电磁兼容与通信防护【强烈推荐，非常经典】8.ppt

电磁兼容与 通信防护,2,欢迎各位共同关心并探讨电信 系统电磁兼容与通信防护问题,3,第一部分：电磁环境与电磁兼容 第二部分：防雷基本概念与原则,目 录,4,随着现代科学技术的发展，电子、电气设备或系统获得了越来越广泛的应用。运行中的电子、电气设备大多伴随着电磁能量的转换，高密度、宽频谱的电磁信号充满整个人类生存的空间，构成了极其复杂的电磁环境。以通信系统、控制系统和计算机系统为主的电子系统和信息技术设备（ite）在这样的电磁环境中受到了严峻的考验。,一、电磁环境与通信(1),5,事实上，现代电子系统与当今电磁环境构成了紧密相关的联系。可以说电子系统越是现代化，其所造成的电磁环境就愈加复杂；反之，复杂的电磁环境又对电子系统提出了更为苛刻的要求。因此人们面临到一个新问题，这就是如何提高现代电子、电气设备、通信系统、计算机系统在复杂的电磁环境中的生存能力，以保证达到这些设备或系统初始的设计目的。,一、电磁环境与通信(2),6,电磁兼容：（electromagnetic compatibility） 国际电工委员会（iec）对其定义为：设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力 电磁兼容三要素： 1、 2、 3、,二、什么是电磁兼容（emc）,电磁兼容通常需要指明特定的空间 （空间） 电磁兼容必须同时存在骚扰的发射体和感受体（对象） 电磁骚扰通过一定媒体（耦合途径）将发射体与感受体结合在一起 （媒体）,7,电磁骚扰：任何有可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。 电磁干扰：由于电磁骚扰所引起的器件、传输通道或系统性能的劣化。,电磁骚扰 electromagnetic disturbance 电磁干扰 electromagnetic interference,两者关系： 电磁干扰三要素：,电磁骚扰原因 电磁干扰结果 1、电磁干扰源 2、耦合途径 3、敏感设备,8,电磁干扰源,9,电磁敏感性（ems：electromagnetic susceptibility）：在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。 抗扰性（immunity）：装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。 敏感性高，抗扰性,低,10,电磁能量的转换和传输构成各种电磁现象，它们以各种频率用传导，辐射的方式在空间传播。电磁环境就是在一给定区域内存在的所有电磁现象的总和，它与时间有关，需用统计方法描述。 任何电子、电气设备或系统都是工作在一定的电磁环境中。 根据iec 61000，从实用角度可将电磁环境分为四类： 低频电磁现象； 高频电磁现象； 静电放电（esd）现象； 高空核电磁脉冲（hemp）。,三、电磁环境与电磁现象,11,第一类：损害有用信号的收发，或者使电子、电气设备产生错误或有害的电信号，即破坏有用信息或产生有害信息。 第二类：导致物质的爆炸起火，产生灾难。 第三类：直接对人类器官、细胞和神经系统产生危害，包括产生热效应、非热效应和致癌、致畸、致突变作用（即“三致作用”）如：其热效应可导致白内障、男性生殖系统障碍及其他热损伤。电磁波的非热效应会使人出现烦躁、头晕、疲劳、失眠、脱发、植物神经功能紊乱等。,四、电磁能量可能产生的三类危害,12,较强的电磁骚扰可能使敏感的通信及电子设备因过载而损坏。一般硅晶体管发射极与基极间的反向击穿电压为2v5v，很易损坏，而且其反向击穿电压随温度升高而下降。 电磁骚扰引起的尖峰电压能使发射结和集电结中某点杂质浓度增加，导致晶体管击穿或内部短路。,五、电磁骚扰对通信、电子系统、设备的危害(1),13,在强射频电磁场作用下工作的晶体管会吸收足够的能量，使结温超过允许温升而导致损坏。 大多数情况是电子设备（包括电子计算机等信息技术设备）在电磁骚扰作用下，性能暂时降级（信息传递出错、动作失误、工作反常等），当电磁骚扰一旦消除后，设备又会恢复正常工作。,五、电磁骚扰对通信、电子系统、设备的危害(2),14,计算机、显示设备、终端设备、存储记录设备、数据处理设备等一般均使用低电平的数字集成电路，噪声容限低、抗干扰能力差。大规模集成电路的破坏能量仅为10-310-6j，在有较强的电磁干扰（如大功率发射机、雷电、核电磁脉冲等）的作用下极易损坏。,六、电磁环境对计算机系统的影响（1）,15,另一方面，这些信息技术设备工作于开关状态，低电平大电流的脉冲信号可以产生很强的宽带辐射，干扰周围的其他设备。因此，计算机系统既对电磁环境十分敏感，同时也会污染局部电磁环境，对其他设备特别是高灵敏度接收设备（如通信接收机）构成干扰。,六、电磁环境对计算机系统的影响（2）,16,在恶劣的电磁环境中或信息技术设备之间的相互干扰会导致计算机运转失灵，主要表现在微机系统“跌落”，或由于系统指令传输的错误而进入错误工作程序，或造成cpu停止运行，总线进入“死态”，数据库信息遭到破坏等故障。 记录设备和磁盘、磁带等也极易受电磁场的干扰，存储器在15v/m、数据转换器在50 v/m的电场中均无法正常工作；一般计算机可耐受1v/m的场强，到5v/m已不安全，超过5 v/m就要出错。,六、电磁环境对计算机系统的影响（3）,17,传输、交换、电源、监控等电信设备的emc指标很多，这里主要考虑产生频繁且设备对其敏感的电磁参量，在设备五个端口分别考虑对下列指标的兼容性： 1）外壳端口：射频电磁场，工频电场，工频磁场，静电放电电压。 2）信号线端口：连续感应的射频传导，快速瞬变、浪涌。 3）直流电源端口：连续感应的射频传导，快速瞬变。 4）交流电源端口：连续感应的射频传导，快速瞬变、浪涌，电压波动及跌落，短时中断。 5）接地端口：接地线电流、地电位升。,七、电信设备的主要emc要求,18,八、电磁兼容学科五个研究领域,电磁兼容是一门综合性的边缘学科，其核心仍然是电磁波，其理论基础包括数学、电磁场理论、电路理论、微波理论与技术、天线与电波传播、通信理论、信息技术、地球物理、材料科学、计算机与控制理论、核物理、生物医学以及法学、社会学等内容。现在，电磁兼容已成为国内外瞩目的迅速发展的学科。,19,九、电磁兼容术语(1),1、干扰源（interference source） 任何产生电磁干扰的元件、器件、设备、分系统或自然现象。 2、雷电冲击（lightning surge） 由雷电在电气或电子电路中引起的瞬态电扰动。 3、辐射干扰（radiated interference） 由任何部件、天线、电缆或连接线辐射的电磁干扰。 4、传导干扰（conducted interference） 沿着导体传输的电磁干扰。,20,5、电磁骚扰（electromagnetic disturbance） 任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。 6、电磁干扰（electromagnetic interference（emi） 电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。 7、系统间干扰（inter-system interference） 由其他系统产生的电磁骚扰对一个系统造成的电磁干扰。 8、系统内干扰（intra-system interference） 系统中出现的由本系统内部电磁骚扰引起的电磁干扰。,九、电磁兼容术语(2),21,9、干扰信号（interfering signal） 损害有用信号接收的信号。 10、人为噪声（man-made noise） 来源于人工装置的电磁噪声。 11、电磁噪声（electromagnetic noise） 一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。 12、无用信号（unwanted signal, undesired signal） 可能损害有用信号接收的信号。,九、电磁兼容术语(3),22,13、自然噪声（natural noise） 来源于自然现象而非人工装置产生的电磁噪声。 14、脉冲噪声（impulsive noise） 在特定设备上出现的、表现为一连串清晰脉冲或瞬态的噪声。 15、喀呖声（click） 用规定方法测量时，其连续时间不超过某一规定电平的喀呖声数。 16、无线电（频率）噪声（radio（frequency）noise） 具有无线电频率分量的电磁噪声。,九、电磁兼容术语(4),23,17、电磁脉冲（electromagnetic pulse（emp） 指围绕整个系统（它犹如一个天线），具有宽带大功率效应的脉冲。例如在核爆炸时就会对系统产生这种影响。 18、电磁环境（electromagnetic environment） 存在于给定场所的所有电磁现象的总和。 19、干扰抑制（interference suppression） 削弱或消除电磁干扰的措施。 20、（对骚扰的）抗扰性（immunity（to a disturbance） 装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。,九、电磁兼容术语(5),24,21、抗扰性电平（immunity level） 将某给定电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。 22、抗扰性限值（immunity limit） 规定的最小抗扰性电平。 23、抗扰性裕量（immunity margin） 装置、设备或系统的抗扰性限值与电磁兼容电平之间差值。 24、电磁兼容性（electromagnetic compatibility（emc） 设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。,九、电磁兼容术语(6),25,25、系统间的电磁兼容性（inter-system electromagnetic compatibility） 给定系统与它运行所处的电磁环境或与其他系统之间的电磁兼容性，影响系统间电磁兼容性的主要因素是信号及功率传输系统与天线之间的耦合。 26、系统内的电磁兼容性（intra-system electromagnetic compatibility） 在给定系统内部的分系统设备及部件相互之间的电磁兼容性。 27、（电磁）兼容电平（electromagnetic）compatibility level） 预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上的规定的最大电磁骚扰电平。 28、（电磁）兼容裕量（electromagnetic）compatibility margin） 装置、设备或系统的抗扰性电平与骚扰源的发射限值之间的差值。,九、电磁兼容术语(7),26,29、电磁干扰控制 对辐射和传导能量进行控制，使设备、分系统或系统运行时尽量减小或降低不必要的发射。所有的辐射和传导的电磁发射不论它们来源于设备、分系统或系统都要进行控制。若在控制敏感性同时还能成功地控制电磁干扰，就能实现电磁兼容。 30、屏蔽（screen） 用来减少场向指定区域穿透的措施。 31、电磁屏蔽（electromagnetic screen） 用导电材料减少交变电磁场向指定区域穿透的屏蔽。 32、屏蔽效能（shielding effectiveness） 对给定外来源进行屏蔽时，在某一点上屏蔽安放前后的电场强度或磁场强度之比，通常以db表示。,九、电磁兼容术语(8),27,（一）cispr与iec （二）关于欧洲emc指令（directives） （三）itut关于电信网络设备的emc要求新建议 （四）中国emc标准研究,十、关于电磁环境的国际国内研究,28,1、cispr是世界上最早成立的国际性无线电干扰标准化组织，它是国际电工委员会（iec）下属的一个特别技术委员会。cispr与iec的分工主要是以9khz为界。 9khz及以下的emc问题主要是iec研究。 9khz以上至400ghz的emc问题，主要由cispr研究。 2、cispr与iec制订的emc标准有三大类： 基础emc标准 包括术语、定义、电磁现象描述、电磁环境描述等。 通用emc标准 是关于特定环境下的emc标准。 产品emc标准,（一）cispr与iec,29,1、居住、商业和轻工业环境 1）居住场所包括庭院住宅、公寓等； 2）零售网点包括商店、超级市场等； 3）商务楼宇包括办公楼、银行等； 4）公共娱乐区包括电影院、酒巴、舞厅等； 5）室外场所包括加油站、停车场、游乐园、运动中心等； 6）轻工业场所包括工场、实验室、维修中心等。 2、工业环境 1）工、科、医（ism）设备的工作场所； 2）大的感性负载、容性负载频繁开关的场所； 3）大电流并伴有强磁场的场所。,特定电磁环境分为两大类：,30,1989年5月3日，欧共体颁布了“成员国关于电磁兼容性的法律达成的共识”的文件emc指令，规定从1996年1月1日起，所有投放市场的电气电子产品均须符合emc指令要求，否则不准进入市场流通。 欧洲emc标准（en） 与cispr、iec一致，en比cispr、iec更具体化，实用化。,（二）关于欧洲emc指令（directives）,31,20012004研究期主要课题 q1/5：在独立或互操作情况下，对通信网络的emc、抗扰性和安全方面的研究（1） 研究内容： 1、电缆的串音和非平衡要求 2、在通信系统的电缆中使用子系统的要求 3、在传输系统子线缆的频率分配和频段 4、子接口的传导emc要求 5、分类电缆的耐受性要求 6、低于150khz的传导emc要求 7、对设备电缆终端负载阻抗、正常电流和瞬态开关电流限值的要求 8、接地和连接地结构、电缆表面的雷击电流和操作耐受性要求 9、在多用户操作环境下的安全要求,（三）itut sg5（对电磁环境影响的保护）,32,q1/5：在独立或互操作情况下，对通信网络的emc、抗扰性和安全方面的研究（2） 本课题下的新建议： 1、k.olo 在多用户环境下，为确保安全无事故操作所需的 方法。（2002年） 2、k.rub 使用分类电缆的电信业务的emc、耐受性和安全 要求。（2002年） 3、k.rcol 电信中心设备布置的emc、耐受性和安全要求。 （2002年） 4、k.gub 测量设备导则和/或分类问题的电缆特性。 （2003年）,33,q2/5：宽带接入系统的emc 在小型商务和家居中对数据服务的需求推动下，电信运营商需要为客户提供高宽带连接。为了利用现存的接入系统和硬件设备，而采用了新技术（如：扩展频谱技术）。这些新技术的采用带来了emc问题。 本课题将研究宽带有线技术对其它有线或无线设备的影响。这些技术包括xdsl、catv、电力线通信技术。如果条件成熟，将有新建议宽带接入系统的emc要求产生。,34,q3/5：移动设备和无线系统的无线频率环境特征及其对健康的影响（1） 移动无线系统的增长已经引起了公众对环境中电磁场强度的不断关注，这种增长促使电信运营商开始控制、测量并计算电信系统和无线终端在环境中辐射出的电磁场的强度，以遵循各种国际组织（如：国际非离子辐射保护大会icnirp）及国家政府提出的电磁场限值。 该课题旨在研究一些测量方法和计算方法，用来估算电信系统和无线终端产生的电磁场强度。,35,q3/5：移动设备和无线系统的无线频率环境特征及其对健康的影响（2） 在课题的研究中将涉及： 1、使用宽带探测器进行现场测量：精确度的不稳定性，人体对测量结果产生的影响，等； 2、使用各种天线：宽带天线，双极天线，等； 3、在计算电磁场预测有效性时，各种算法取近似值。 本课题下的新建议： 1、k.mes 暴露在电信位置的电磁场测量方法。（2001年） 2、k.tr 蜂窝电话对人体安全的要求。（2002年）,36,q4/5：新型电信设备和接入网设备的抗力 此课题的来源：大量新型的电信设备已出现在电信网上。另外，在用户大楼内不同类型的设备也互连在一起，因此有必要考虑内部接口和互连设备的抗力要求。 此课题的主要任务：主要研究并产生交换设备、传输设备、转发器、路由器等电信设备内部接口的抗力要求。同时也对spd和mdf等保护设备进行研究。具体为三方面内容： 1、制订k.idc：连接器的抗力要求； 2、考虑在k.21中加入终端适配器、cable modem、天线端口等的抗力要求； 3、考虑在k.21或k.22中加入用户大楼内部接口的抗力要求。,37,q5/5：固定、移动和无线系统的雷击防护（1） 此课题的来源：随着社会的发展，现代社会越来越依靠通信系统，因此电信服务的可靠性得到了广泛的关注，对雷击放电的防护是其中的关键问题。此课题旨在提出适当的工程保护措施以供电信运营商参考。 此课题的主要内容：此课题主要对雷击防护以下方面进行研究： 1、固定通信线路，包括金属对称线、同轴电缆和光缆； 2、移动和无线通信系统，特别是无线通信基站，他们的天线通常安装在暴露度很高的高建筑物上； 3、通信骨干网中的局站。,38,q5/5：固定、移动和无线系统的雷击防护（2） 此课题的任务： 1、更新建议k.11、k.25、k.39、k.40、k.46、k.47； 2、起草一个关于同轴电缆雷击防护方面的新建议，暂定名为k.coax； 3、起草一个移动和无线通信系统中无线通信基站的雷击防护方面的新建议，暂定名为k.rbs。 此课题的大部分工作将在2001年开始，预计在2003年结束。,39,此课题的来源：此课题是上一研究期未完成而延续到此研究期的。目的是通过研究电信系统的连接结构和接地来提高电信系统运行的可靠性。 此课题的内容： 1、电信建筑物的连接结构和接地的设计方法； 2、连接结构的emc性能的评估和测试方法； 3、电信建筑物的连接结构和接地的维护方法； 4、连接结构和接地设计较差的情况下，雷击和传导干扰导致的故障和损坏； 5、接地电阻的测量方法； 6、在接地电极施加降阻剂的有效性； 7、长电极的计算方法等。,q6/5：全球化环境下电信系统的连接结构和接地(1),40,此课题的任务： 更新建议k.27、k.31、k.35；并完成 “电信系统安装接地” 技术手册。 此课题的进展情况：已完成技术手册的第1、2、3、5章的初稿。,q6/5：全球化环境下电信系统的连接结构和接地(2),41,q7/5：emc的数学模型预测（1） 信息工业通常通过模块的组合和现场测试来满足emc要求。这种做法不仅花费昂贵而且试验不确定度高（即：结果的置信度受到限制），现场试验可能造成不利的结果。本课题寻求一个基于技术的数学解决方法，使得花费最小而最能解决问题。 本课题将研究评估大系统一致性的数学技术。本课题将应用以下合适的技术建立通信emc数学模型： 概率分析； 随机评定； 蒙特卡罗法仿真。,42,q7/5：emc的数学模型预测（2） 本课题包括以下研究内容： 现场测试； 近场测试； 预测（例如：pcb分析） 本课题下的新建议： 1、k.mm emc数学模型预测（2003年） 建议将提供应用数学技术展示通信系统emc一致性的导则。在新建议中会包括特定模型的细节，以及这些模型的有效性和局限性（如：预测的不确定度）。,43,q8/5：依据电磁兼容性进行的质量检验过程（1） 电信业通常需要满足emc的要求并提出遵循这些要求的声明。另外，某些emc要求可能是检验电信设备质量的有效工具。该课题旨在确定一种适当的依据电磁兼容性进行的质量检验过程。 该课题主要研究电信设备和/或系统在其emc性能方面的适当的质量检验过程。 该课题将涉及某些方法的适用性，诸如： 质量检验过程和概率分析法 emc测试的选择 emc测试过程,44,q8/5：依据电磁兼容性进行的质量检验过程（2） 该课题也将考虑使用： 有关所选emc测量的要求 质量指数 成本分析 本课题下的新建议： 该建议（k.qual）包括具体质量指数方面的详细内容，这些指数是有效的并且符合这些检验过程的限值。该建议将在2003年完成。,45,q9/5：电力线和电气化铁路线对电信网的干扰研究 此课题的来源：此课题是上一研究期未完成而延续到此研究期的。 此课题的内容： 1、修订建议k.33、k.53以及相关导则的第五节，使此系列标准中相关的指标一致； 2、修订k.54，增加电信设备对电力线或电气化铁路线感应电压抗力试验的具体测试方法； 3、研究设置在电力线杆塔上的无线通信基站的安全和抗扰问题。 此课题的任务： 修订建议k.33、k.53、k.54以及相关导则的第五节，必要时还要与q5/5的研究者合作，在k.rbs中加入设置在电力线杆塔上的无线通信基站的安全和抗扰问题。,46,q10/5：电信安装中解决电磁问题的方法研究 此课题的来源：k 系列建议对电信设备抗力和抗干扰能力作了规定，而此课题则主要针对电信安装中的电磁兼容问题。 此课题的内容：此课题将首先对现有网络中存在的问题和解决办法进行收集和归类，继而给出解决电信安装中的电磁兼容问题的办法。此课题的研究成果可能会以指南或手册的形式发布。 此课题的任务：此课题主要完成两个指导手册，一个是电信安装中电磁兼容问题的识别和定位；一个是降低电信安装带来的电磁干扰的方法和措施。,47,q11/5：已有电信环境中人身安全方面建议的修改和充实 此课题的来源：现有电信环境中人身安全方面的建议主题内容有两个方面：电信设备的安全要求和电信网络运行人员的安全要求。此课题将根据电信网络的发展来确定是否需对现有建议进行更新、修改甚至删除。另外，还将对安装在室外特定环境下的设备、catv网络设备、不同建筑物内通信设备互连接口进行研究。 此课题的任务：需对建议k.50和k.51进行研究，如有必要应进行修改和补充。此课题还将对安装在室外特定环境下的设备进行研究，并制订建议k.swp。,48,q12/5：改进并完善现有的emc建议（1） 第五组已经产生了一系列的emc建议和手册对信息产业提供了以下信息： 通信设备周围的电磁环境 在特定环境下影响设备的最糟糕的电平 为满足设备性能质量的实验室测试电平 当问题存在时的缓和技术 本课题将回顾现已发布的k 系列emc建议，确保其准确性和符合信息产业和环境的要求。它将确保在环境或技术（例如，新的无线系统出现）改变时，sg5的文档仍旧有效和得到升级。本课题也会拓展研究领域。,49,q12/5：改进并完善现有的emc建议（2） 研究领域包括： 1ghz以上的要求； 150khz以下的要求； 特定的测试方法和操作条件； rf活跃设备的特定内容； 在k.34中对10mhz以上感应电压的要求；（完成时间2002年） 在k.18中感应电压的计算方法。 对k.48内容操作以下修改：（完成时间2002年） 1、无线设备的测试条件、限值和性能准则； 2、新类型设备的测试条件和性能准则（例如：xdsl、电力线通信设备； 3、在课题1/5和2/5中出现的新现象和测试电平。,50,q13/5：已有抗力建议的修改和充实 在此次会议上，对此课题的来源、主要内容及任务、研究进度安排进行了讨论，并成立了课题研究组。 此课题的来源：电信网络发展中至少有四大变化使得有必要对已有抗力建议进行修改和充实：接入网的快速发展、设备使用环境的变化、电信服务的等级要求、全球化的发展。 此课题的主要任务：需对以下建议进行研究，如有必要应进行修改和补充：k.11、k.12、k.15、k.17、k.18、k.20、k.21、k.22、k.28、k.36、k.41、k.44和k.45。,51,q14/5：术语 本课题将通信emc包括防护、安全等的名词术词（含缩略语）归纳成技术手册。那么在研究组的技术领域中，就有清晰而有条理的定义可供应用。同时，也为修订和制订建议提供了参考。本技术手册主要参考itu、iec和cispr等技术组织的相关标准。,52,注：k.1电缆中音频电话线的接地（已删） k.2临近电气化铁路对远供增音系统干扰的防护（已删） k.3电力配电网络注入音频信号系统产生的干扰（已删） k.4对信令的干扰（已删） k.5电力配电线路与通信线路合用电杆 k.6交越时的预防措施 k.7声响冲击的防护 k.8土壤中通信电缆与电力系统接地装置的隔距 k.9通信人员和设备对邻近电力牵引线路产生的高地电位 影响的防护,53,k.10通信装置对地不平衡引起的低频干扰 k.11过电压和过电流保护的原则 k.12通信设备保护用气体放电管的特性 k.13塑料绝缘导体电缆中的感应电压 k.14全塑护套电缆中的金属屏蔽层的防护作用 k.15远供系统和增音机对雷电和外界干扰影响的防护 k.16电力线路在同轴线型远供增音机上产生磁场感应影响 的简化计算方法（已删） k.17使用固体器件的远供增音机防止外界干扰措施有效性 测试方法,54,k.18无线广播发射对通信线路感应电压的计算方法及干扰 减少方法 k.19通信线路中无线电广播感应电压的计算和降低干扰的 方法 k.20电信交换设备抗过电压过电流能力 k.21用户终端设备抗过电压过电流能力 k.22连接至isdn t/s总线的设备的抗过电压能力 k.23isdn基本用户网络的感应噪声类型和噪声电压参数 描述 k.24测量通信线对中射频感应噪声的方法,55,k.25光缆的防护 k.26电力线路和电气化铁道馈电线路对通信线路危险影响 的防护 k.27通信大楼内的连接结构和接地 k.28通信设备保护用半导体避雷保安单元的特性 k.29地下通信电缆、光缆的综合保护方案 k.30正温度系数（ptc）热敏电阻器 k.31用户大楼内通信装置的连接结构和接地 k.32通信设备的抗静电放电干扰性要求和测试方法基 本emc要求（已删）,56,k.33关于电力线路和电铁线路发生故障时耦合到通信系统 上的电压的人身安全限值 k.34通信设备电磁环境条件分类快速瞬变和射频现象 k.35远端小型机房的连接结构和接地 k.36保护元件的选择 k.37电信设备和系统的高、低频emc抑制技术 k.38物理上的大型系统的辐射发射试验程序 k.39通信局站雷电放电的危险评估 k.40有关电信设备及安装对电磁环境影响防护的itut 出版物的使用指南,57,58,k.49数字移动电话对话音终端产生干扰的测试条件和性能 指标 k.50由网络供电的通信系统的工作电压和电流的安全限值 k.51通信设备的安全标准 k.52人体暴露在电磁场中应遵守的限制的指南 k.53靠近长途通信线路的交流电和铁路设施的感应电压许 可值 k.54基本电源频率的抗传导测试方法和电平 k.55隔离转接连接器的过电压过电流防护要求 k.56无线基站防雷击保护,59,k.57输电线塔上的无线基站的保护措施 k.58共址的通信设备安装的程序及emc、抵抗力和安全 要求 k.59连接到非绑定电缆的设备的emc、抗力、安全要求 及处理措施 k.60通信网络的辐射限值和测试方法 k.61符合人身暴露环境要求的通信装置的电磁场强度测 量和数值预报的指导,60,61,table 1/k.43 equipment for telecom center 1,62,table 1/k.43 equipment for telecom center 2,63,table 1/k.43 equipment for telecom center 3,64,65,66,电信 中心 设备,连续的射频传导1v（0.1580mhz） 浪涌le：0.5kv 1.2/50(8/20) s 快速瞬变：0.25kv,连续的射频传导1v（0.1580mhz） 浪涌ll：0.5kv 10/700 s le：1kv 快速瞬变：0.25kv,连续的射频传导1v（0.1580mhz） 浪涌ll：0.5kv 1.2/50(8/20) s le：1kv 快速瞬变：0.5kv,电压瞬时跌落电压中断,静电放电4kv,射频电磁场 1v/m （801000mhz）,连续的射频传导1v （0.1580mhx） 快速瞬变：0.25kv,楼内,楼外,信号线,信号线,ac,dc,67,1、到2000年止我国共发布了emc国家标准约85个，涉及到基础标准、通用标准、产品标准及专用产品标准四大类。特别是各种通用电磁环境要求标准和电磁辐射防护标准。（最低频率30hz，最高达18ghz）这些标准均等效采用cispr、iec、itut或en等国际标准。 2、特别值得提出的是1998年8月关于信息技术设备两项新的emc国家标准出台。即： 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法 信息技术设备抗扰度限值和测量方法 该两项标准规定了ite在运行过程中对来自外界的7种骚扰（esd、连续波射频骚扰、工频磁场、电压暂降和短时中断、快速瞬变和浪涌等）的抵御能力（试验严酷等级）和测试方法。,（四）中国emc标准研究,68,（一）静电放电（esd） （二）工频磁场 （三）连续波射频骚扰 （四）快速瞬变 （五）电压瞬时跌落（电压暂降） （六）短时中断 （七）浪涌,十一、ite在运行过程中来自外界的7种骚扰,69,（三）连续波射频骚扰,a) b) 图 试验等级和信号发生器输出端的波形定义（试验等级1） a)未调制rf信号 b)80%幅度调制的rf信号 up-p=2.8v、 up-p=5.1v、 urms=1.0v、 urms=1.12v,0,-1,-2,-3,3,2,1,0,0,-1,-2,-3,3,2,1,在稳定条件下，频率大于9khz，完全相同连续振荡的电磁波。,70,（四）快速瞬变,15ms,脉冲群周期300ms,脉冲持续时间,0,u,t,脉冲群,两个稳态之间变化的量值或现象，其变化时间小于所关注的时间尺度。,71,（五）电压瞬时跌落（电压暂降） 在电气系统某一点的电压突然下降，经历半个周期到几秒钟的短暂持续期后又恢复正常。,图 电压瞬时跌落 注：电压减小到70%后，持续10个周期，在过0处跃变。,u,周期 t,0,5,10,72,（六）短时中断 供电电压消失一段时间，一般不超过1min。短时中断可以认为是100%幅值的电压瞬时跌落。 （七）浪涌 是沿电源线或电路传播的快速上升、缓慢下降的电流、电压、功率瞬变波。,73,居住、商业及轻工业环境通用标准,基础标准,基础抗扰性标准,emc标准,通用标准,产品标准,发射标准,抗扰性标准,抗扰性标准,发射标准,工业环境通用标准,产品类标准,产品类发射标准,产品类抗扰性标准,专用产品发射标准,专用产品抗扰性标准,术语、定义、指南、报告、实施规程,基础发射标准,专用产品标准,十二、 emc标准的结构,74,电信 设备,信号线端口,控制线端口,交流电源端口,直流电源端口,接地端口,外壳端口,居住、商业、轻工业环境 工业环境,通用发射标准,电信 设备,信号线端口,控制线端口,交流电源端口,直流电源端口,接地端口,外壳端口,居住、商业、轻工业环境 工业环境,通用抗扰性标准,75,对于建筑物内的交流配电系统，建议采用比tnc系统更好的tns系统5、6、8。这三个参考资料同时给出了用tt和it配电系统的指南。 在tt配电系统中，电信设备所受到的来自电信线路和电源线的浪涌电压远远高于tns系统，因此，需要设备具有更强的抗干扰能力或采取附加的保护措施。,十三、来自itu-t的忠告(1),76,应该注意确保安装电信设备的房屋内的电子设备均加有适当的保护装置，例如，工业用的荧光灯如果不加装干扰抑制电容，就会在大容量的数字传输系统中引起干扰。 使用电源转换器进行供电的电子设备会引起严重的干扰，当这类设备连接到tt电源分配系统时，干扰更严重。特别是，当电信设备到电信电缆的共模阻抗较低时，电信设备会受到逆向干扰的影响。因此，对tt系统，设备就具有较高的共模阻抗。 见itut k.37,十三、来自itu-t的忠告(2),77,注：模式是建筑设有专用变压器且变压器负荷侧采用tns供电方式时的必然选择。,户外向户内 配电系统引出,从户外配电系统的引入,pe保 护地线,直 流 地,主接地端子 接地网络,环形 导体,n n,pe,pe,pe,78,（一）对使用干扰设备的限制 公众和电信公司的员工正越来越多地使用手机，特别是象gsm之类的新系统，运用时分复用技术（tdma），成为潜在的干扰源，因为tdma信号会在被干扰的设备中进行检波。 gsm手机的电场强度在距离为1m时接近8v/m，距离3m时约为2.5v/m13。通常安装在电信中心的设备对射频电场的抗干扰能力为1v/m或3v/m，因此在电信中心允许使用的手机通常为1v/m或3v/m 。这样，操作人员就需要制订管理规则，限制所使用的手机，以确保邻近设备处的电场强度不会超过上述值。,十四、来自itu-t的忠告（1）,79,（二）维护和修理时避免静电放电（esd） 虽然所设计的电信设备都有抗esd干扰的能力，在工作时通常不会受到干扰。但处理印刷电路板和元器件时还是应特别小心。在电信中心，设备机壳上都设置了接地卡孔，以便操作人员可以通过防静电腕扣在该点接地。9中给出了这种接地点的技术和安全要求。 在用户住所等没有接地点的场合，处理esd敏感设备时，应使用特别设计的工具和工作台以便获得等电位；避免esd。运输这类设备时，应使用防静电袋，修理则应在特别设计的修理中心进行，修理中心内所有的材料、工具、桌椅、服装和鞋等都要加以控制。,十四、来自itu-t的忠告（2）,80,当机柜门关闭，并加上其它防护外壳时，电信设备通常能够满足电磁兼容的要求。在安装和维护期间，机柜门必须打开，因此要特别小心静电放电（esd）。这时候，手持射频设备也可能引起干扰。 见itut k.37电信设备中的高频电磁兼容(emc)抑制技术,十四、来自itu-t的忠告（3）,81,十五、通信防护的内涵,通信系统内及系统与外界环境之间的电磁兼容的保证和实现过程便是通信防护。它涉及到工程专业中的通信规划、设计、建设、维护、整治等整个流程的每一个环节。从业务专业方面也涉及到交换、传输、数据、无线等方方面面，因而是一个跨专业、跨学科的综合专业。,82,通 信 防 护,防护对象： 雷电、静电、感应、瞬变过电压、辐射电磁场,主要措施： 分流、等电位连接、接地、屏蔽、保护（dbgsp）,工作范畴： 通信局站、线路雷电防护；高压输电线、铁路电气化对通信系统影响的防护；机房、设备静电的防护；电网瞬变过电压的防护，外界电磁场对通信系统影响的防护等。,83,第一部分：电磁环境与电磁兼容 第二部分：防雷基本概念与原则,目 录,84,雷暴日是气象现象的一种表征。在某一地区该日内可以清晰地听到雷暴声，我们则记录当地有一个雷暴日。,2.1 雷暴日,85,2.2.1 对人体的生理效应 对人体心脏产生“纤维性颤动” 使人的呼吸停止 对人体的热效应 2.2.2 雷电闪电的电动力效应 2.2.3 雷电闪电的光辐射效应 2.2.4 雷电闪电的冲击波效应 2.2.5 雷电闪电的热效应和机械效应 2.2.6 雷电闪电的静电感应效应 2.2.7 雷电闪电的电磁场效应 2.2.8 雷电闪电电流产生高电压,2.2 雷电闪电的几种效应,86, 一个正或负极性的首次雷击 一个负极性的后续雷击（首次以后的雷击） 一个正或负极性的长时间雷击 2.3.1 长时间雷击 电流时间（电流从波头10%幅值起至波尾10%幅值止的时间）大于几十毫秒、小于1秒的雷击。 2.3.2 短时间雷击 波尾电流降至半值的时间小于1毫秒的雷击。,2.3 雷电流参数,87,图1a 短时雷击 图1b 长时间雷击 图1：雷击参数定义,t1,t,10%,t2,90%,50%,l,i,l：峰值电流（幅值） t1：波头时间 t2：半值时间,t：从波头达峰值10%至波尾降至峰 值10%时之间的时间 q1：长时间雷击的电荷量,t,t,10%,10%,q1,i,88,图2：一次雷击中可能出现的三种雷击,t,短时首次雷击, i,t,首次以后的雷击,- i,t,长时间雷击, i,89,表1：首次雷击的雷电流参数,90,表2：首次以后雷击的雷电流参数,91,表3：长时间雷击的雷电流参数,平均电流i ql/t,92,雷电闪络图,雷电闪络图,93,直击雷对装有外部防雷系统建筑物的危害,94,l1,l2,l3,pen,损坏效应,雷电直接对装有外部防雷装置但无内部等电位连接的建筑物放电,如果雷电流被直接泄放入地，必将使本地的接地网的地电位水平被提高，它将通过等电位连接系统引入建筑物内部。适当的雷击保护等电位连接（防雷击放电器的要求等级为b），可以防止电子设备的损坏。,效应：产生过电压，绝缘击穿 原因：极大的雷击脉冲电流,95,雷击的种类,传导雷,96,直击雷对低压架空线的危害,97,损坏效应,发生雷电直接对低压架空线放电的前提是，没有发生雷电直接对高压架空线放电的情况。 两者的基本不同是，雷电直接对低压架空线缆放电，可能有部分雷电流，通过导体进入邻近建筑物内。,效应：在低压系统中产生过电压（浪涌） 及部分雷击电流。 原因：极大的雷击脉冲电流,source: kopecky/aachen,98,感应雷,雷击的种类,99,感应雷击对电子设备造成的影响,100,感应雷电造成机房设备损坏的原因,101,感应与耦合现象,102,损坏效应,感应与耦合,通过电流的流动，将在导体的周围产生磁场，如果在雷电流泄放的通道附近有回路导体存在时，根据感应法则，回路导体将感应出过电压。,效应：在线路上感应或耦合出过电压（浪涌） 原因：极大陡度的雷击电流,（引下线）,并行布线,线槽,103,操作过电压,雷击的种类,104,操作过电压,105,损坏效应,操作过电压大部分发生在，有动力电气设备工作的地方。对脆弱的电子设备，开关操作能够引起设备的损坏。 马达 变压器 焊接设备,效应：在信号通信线上产生过电压（浪涌） 原因：能量的转换,source: kopecky/aachen,106,将一个需要保护的空间，按照通信局（站）建筑物内外、通信机房及设备所处环境的不同，划分为不同的防雷区（lightning protection zones: lpz）。 lpzoa：本区内的各物体都可能遭受直接雷击，各物体都可能导走全部雷电流，本区内的雷电电磁场没有衰减。 lpzob：本区内的各物体不可能遭受直接雷击，但本区内的雷电电磁场没有衰减。 lpz1：本区内各物体不可能遭受直接雷击，流经各导体的电流比lpzob区进一步减小，本区内的雷电电磁场可能衰减，这取决于屏蔽措施。 后续的防雷区（lpz2等）：如果需要进一步减小所导引的雷电流和（或）电磁场时，应引入后续防雷区，应按照需要保护的系统所要求的环境区选择后续防雷区。 通常：防雷区数越高，电磁环境的参数越低。,2.4 防雷区（lpz）,107,图3：将一个需要保护的空间划分为不同防雷区（lpz）的原则,lpz1,lpz2,lpzoa、lpz1的界面,lpz1、lpz2的界面,旗杆或栅栏,洞（如窗）,天线,lpzob,电力电缆,设备,金属管道 （如水管）,等电位连接点,通信电缆,lpzoa,108,图4：将一建筑物划分为几个防雷区和做符合要求的等电位连接的例示,lpz2,lpz1,计算机机房（例）,代表屏蔽1的建筑物,代表屏蔽2的房间,屏蔽2的等电位连接,在lpz1和lpz2界面上的等电位连接带2,在lpzoa、lpzob与lpz1界面上的等电位连接带1,电缆，线路,接地装置,外部装置,lpzob,lpzoa,109,等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。 穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统都应在防雷区的交界处做等电位连接。 等电位连接方法：采用等电位连接线和螺栓紧固的线夹在等电位连接带处做等电位连接。也可采用电涌保护器（spd）做等电位连接。,2.5 等电位连接,110,局（站）建筑物接至接地装置的所有相互连接的金属装置（包括外部防雷装置）。,2.6 共用接地系统,111,抑制传导来的线路过电压和过电流的装置、器件。如放电间隙、气体放电管、压敏电阻、齐纳二极管等。,2.7 电涌保护器 （surge protective devices, spd）,112,等电位连接带,设施,基础接地体,必要时的附加接地体,穿金属管的电力电缆,穿金属管的通信电缆,有外部防雷装置的钢筋混凝土建筑物,与钢筋连接,网状接地系统,外部防雷装置,等电位连接带,等电位连接,图5：网状接地系统的