1、ICS 33050M 30 Y口中华人民共和国通信行业标准lDR 2059-2009雷电在通信网络和信号网络上的预期浪涌Expected surges on telecommunications and signalling networksdue to lightning200912-11发布(ITU二T K67：2006MOD)2010-01-01实施中华人民共和国工业和信息化部发布目 次YDT 2059-2009前言II1范围-12规范性引用文件l3术语、定义和缩略语14参考配置35防护措施46雷电引起的预期浪涌(信号线路一信号线路)5附录A(资料性附录)雷击建筑物本身或附近引发的建筑物
2、内部感应浪涌ll附录B(资料性附录)线路附近的雷击对通信线路感应的浪涌：充分导电土壤一17附录C(资料性附录)雷击建筑物本身或附近而在建筑物内部产生的浪涌：基于经验的方案和结果20II刖 舀本标准修改采用玎UT K67：2006进行制订。本标准相对于rru坷K67：2006主要变化如下：规范性引用文件中删除了部分本标准中没有引用的标准；合并了名词术语和缩略语的章节：本标准的附录A、附录B对应的nuT K67的附录为规范性附录，本标准中为资料性附录。本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准的附录A、附录B和附录C为资料性附录。本标准起草单位：工业和信息化部电信研究院。本标准主要起草人：孙向前
3、、陆冰松、夏丽娇。雷电在通信网络和信号网络上的预期浪涌YD厂1。2059-20091范围本标准规定了由于雷电在交换局、用户楼宇和远端节点等建筑物内外的通信接入网络和信号线路各过渡点造成的预期浪涌(过电压和过电流)。本标准的目的在于研究雷电电流作为一种损伤源，其过电压和过电流对使用金属导体的通信和信号网络产生的影响，向这种影响又取决于作为研究对象的线路(见316)遭受雷击的部位。本标准的预期浪涌是按作为每类(sl、&、S3和S。)损伤源(见316)的浪涌保护水平函数(SPL，见317)的峰值和波形确定的。预期浪涌的波形被假设为按其波前时间(孔)和半峰值时间(疋)描述的双指数。本标准对旨在线路安装
4、地点抗预期浪涌电流的保护措施(如浪涌保护器)的有效性进行评估。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GBT 217141_2008 雷电防护第l部分：总则rruT雷电手册，第十章(】995) 在通信用户线缆上测得的过电压和过电流rruT建议书K47(1200) 金属导体通信线路对直击雷的防护3术语、定义和缩略语3 1术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3 1 1雷
5、电造成的危险浪涌电压dangerous surge voltage due to lightning浪涌电压峰值UD大于或者等于设备或通信线路导线绝缘体所能承受的最大浪涌电压。3 1 2等效衰减半峰值时间(瓦) equivalent decay time to half value(72)脉冲电压或电流的半峰值时间(T2)是该电压和电流自其有效起始点至降至半峰值的最初瞬间所用的时问段。脉冲电压或电流的有效起始点是该电压或电流达到峰值的30或10之前的瞬间(分别在03或01兀)。313波前时间或上升时间(L) fronttime or risetime(71)脉冲电压的波前时间或上升时间n，被定
6、义为脉冲达到峰值的30和90的两个瞬间的间隔时间的167倍。YD32059-2009脉冲电流的波前时间乃i被定义为脉冲达到峰值的10和90的两个瞬间的间隔时问的125倍。314雷电防护水平(LPL)lightning protection level(LPL)一组雷电电流参数数值，用于确定对表现为雷电电流的损伤源的保护水平。注：雷电防护水平被用于根据一组有关雷电电流的参数r设计雷电保护组件(如导线截面、金属片厚度、SPD的电流容量和与危险放电的间距)，并确定模拟雷电对这些组件造成的影响的测试参数。GBT21714 1标准采用T4种雷电防护水平(I至lV)，并为每个LPL设定了一组最大雷电电流参
7、数(表1)。315峰值(昂)peak value(郑)浪涌电压，电流峰值()被定义为在浪涌过程中观测到的最大值。316损伤源source of damage损伤源取决于对作为研究对象的线路的雷击部位：损伤源s，在通信或信号线路进入的建筑物(交换局、用户楼宇和远端节点)上的雷闪；损伤源52在通信或信号线路进入的建筑物(交换局、用户楼宇和远端节点)附近的雷闪；损伤源s厂在进入建筑物(交换局、用户楼宇和远端节点)的通信线路上的雷闪；损伤源s一在进入建筑物(交换局、用户楼宇和远端节点)的通信线路附近的雷闪。317浪涌保护水平(SPL) surge protection level(SPL)作为损伤源的
8、雷电电流在通信网络各点引发的预期危险浪涌电压或电流的峰值和波形。318波前陡度，或上升速度(S) steepness of the front。or rate of rise(S)波前陡度，或上升速度(s)是电压或电流的平均导数，可由峰值拓和波前时间蜀的比率决定：s音 319浪涌surge对电气或电子电路的瞬态电磁干扰。3110雷电引起的浪涌surge due to lightning任何一种电磁(阻性、感性和容性)耦合引起的浪涌。注：它具有以下5个参数特征：峰值、波前时间(TO、半峰值时间乃(或时间参数TILT2)、陡度和单位能量。3111浪涌保护器(SPD) surge protectiv
9、e device(SPD)当浪涌使一个或多个特定端13的电压超出预定水平时，对电压加以限制的设备。2注1：SPD是保护电路和支架的组合。注2：可以加入次级功能，如限制终端电流的限流功能。注3：保护电路通常配备至少一个非线性限压浪涌保护组件。3-2缩略语以下缩略语适用于本标准。BN Bonding Network 连接网络CBN Common Bonding Network 公共连接网络E Exchange 交换局GDT Gas Discharge Tube 气体放电管LPL Lightning Protection Level 雷电防护水平MDF Main Distribution Frame
10、 总配线架NT Network Termination 网络终端RBS Radio Base Station 无线基站S Subscriber 用户SPD Surge Protective Device 浪涌保护器SPL Surge Protection Level 浪涌保护水平YD门2059-20094参考配置图1显示了配有金属对称导线的通信线路的参考配置，从中可以看到参考节点以及它们之间的电缆段。对图1所示过渡点的说明如下：过渡点L：过渡点E：过渡点P过渡点C：交换局内设备接口与外部电缆之间的过渡点；交换局的入口，如总配线架(MDF)：纸质绝缘和塑料绝缘埋地电缆之问的过渡点埋地电缆和架空电
11、缆之间的过渡点：图1 参考配置YDT 2059-2009过渡点D：屏蔽和非屏蔽架空电缆间的过渡点；过渡点s：用户楼宇的入口；过渡点A：用户楼宇内设备接口与外部电缆之间的过渡点过渡点M：交换局内设备接口与内部电缆之间的过渡点；过渡点I：用户楼宇内设备接口与内部电缆之间的过渡点。5防护措施5 1固有保护使用具有适合的介质强度、载流容量和阻抗的设备，以便它能经受住所应用的条件(即设备固有抗力特性)，以保护设备并限制其受损的风险。YD厂r 950、K45IIYDT 870为分别安装在交换局大楼、接入网和用户楼字等不同地点的通信设备确定了抗力要求。从雷电保护的角度而言，这一抗力可使设备承受大多数邻近线路
12、的雷电引发的浪涌(见64)。由于这类浪涌最为常见，根据风险评估的结论，附加保护措施(初级保护)仅用于处于暴露环境中的设备。52初级保护使用初级保护可防止过多能量进入通信和信号设备(如设备和导线绝缘体)的易损部分。因此，应配备充分的初级保护，并适当选取其特性。初级保护的有效性取决于其(为限压设备、GDT)传导浪涌电流的能力，或(为限流设备、熔丝)承受浪涌电压的能力。表l给出了作为雷电防护水平(LPL)函数的、用此确定浪涌电压和电流最大值的雷电参数。浪涌电压和电流的最大值是与下述浪涌保护水平(SPL)相关的：SPLI=O0l、SPLII=0 02和SPLIII=o05，以此给出了危险浪涌电压或电流
13、高于或等于相关峰值的概率值。表1依照LPL确定的雷电参数的最大值LPL当前参数 符号 单位 1 II III IV(99) (98) (95)峰值电流 kA 200 150 100短时间雷击电荷 05hon C 100 75 50首次短时间雷击单位能量 WR kJ，Q 10 000 5 625 2 500时间参数 丁1，疋 psllas 101350峰值电流 ，口 kA 50 37 5 25后续短时间雷击 平均陡度 dldt b恤S 200 150 100时间参数 rl，T2 Itslas 0 251100长时间雷击电荷 Qlon2 C 200 150 100长时间雷击时间参数 氏。 O 5雷
14、闪 雷闪电荷 Qn曲 C 300 225 15053等电位连接、接地和屏蔽使用可提供等电位连接、接地和屏蔽的安装技术，可减少雷电与通信线路之间的耦合。在线路受到直接雷击或邻近雷击时，建筑物的CBN和设备BN会分散雷电电流，为内部线路提供屏蔽。全环形屏蔽或导管可以起到减少电压和电流与通信线路耦合的作用。转换阻抗是电缆屏蔽效率的主要参数，对于雷电频率的固体屏蔽而言，它大约等于屏蔽体直流电阻。4YD，I 2059-2009初级保护与等电位连接以及接地措施相结合，可为设施形成一道电磁屏障，减少外部电磁干扰对设施的渗透。6雷电引起的预期浪涌(信号线路一信号线路)61 对建筑物的直接雷击(损伤源S1)：雷
15、电电流通过通信或信号线路进入建筑物(交换局、用户楼宇和远端节点)直接击中建筑物的雷电电流既流入建筑物的接地系统，也流入建筑物的入局用户线之中。因此，部分雷电电流直接或通过浪涌保护器(sPD)进入与之相连的通信或信号线路的电缆护套或电缆导线，因为电缆也是进入建筑物的用户线之一。表l给出了短雷击的作为入选LPL函数的雷电电流参数。所以，进入通信或信号线路的雷电电流，是以10350s波形和峰值，f来描述的。可以大致假设，50的雷电电流(I)流入接地端子系统，剩余的50电流由n个进入建筑物的用户线分担。如果进入建筑物的通信或信号线路未加屏蔽或没有通过金属管，线路的每根111导线都承载等量()的峰值雷电
16、电流，并可以通过以下算式表示：忙05_。1p 无屏蔽线缆oFi焉 尢_I并敝甄现 (2)对于在建筑物入口处进行等电位连接的屏蔽入局线路(或通过金属管的线路)，进入各m导线的电流峰值()可表示为： ，f_害黑有屏蔽线缆“一nX(mX足X) 力眦础跏 (3)上式中：R。=屏蔽或者金属导管单位长度的欧姆电阻R。=导体单位长度的欧姆电阻若电缆未加屏蔽，导线与主接地端子(MET)之间的开路电压大体与接地电阻和流向接地网络的雷电电流乘积成正比。如果电缆有屏蔽，导线与连接电缆屏蔽的MET之间的开路电压，大致与屏蔽电阻和流过屏蔽的雷电电流乘积成正比，且受到线芯至屏蔽(女nSkV)的击穿电压的局限。在屏蔽问续接
17、地的情况下，屏蔽电流会随自雷击点的向外传播而衰减。浪涌沿电缆的传播会导致散射和衰变期的延长。即使考虑到电极附近地面可能出现的电离作用，在无保护的情况下，由此产生的电压有可能高到足以启动初级保护，或击穿导线的绝缘体。因此没有考虑计算峰值电压的详细程序。这对于无屏蔽和有屏蔽两种通信线路都适用。62对建筑物附近或建筑物本身的雷击(损伤源s1或s2)：建筑物(交换局、用户楼宇和远端节点)内部通信或信号线路中的感应浪涌。对建筑物附近或建筑物本身的雷击，会因为雷电电流(didt)的时间导数，将共模浪涌电压感应到建筑物(交换局、用户楼宇和远端节点)内的通信或信号线路之中。以下公式给出了感应开路电压的峰值o：
18、YD厂r 20592009。：LMX五di=LMx鲁 (4)上式中：L。=感应回路与雷电电流之间的互导；，=雷电流峰值：T=雷电电流的波前时间雷电电流参数是图1给出的作为被选LPL函数的平均陡度(didt)，该陡度是由峰值(厶)和后续雷击(最坏情况)的波前时间(丁1)(见38)的比率得出的。预计感应开路电压波形的持续时间Ck体为几个“s，如29s至10ps)很短暂，其波前时间也与后续雷击(如O25 ps)的波前时间相似，正如附录C介绍的采用触发雷电向回路感应电压的测量所示。如果忽略了回路线的欧姆电阻(最坏情况)，估计短路电流(k)峰值会如下式所示：如遵堕 (5)SCr 马Kk粤如Ls(6)上式
19、中：k；感应回路的自感就短路电流(k)而言，雷电电流参数是表I中作为被选LPL函数的首次雷击(最坏情况)的峰值(厶)。其波形是雷电电流(见附录C)的波形，因此在最坏情况下，它被描述为103509s波形。表2报告了针对不同SPL值的后续雷击引发的开路电征(Vo。)峰值，以及首次雷击引发的短路电流(。)。如附录A(A 2和A3)所示，这些是为无屏蔽建筑物或楼内回路面积达50 m2(=5 m；e=10 m)的未屏蔽回路算出的估计值。表2直击建筑物(S1)和通信线路(S3)本身和建筑物(s2)附近的雷电对通信信号线路不同节点的各条导线造成的预期开路电压和短路电流直接雷击到建筑物，损伤源(s。) 雷击到
20、建筑物附近损伤源(岛) 雷击到通信线缆上损伤源(s，)节点L、A、M和1(注1) 节点L、A、M和J(注】)节点E和S 节点L、E、P 节点C、D、S、A(仅限1条下导线)(见表A 2) (见表A1)(部分直雷击 (后续雷击 (初次雷击 (后续雷击 (首次雷击 (部分直雷击 (部分直雷击SPL 产生的感应 产生的感应 产生的感应 产生的感应电流) 电流)电流)电压) 电流) 电压) 电流)波形：10，3509s 波形：10，350 gs 波形：1N3509s(1ea) 波形：02529s 波形：1035眦s 波形：O 25，29s 波形：101350邮 (kA) (kA)(kV) (kA) (
21、kV) (kA)I 公式(2)和(3) 250 6 5 01 0 50(注2) 公式(12)和(14)II 公式(2)和(3) 190 45 3 5 007 0 50(注2) 公式(12)和(14)IIl 公式(2)和(3) 125 3 2 2 O 05 0 50(注2) 公式(12)和(14)注I：计算条件；未屏蔽建筑物：未屏蔽感应线路：回路面积：50m2(=5m；P=10 m)；回路导线半径：o 5mm。注2：公式(12)或(14)可用于特殊情况。设线路对地的击穿电压等于100kV，而且线路在兴趣点对地短路6YD厂r 2059-2009对于具有不同回路但相同回路长度(P)区域的感应线路，表
22、2所示的浪涌电压值必须乘以下述系数(缸)：Kr=A50(A是以m2计算的回路面积) (7)随后公式(5)对短路电流(L。)进行估算，计算出新回路的自感(Is)值。以下公式给出的系数凰3可以降低表2YO出的屏蔽线路的浪涌电压值；gs3=grX丘。 (8)其中：鼯杀 上式中：K。=通过以下公式给出的导线和屏蔽之间的电压：K；=R。 (10)分别把。和厶。代入公式(4)和(5)中，公式(8)变为：RL墨；=_2(LsR)TI (11)上式中：Ks。=与屏蔽相关的屏蔽系数值(凡为以Q计算的屏蔽电阻j注：公式(10)可用于管型护套。对于编织护套，这是一个近倒值。鉴于感应浪涌电压和回路电感的值各不相同，可
23、以估算出用于不同回路面积的浪涌电流值(见A2和A3)。63 对通信或信号线路的直接雷击可能出现以下两种情况：(a)雷击点远离建筑物；(b)雷击点邻近建筑物。在这两种情况下，进入通信或信号线路的雷击电流，都可以用10350邮波形和矗峰值加以描述。如忽略传播效应，可假设网络不同地点的预期电流同为10，350 gs波形(交换局、用户楼宇或远端节点)。在情况a中，可用两倍的线路接地击穿电压除以线路浪涌阻抗(如2X 100kV400n=500A)，得出最坏情况下的线路总峰值电流；这种最坏情况与LPL I事IV无关。然而，如果线路得到屏蔽而且屏蔽间续接地，便可适用情况b的分析。在情况b中，必须考虑到通信网
24、络的雷电电流双向分流和对地绝缘击穿的情况。大致可以假设，50雷电电流(L)接地，其余50的电流在密集的”个引入线之间双向传播。如果通信或信号线路未屏蔽或未通过金属管敷设，线路的m根导体中的任何一个导体将承载等量(矗)雷电电流峰值，可估算为：O 25X，忙五丽2 未屏蔽线路 (12)当，l=1或2；后一种情况可能适用于通信和电力线路同杆密集部署的情况。7YD厂r 2059-2009公式(12)给出的值等于或低于下述值：8S(kA) (13)上式中S是通信和信号导体的横截面积(以mm2为单位)。对于在建筑物入口处进行等电位连接的屏蔽(或通过金属管敷设)入局线路，进入各m导体的电流峰值(10可表示为
25、：025，。R肛i磊粕屏蔽线路(14)上式中：R。=屏蔽或者金属管道的单位长度的欧姆电阻咫=导体单位长度的欧姆电阻导体和屏蔽之间的开路电压大体与屏蔽电阻产品和流经屏蔽的雷电电流部分成正比，但受到连接屏蔽的线芯导体击穿电压(如5kV)的局限。当屏蔽间续接地时，屏蔽电流会随自雷击点向外传播而衰减。浪涌沿电缆的传播会导致散射和衰变时间的延长。就交换局大楼而言，雷电通常击中远离建筑物的架空线路(少量线对)。表2所列的数值可用于这种情况。上述公式(12)、(13)和(14)可用于特殊情况。对于用户楼宇而言，最坏情况通常在雷击点接近建筑物时出现。出现这种情况时，可以使用通过上述公式(12)、(13)和(1
26、4)估算出的值。64邻近通信线路的雷闪641概述不同国家开展的几项调查，研究了通信网络某些过渡点的预期雷电浪涌电压和电流的峰值，并在雷电手册第10章中报告了这些调查的结果。附加防护措施(初级保护)幽使用，仅限于“处于暴露环境中的”设施，并且是通过风险评估估算得出的。图2显示了本标准假设的最坏感应情况，图中雷闪的位置与线路终端呈等距离，在通信线路的X点上，即6m(=6)高架空线路的所在地。在中间点和线路端点对预期危险浪涌电压和电流进行了估算。电信线路o(卜_o1|雷闲的位置 X图2 对线路附近的雷电引发的浪涌进行评估的参考配置(最坏情况)SPL定义为：一哿，上式中：魄PL=根据SPLJ盘择的相应
27、电压；8YDT 2059-2009Ur=为连接线路的设备或线路导体绝缘确定最低抗雷击电压电平的参考电压(低于UsPL)。Nt(u)=可感应等于或高于电压u的雷击的总数。附录B报告了位于充分导电土壤上方的未屏蔽和屏蔽架空线路的T和UsPL计算结果。附录B还提出了与危险浪涌电压相关的短路电流的估算方式。642计算值(充分导电土壤)表5针对不同SPL，报告了未屏蔽架空线路过渡点P、C和D(接近中间点)的预期危险浪涌开路电压和短路电流的峰值。浪涌电压和电流的波形会根据雷电电流的特性(波形、峰值和速度)、雷击和线路之间的距离以及线路特性(接地连接、屏蔽等)的不同，而显现巨大差异。在雷电电流固定不变和线路
28、无屏蔽的条件下，延长雷击和线路之问的距离，会降低感应电压和电流并延长波形。此外，对线路加装屏蔽也会降低感应电压和电流并延长波形。对于表1研究的雷电电流而言，回击速度等于130mlas，而感应电压与备选的SPL范围(如00l至005)相当，未屏蔽线路上的感应电压和电流波形，可表示为一个8209s的指数波。由于屏蔽线路的峰值较低且波形较长，107001as双指数波则更具代表性。注：未屏蔽架空线路的820ps波形是利用GBT 21741 1：2008计算出来的，并假设回击速度为130州舢。屏蔽线路的波形被假设为与测量结果相吻合。64 3测量值(非充分导电土壤)多个国家已对接入网络中出现的浪涌电压和电
29、流进行了测量，并通过雷电手册第lO章报告了测量数据。表3对这些数据做了归纳。实地采集的这些数据，来自由埋地和架空混合屏蔽线路段以及靠近客户的小段未屏蔽线路段(客户引入线)构成的线路。大多数数据是在交换局和用户端测出的。表3中的电压Ue是交换局端测出的线对与屏蔽之间的电压，i。是相关的短路电流，以是线对和客户端接近之间的开路电压，而i。则是相关的短路电流。表3在交换局和用户端测量的开路浪涌电压和短路浪涌电流交换局端 用户端概率仉(V) i。(A) 以(V) i。(A)00l 860 17 2300 23002 680 13 1640 16005 480 8 1020 10假设屏蔽电阻R。=5Q，
30、邻近客户的接地屏蔽的接地电阻R。=40Q，埋地部分的浪涌阻tLz=looQ，而架空部分Z=400Q，便可估算出以下口。=005和口。=O1的数值。鉴于已有了这些屏蔽系数值，就可以从测量数据中估算出交换局端(Ur=50V)和用户端(UR=150V)的截断分布。表4报告了作为SPL函数的浪涌电压和电流的危险峰值。表4在交换局和用户端测量的开路危险浪涌电压和短路浪涌电流交换局端 用户端SPL以(V) i。(A) 以(V) k。(A)I 1000 20 3500 35lI 750 15 2500 25III 500 10 1500 15表5也列出了这些数值。9表5线路附近雷闪(s4)对通信或信号线路不
31、同节点的各条导线造成的预期开路电压和短路电流邻近通信或信号线路的雷击(最坏情况)损伤源节点L、E、P 节点L、E、P和C 节点D、S和节点D、S和A节点L、E、P和c 节点D、S和A和C(算出的 A(算出的(测出的) (测出的)rk=005) 仇=0、1)SPL 线路构成：埋地屏蔽(EC节点)、架空屏蔽(cD节点)和架空来屏蔽未屏蔽线路(注)(CS节点)线段感应电压 感应电流 感应电压 感应电流 感应电压 感应电压 感应电流 感应电压 感应电压 感应电流820us 820ItS 820 us 820Its 10700 kts 10700 Ixs 10350 gs 10700 gs 10700
32、its 10350 us(kV) (A) (kV) (A) (kV) (kV) (A) (kV) (kV) (A)I 44 110 64 160 l 1 20 64 3 5 35II 23 60 34 85 0 75 O8 15 3 4 2 5 25IH 10 25 14 35 0 5 06 10 1 4 15 15注：计算条件：架空线路和充分导电土壤10附录A(资料-眭附录)雷击建筑物本身或附近引发的建筑物内部感应浪涌A1概述雷电浪涌是以其波形和峰值为特征的。附录C显示了根据一实验设施中的测量结果得出的这些感应浪涌电压的波形。A2和A3分别对雷电击中建筑物附近或建筑物本身的情况，分别估算出在
33、回路中感应的开路电压(。)和短路电流(。)。A2雷击在建筑物附近公式(4)可用于计算邻近建筑物的雷击在回路中感应的开路电压(Vi。)峰值，其互感系数(LM)可用以下近似公式表示(假设入射磁场是平面波)：LM=02rlXKs xhxlnl等卜， 队-。上式中(图示见图A1)：h=回路的宽度和高度(m)：e=回路的长度(m)：，=雷电通道至建筑物墙体的距离(m)；d=回路距离建筑物墙体的距离(m)；”=012W=建筑物屏蔽(LPZl的屏蔽)的屏蔽系数，其中w5m是格栅形空问屏蔽的网带宽度；蜒=屏蔽系数，其中考虑到电缆屏蔽效应；厶。=后续雷击峰值(表1)(kA)；T1=025=后续雷击的波前时间(表
34、1)(LLs)。图A1 雷电击中建筑物附近YD厂r 2059-2009如果对线路的欧姆电阻忽略不计(最坏情况)，可用公式(5)或(6)估算短路电流(k)，其中以u H为单位的回路自感(Ls)，可用下列公式的计算：b=08e2+208x(e+h)+04xe2xh厂 +O4xhx 1nIP+2xe(A2)上式中：r=回路线路的半径(m)。在回路内部感应的预期危险浪涌电压可由公式(4)估算出，根据SPL的定义：肚筹等 c们，上式中：UsPL=和已选定的SPL相对应的电压：U。=参考电压(低于USPL)，用于为与线路连接的设备及线路导体绝缘的最低限抗雷击电压电平；T(u)=可感应产生等于或高于U的电压
35、的雷击总数。雷击总数Nr(可表示为(图示见图A2)。图A 2对邻近建筑物的雷击在回路内感应的浪涌进行估算的参考图形2Nr=4gj Jp(i)diXc。s0Xd0XzXdx (A4)R O，上式中：Ng=地面落雷密度(雷击km2-年)；R=自回路算起雷电不致直击建筑物的最小距离(R；3H+2)(见图A1)：P(i)=雷击电流的概率函数；注1：正如rruTK47中所示，P(f)=10-z e(柚其中i0，提雷击电流峰值，当i20kA，a=4 605和D=00117当f20kA口=5 063和b=00346。12rI1，l口=回路与连接雷击与回路的直线之间的角度；X=雷击与回路中心点之间的距离；=公
36、式(4)给出的可在回路中感应电压u的峰值雷击电流。鉴于多数雷击都会距建筑物有一段距离，因此，旧P，因此在【廿耐押)，公式(A】)可以被写为：LM=0 2xvlxKsh。上!兰!【，+d J 工若zd，并且w是如下常数：w-o2x 7墨xhe、Dn 2059-2009够埘)】eif+a)中(A5)(A6)将公式(A4)积分的结果插入公式(A3)，再进行代数操作，就得出如下公式：一(剖2舞期器渊娠和吣c一(毒浍2丽(C2面XUs可vL+屙1)ex再p(a2雨-C2币XUsvL)IUR和魄。， c枷(剖2聚怒卷粒嚣群昧和吣。 (A9)注2：这里有三个公式，即(A 7)、(A 8)和(A9)，而不是一
37、个公式其原因是i；20kA的函数p(f)有一个断点(见注1)；上式中：巩fM_三!旦 (A10)RTlC1-竖 (A11) 。G：1211堕 W。=(+z呱一2。等一等e砸n。一z，=s2m(A12)(A13)al=4605；bl=O0117；a2=5063和62=O0346均为P(i)参数。在(A7)至(A9)的公式中，UsPL和昧都是以kv计算的。在Ro时，达到了印L的极限条件。此时， (A7)至(A9)的公式简化成公式(A14)所示的简单形式，其中uSP啦立于回路规模和口(f)参数。s肚l盏j c表A1和A2显示的是在基于方程式(A7)到(A9)时，不同的SPL值、UR、回路和建筑物规模
38、的不同数值设定的魄PL值。YDT 2059-2009同样的原理也适用在回路中感应短路电流。由此生成的公式与(A7)至(A9)的公式相似，但其中电压U”UsPL和ULM应换成电流最、尽PL和乜M，并对(A 10)至(A12)的公式做如下修改：lM：i20_。W(A15)虹”而 一 刍兰生兰刍L12 Wb2RL8c22面一(A16)(A17)在计算表A1和A2的值时，曾认为函数p(f)适用于首次雷击。正如表1所示，后续雷击与首次雷击的分布相同，但电流要除以因数4(如首次雷击的200kA相当于后续雷击的50kA等等)。所以，由于函数P(i)被用于计算(A7)至(A9)的公式，计算UsPL所用的后续雷
39、击的波前时间则乘以4，如乃=1 ps，以补偿电流大小之差。魄，。和s，。的值是为后续和首次雷击分别计算出来的。表A1 邻近建筑物的雷击在建筑物内25 m2 NNeogtt,l电压和浪涌电流的峰值建筑物规模(m)SPL L25 H 50(火型建筑物) L=15一日=5(小型建筑物) L0 H 0(无建筑物)UsPL(V) 厶PL(A) 地PL cV) sPL(A) UsPL(V) sPL(A)I 2520 6】 4630 】12 5000 121II 2100 51 3390 82 3540 86IIIIV 1610 39 2200 53 2240 54注：计算条件：h=25m；=10m；r=0
40、5mm f厶=41 29H)；_=1；丘=1表A 2邻近建筑物的雷击在建筑物内501712回路中感应的浪涌电压和浪涌电流的峰值建筑物直径(m)吼 L25 H 50(火型建筑物) L=15一H=5(小型建筑物) L0 H 0(无建筑物)UsPL(V) isPL(A) UspL(V) sPI(A) UsPL(V) ISPL(A)I 3370 64 4890 93 5000 951i 2690 5l 3500 67 3540 68IlliV 1920 37 2230 43 2240 43l注：计算条件：=5m：P=10m；r=05mm(工。=5249H)；_= ；墨=l可利用公式(A2)算出用于不同
41、同路规模的以时I计算的电感值(Ls)。表A3显示了利用公式(A2)算出的用于不同回路规模的部分结果。表A 3用于不同回路规模的以uH计算的电感值(k)一cm，e=20m e=10mr=0 5mm r=0 5mm25 75 3 54 6 41 2 29 705 564 37 5 28 7 191005 369 184 18 5 9 20025 31 3 12 9 15 7 644YD厂r 2059-2009A3对建筑物的雷击假设雷电直接袭击到建筑物，可以考虑下面三种情况：(1)受到装有独立避雷针的LPS防护的建筑物(例如天线保护附近的无线基站(RBS)：(2)受到四周布设引下线的网状LPS防护的
42、建筑物；(3)受到网带宽度W5 ITI的格栅形空间屏蔽(LPS)防护的建筑物。在前两种情况下，在内部结构回路中的开路感应电压(。)可以由方程(4)进行计算，互感系数LM由以下公式给出：rd+e、LM20 2。礅Ksxhxlnl丁JuH (A18)上式中(图示见图A3)：h=回路高度(m)；P=回路长度(m)；d=引下线和电流回路间的距离(m)；墨=考虑引下线分担电流的凶素；蜒=考虑电缆屏蔽的屏蔽效应的屏蔽因素；厶。=后续雷击的峰值(表1)(kA)；T1=O25=后续雷击的波前时间(表1)(邮)。H_曼卜 H， 。剑一l。 回路0r 、 1_|图A 3对建筑物的直接雷击：配备一条或多条引下线的L
43、PS对于LPS有一条引下线的情况，假定恐=1；对于LPS有多条引下线情况6】。疋=焘+0 3 (A19)上式中：n=四周等距离设置的引下线数量。第三种情况是由格栅型空间屏蔽LPS保护建筑物，在回路中感应开路电压峰值可以由公式(4)计算，互感系数Lu用下列公式计算：取媳妇，nl警卜孝c岬， c上式中(图示见图A4)：d。=回路和墙面问的距离(m)；4=回路和顶部的距离(m)；Kh=等于001的配置因数(1mo 5)：YD，T 2059-2009蜒=考虑到电缆屏蔽的屏蔽效应的屏蔽因数。并且：，*=后续雷击的峰值(表1)(kA)；乃=025=后续雷击的波前时间(表1)(us)。i4Vk争 8L点 。
44、 回路 l ID1t 、 v；小、。t、锦，Lnlj，to t寸、n、1 1。图A4对建筑物的零击：格栅形空间屏蔽LPS如果线路的电阻被忽略(最坏情况)。由公式(5)或(6)计算出短路电流(k)，而其中以亨利计算的回路自感(Ls)可由公式(A2)计算出来。表A4报告了作为LPL函数的首次和后续雷击引发的Ki和k值，并假设建筑物受到有独立避雷针的LPS的防护，内部布线无屏蔽，而且感应回路的面积为50 m2(=5m：P=10 m)。表A4对建筑物的直接霄击在建筑物内50 m2回路中感应浪涌电压和浪涌电流的峰值首次雷击 后续雷击LPLb(kV) 。(kA) Voi(kV) k(kA)I 25 6 2
45、50 I 5II 19 4 5 190 1 2I，IV 125 3 125 0 8注：计算条件：Ls=42时I：LM=0792 p,H：回路面积50m2(=5m；e=-10m)；疋=1；墨=l：d=4m：r=05m16附录B(资料性附录)线路附近的雷击对通信线路感应的浪涌：充分导电土壤在初始阶段“LrXdx”对通信线路感应等于或高于u的电压的雷击数量可表示为：N=2XXN,X,ixTp(f)Xdi (B1)J上式中，g是地面落雷密度，厶是线路长度，P(f)是由丌u-T K25，K47和c 61663-1给出的雷击电流概率函数，并且，是可在线路一特定点感应电压u的峰值雷击电流。电信线路图B1 对
46、邻近线路的雷电感应的浪涌作出估算的参考配置可感应等于或者大于U的电压的雷击总数由下面公式给出：NT=2xLxg了了p(f)XdiXdx (B2)上式中d是不致导致直接雷击的最小距离。假定近似关系d=3h。 (图示见图B1)线路中间点的电压U。的峰值以及线路两端的巩或巩，可在假设土壤充分导电的情况下，用下述公式做出估算：即半寿j ，30xlpxh2睁孑一 (B4)其中：厶=雷电电流峰值(kA)v=回击速度(设v=13X108ms)和光速(c=3108ms)之比率：+寿卜将公式(B4)中的L代入公式(B2)中，求积分并将结果代入公式(15)，经过代数运算得到以下公式：铲L=瓦U五R匹ex蔽p(ai
47、l-了A砸1Uio)F-B司 UR和巩。 (B5)17SPL=6luRlexp(2一A2，。)J 和URUL删(B6)b2USPLexp(al-AIUR)-B 和URU删B6一裂蔫暑鹅m和昧 ，注1：出现三个公式(B5)、(B6)和(B7)而不是仅一个公式的原因在于，函数P(f)在f；20kA处出现了断点。上式中：叩=线路的屏蔽因数(当线路无屏蔽时卵=1)ULna=600h rd (B8)A1：且：0001 171l-o卵 r (B9)厶：堕：旦：竺!堑10r r (B10)肚卜纠e吡吲z3， c。，al-4605；bl=00117；a2=5063及幻=00346：E日为p()的参数。在(B5)至(B7)的公
