et K.30.Dispositif(mode defonctionnement)TempsderactionPrcision,tensionTolranceimpulsionnelleen intensitStabilit dela tensionlimitedi/dtmaxCapacitModedinterventio

24、nnormalDure de vie la valeurdimpulsionnominaleParafoudre gaz(commutation)0,1 m s 20% TrsbonneMoyenne kA/m s 1 pF CircuitouvertEleveDiode thyristor(commutation)0,1 m s 2% Bonne Bonne 30 A/m s 100 pF Court-circuitEleveVaristance oxyde mtallique(limitation)1 ns 20% Bonne Moyenne kA/m s 500 pF Court-cir

25、cuitPeu leveZener(limitation)100 ps 2% Faible Bonne 30 A/m s 1 nF Court-circuitEleveDispositif(mode defonctionnement)RsistanceTemps deraction 1 ATensionadmissibleStabilitde larsistanceIntensitadmissiblependant1 secondeCapacitModedinterventionnormalDurede vieCramique, PTC( rarmement)5-50 W 2 s 650 V

26、Moyenne 3 A 500 pF CircuitouvertElevePolymre, PTC( rarmement)2-20 W 2 s 650 V Mdiocre 10 A 1 pF CircuitouvertEleveFusible (sansrarmement)100 mW 5 s (fusiblede 350 mA)NonapplicableBonne Selonspcifi-cation CircuitouvertBobinechauffante (sansrarmement)1-20 W 10 s 650 V Bonne 5 A Court-circuitRecommanda

27、tion K.36 (05/96) 35 Origine des surtensions et des surintensitsLa Recommandation K.11 classifie comme suit les sources de chocs lectriques: chocs directs de foudre; chocs de foudre au voisinage; induction produite par les courants de dfaut circulant dans les lignes lectriques, y compris les lignes

28、detraction lectrique; contacts directs avec des lignes de distribution de rseaux lectriques; lvation du potentiel dans le sol.Dautres sources sajoutent aux menaces ci-dessus: transitoires rapides dues des dcharges lectrostatiques et des rafales dnergie associes lacommutation de courants; chocs compo

29、sites dus des courants de foudre et des courants alternatifs conscutifs.6 Stratgies de protection des systmes de tlcommunicationIl est important, pour les constructeurs et exploitants de systmes de tlcommunication, de prendre en considration leniveau de protection contre les surtensions au dbut de l

30、a conception. En gnral, lorsque lon ne tient pas compte decette ncessit de prvoir des dispositifs de protection contre les surtensions/surintensits, on sexpose dimportantesdpenses ultrieures, lorsque lon saperoit quil faut prvoir des mesures de protection complmentaires, aprs la miseen service des n

31、ouveaux quipements.Il existe plusieurs stratgies de choix des dispositifs de protection en fonction des caractristiques lectromagntiquesprvisibles des locaux, mais galement en fonction de certaines considrations dordre pratique. Les installateurs, commeles utilisateurs, pourront avoir intrt adopter

32、des quipements de bureau mobiles, dots de dispositifs de protectioncomplets et intgrs, capables de rsister aux fortes perturbations provoques par la foudre. Ainsi, la question de savoirsi des mesures de protection ont dj t prvues au niveau de linterface du btiment ou du cble dquipement naurapas dinc

33、idence.Il faut prvoir, dans le cas dinstallations permanentes dquipements de tlcommunication, la fourniture des lments deprotection au niveau du cble darrive dans le btiment ou larmoire technique considre, ou tout au moins la possibilitdinstaller de tels dispositifs. Les SPD primaires installs au ni

34、veau du rpartiteur principal ou des blocs terminauxdistincts auront pour fonction de dtourner les crtes dintensit, de charge ou dnergie spcifique. Ces dispositifspourront tre des composants simples ou des dispositifs hybrides ou double entre plus complexes.Il est toujours ncessaire davoir lesprit la

35、 protection contre les transitoires lectriques rapides (EFT) (electrical fasttransients) et les dcharges lectrostatiques (ESD) (electrostatic discharges).En ce qui concerne les surcharges se manifestant sur les lignes entrantes, la protection des centres de commutation, desinstallations distantes, e

36、tc., peut dans certaines conditions tre assure par des SPD primaires de haute qualit auxcaractristiques de protection bien dtermines, pour autant que lquipement de tlcommunication soit install dans unlocal parfaitement isol des champs extrieurs et sans aucune source de perturbation interne. Lavantag

37、e dune telleconfiguration rside dans le fait que les nouveaux quipements ou composants qui seront ultrieurement installs dansles mmes armoires nappelleront pas dessais additionnels.Les Recommandations K.20, K.21 et K.22 applicables aux quipements des centres de commutation et aux quipementsinstalls

38、chez labonn supposent une certaine robustesse intrinsque de lquipement proprement dit. Le niveau derobustesse est dtermin en fonction des exigences dfinies dans ces Recommandations. Il est possible, dans ce cas,dignorer la ncessit de fournir des SPD primaires. Toutefois, les circuits lectroniques do

39、ivent tre fournis avec deslments de coordination de la protection du ct de la ligne. Ainsi, lutilisateur peut choisir dutiliser lquipement dansdes conditions denvironnement lectromagntique plus difficiles, imposant une protection primaire. Voir galement laRecommandation K.11. Les Recommandations K.2

40、0 et K.21 donnent des informations dtailles concernant lacoordination de lutilisation de composants de protection.4 Recommandation K.36 (05/96)7 Caractristiques lectriques souhaitables7.1 Fonctionnement normal du dispositifLes SPD auront un effet ngligeable sur les caractristiques de transmission, d

41、e signalisation et de commutation dusystme dans le cas de fonctionnement normal.Les dispositifs capacitifs de protection contre les surtensions, par exemple les varistances, doivent tre assortis avec soinafin dviter des dsquilibres.Les SPD choisis seront transparents en ce qui concerne tous les sign

42、aux de transmission, de sonnerie et dalarme et latension dalimentation du rseau de tlcommunication.Il faudra prvoir, pour ce qui est des valeurs maximales des signaux de transmission et des tensions dalimentation, unemarge de fonctionnement tenant compte du comportement des SPD dans la totalit de li

43、ntervalle des tempratures defonctionnement de lquipement protger.A la tension continue du systme, qui est normalement de 48 V, le SPD ne chargera pas le systme fonctionnant auxlimites suprieures de temprature et damplitude du signal. Certains des services numriques spciaux en coursdintroduction prse

44、ntent des tensions continues largement suprieures 48 V, et il faut en tenir compte si un dispositifde protection doit tre conu pour tre utilis dans toutes les situations.Dans les cbles paires mtalliques limmunit aux perturbations externes dpend de la symtrie du systme par rapport la terre. Cette sym

45、trie ne doit pas tre altre par des valeurs leves et instables de la capacit du SPD. La capacitdes varistances et des diodes zener est fonction de la tension continue applique au systme. Une bonne symtriencessite donc des valeurs prcises et stables pour les composants rsistifs utiliss en srie comme d

46、ispositifs decoordination et de limitation dintensit.Un SPD sera capable de revenir ltat de repos aprs des transitoires ou des surtensions 50/60 Hz de dure limite. Ceparamtre est exprim par le courant de maintien dans le cas dun SPD semi-conducteurs ou par la tension dextinctionpour un parafoudre ga

47、z. Le niveau du courant de maintien doit tre dtermin pour le cas le plus dfavorable, tensioncontinue maximale et pour diffrentes charges de circuit. On tiendra compte galement du courant maximal pouvant trefourni la ligne par lquipement considr.Les SPD doivent rpondront aux exigences climatiques spcifies pour lapplication prvue. Une attention spciale seradonne aux SPD installs dans des cabines techniques extrieures pouvant tre soumises des variations extrmes detemprature et dhumidit. En effet, une mauvaise isolation thermi