2022年配线设备结构、原理与防护 .pdf
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1、课程 LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE 1.0 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 目录i 目录课程说明 .1课程介绍.1培训目标.1参考资料.1第 1 章 产品的分类、定义及在网络中的位置.21.1 概述.21.2 产品的分类 .21.3 配线架相关定义.21.4 在网络中的位置.4小结.5思考题 .5第 2 章 配线设备的作用、原理与结构.62.1 总配线架.62.1.1总配线架的组成.62.1.2总配线架的作用.62.1.3过电压过电流防护.62.1.4 各主要部件的要求
2、.112.2 光纤配线架 .122.2.1外观与结构.122.2.2材料 .122.2.3光电性能 .122.2.4功能要求 .132.3 数字配线架 .132.3.1外观结构 .132.3.2电气性能 .132.3.3机械性能 .152.3.4功能要求 .162.4 宽带辅助设备.172.4.1综合布线模块和电缆.172.4.2以太网机箱(机柜).172.4.3电源防雷和信号防雷单元.172.4.4温度控制器及加热板.172.4.5远端监控及防雷板.18小结.18思考题 .18名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护
3、ISSUE1.0 目录ii 附:常见故障分析.19一、某接入网点外线电缆碰触电力线烧毁配线架模块的分析与处理.191、事故原因分析.192、解决方案和预防措施.20名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 课程说明1 课程说明课程介绍本课程通过对配线设备原理、结构与防护的介绍,配合防护的案例讲解,引导学员了解配线设备在通信网中的地位及基本结构、功能,同时深入理解总配线架的防护原理。培训目标学完本课程后,学员能够:了解配线设备在通信网中的地位;掌握各种配线设备的结构;掌握总配线架基本的防护原理及电力线搭接
4、产生故障的分析及解决方法。参考资料YD/T 694-1999总配线架YD/T 778-1999光纤配线架YD/T 779-1999数字配线架名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 1 章产品的分类、定义及在网络中的位置2 第1章 产品的分类、定义及在网络中的位置1.1 概述配线设备作为通信网络中使用最普遍的设备之一,其在线路的管理、维护、防护及测试等方面起到了十分重要的作用。本课程就是通过对配线设备种类、原理、结构与防护的介绍,配合防护的案例讲解,使大家了解配线设备在通信网中的地位及基本结构、功能
5、,同时深入理解配线设备的防护原理,对网上事故能进行定位分析和处理。1.2 产品的分类根据配线设备所连接通信电缆(光缆)及传输信号的种类分,配线设备一般分为总配线架、数字配线架和光纤配线架。另外,综合布线所需要的连接模块也属于配线设备的种类之一(也称为宽带模块)。1.3 配线架相关定义总配线架(main distribution frame,简称 MDF)一侧连接交换机外线,另一侧连接交换机入口和出口的用作内部电缆布线的配线架。双面跳线式总配线架由横列和直列背靠背构成,横列安装测试接线排,直列安装保安接线排的总配线架。单面跳线式总配线架将外线和内线的跳线端子设置在同一面上的总配线架。架体由成端架
6、和垂直跳线槽交替相间排列构成,并可排成多列。外线成端接线排和局内设备成端接线排可以分别装在不同的成端架上,也可以混合装在同一成端架上。接线排供电缆成端和/或跳线连接的装置。保安接线排供外线电缆成端和跳线连接,并可安装保安单元的接线排。测试接线排供局内电缆成端和跳线连接,并能进行测试的接线排。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 1 章产品的分类、定义及在网络中的位置3 保安单元(protective unit;protector;protective device)防止人身和设备遭受过电压过电流
7、危害的保护装置。卡接(insulation displacement connection,简称 IDC)用卡接工具将绝缘金属导线压入金属卡接端子的窄缝中,窄缝将导线上的绝缘层移去,材料的弹性应力将金属导线夹紧形成气密区的电气连接。失效保护(fail-safe,简称 FS)放电管失效保护装置。当放电管长时间(非瞬间)放电时,放电管发热使装置动作,将放电管短路使外线上的危害电压危害电流直接入地。气体放电管(gas discharge tube,简称 GDT)密封于放电介质中的一个或一个以上放电间隙,用以保护设备和操作人员免遭高电压冲击的过电压保护元件。半导体放电管(semi-conductor
8、arrester,简称 SA)当在其任意两个电极上施加的电压超过额定值时,迅速变成低阻状态并能泄放大的瞬态电流,电压撤消后又恢复成高阻状态的半导体器件。正温度系数热敏电阻(Positive Temperatura Coefficient Resistance,简称 PTCR)指直热式阶跃型正温度系数热敏电阻。当温度增加到某一特定值时,其电阻值呈阶跃式增加的热敏感半导体电阻。它的温度变化可以由流过热敏电阻的电流来获得,也可以由环境温度的变化或两者的叠加来获得。光纤配线架(Fibres Optical Distrbution Frame,简称 ODF)光缆和光通信设备的配线连接设备。光纤跳线一根两
9、端都带有光纤连接器插头的光缆。尾纤一根一端带有光纤连接器插头的光缆。光纤适配器使尾纤连接器插头和光纤跳线连接器插头实现光学连接的器件。光纤终接装置供光缆纤芯线与尾纤接续并盘绕富余光纤的构件。尾纤盘线装置供富余尾纤盘绕的构件。数字配线架DDF(Digital Distribution Frame)名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 1 章产品的分类、定义及在网络中的位置4 数字配线架是数字复用设备之间、数字复用设备与程控交换设备或非话业务设备之间的配线连接设备。回线数字配线架上收、发支路构成的回
10、路。单元(单元体)由若干回线组成的功能组件。75/75不平衡式连接器单元连接射频同轴电缆,特性阻抗为75的连接器单元。120/120平衡式连接器单元连接对称电缆,特性阻抗为120 的连接器单元。1.4 在网络中的位置图1-1名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 1 章产品的分类、定义及在网络中的位置5 图1-2小结本章主要介绍了配线架的基本概念以及配线设备在通信网络中的地位。思考题我司哪些产品需要使用配线架设备?各使用哪类配线设备?名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页,共 2
11、4 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 2 章配线设备的作用、原理与结构6 第2章 配线设备的作用、原理与结构2.1 总配线架总配线架是市话通信线路中的一种接续和防护设备,一侧连接市话通信电缆,另一侧连接交换机用户电路,具有连接内、外线,跳线,对线路过压过流防护,故障告警及对线路进行测试等功能;在市话通信系统中是防护系统最主要的防护屏障,其技术、质量水平直接影响到市话通信系统运行的安全性和可靠性。2.1.1 总配线架的组成总配线架主要由机架、保安接线排(外线模块)、测试接线排(内线模块)、保安单元组成,另外还包括一些辅助设备和工具等(如告警器、接线工具、测试塞
12、绳等)2.1.2 总配线架的作用总配线架主要完成线路的接续、测试、跳线、过电压过电流防护、告警等功能。其中防护和告警功能主要由保安单元及告警器来实现,测试、接续及跳线主要由保安接线排和测试接线排来实现。2.1.3 过电压过电流防护a.市话通信系统的防护基本构成中华人民共和国通信行业标准(以下简称“行标”)YD/T695 93市话通信系统过电压过电流防护技术要求规定:“市话线路、总配线架保安单元和交换机的防护功能应相互协调互补,并应达到各自的指标要求。”市话通信系统的防护功能是由总配线架的保安单元构成一级防护,由交换机的用户电路中的保护电路构成二级防护(见图2-1)。用户端设备总配线架(MDF)
13、用户板交换机市话线路局内电缆二级防护一级防护图2-1 市话通信系统的防护示意图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 2 章配线设备的作用、原理与结构7 b.总配线架的防护要求根据行标 YD/T694-1999 总配线架要求,总配线架应能具备下述防护能力模拟雷击试验:模拟雷电波形10/700ms,电压峰值4kV;电力线感应试验I:试验电压600Vr.m.s,持续时间 1s(线路电阻600);电力线感应试验II:试验电压300Vr.m.s,持续时间0.2s(线路电阻200)。经以上试验后,被试保安单
14、元(若与交换机联机,还应包含交换机)应能正常工作。模拟雷击试验时,被试保安单元输出端电压应不大于800V。电力线碰触试验:试验电压220V,持续时间15min,在线路电阻分别为600、200 和 50 试验过程中,被试保安单元不着火,同时被试保安单元应能发出告警信号;在线路电阻为10 试验过程中,被试保安单元不着火。c.保安单元的作用市话通信系统的防护功能主要由总配线架的保安单元承担,当市话线路或用户端设备遭受过电压、过电流危害时,总配线架的保安单元应动作起保护作用,以防止人身和设备遭受过电压、过电流伤害。GDT1GDT1FS1FS2K1K2SR1R2R3R4-48VR5R6R7R8abab配
15、线架防护原理交换机防护原理图2-2 市话通信线路系统防护电路示意图R1 和 R2 为线路电阻,由线长、线径及材料决定其阻值。R3 和 R4 为配线架过流保护元件,可为熔丝、热线圈、熔丝加热线圈组合、正温度系数热敏电阻PTCR(陶瓷材料cPTCR 或有机高分子材料pPTCR)。FS1 和 FS2 为放电管失效保护装置。K1 和 K2 为与 FS1、FS2 联动的放电管失效保护告警开关。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 2 章配线设备的作用、原理与结构8 a、b 为保安单元外线端;a、b为保安
16、单元内线端;s 为保安单元告警信号端;GDT1、GDT2 为气体放电管。防雷击工作原理当线路遭受雷击时,配线架的保安单元过压保护器件(气体放电管或半导体放电管)能在极短时间内对地放电,在交换机入端产生的峰值电压低于交换机防雷击能力,从而可以保护交换设备。防电力线感应工作原理以长线路感应为例:当外线线路遭到感应电压时,感应电流经各串联电阻和二极管桥或专用集成电路对地泄放。如果在感应电压持续时间内(t1s)过流保护元件中的某一个热敏电阻(R3 或 R4)动作呈高阻或开路,则电压立即升高到与感应点同电位,当达到放电管直流击穿电压时,将放电管击穿,使感应过电压对地泄放。防电力线碰触工作原理当线路遭到2
17、20V 电力线碰触危害时,R1 的值越小电流越大;R1 值越大电流越小。即使 R1 仅为几十欧,在放电管前端产生的电压峰值也可能达不到放电管的直流击穿电压值,放电管不会放电;只有当过电流使过流保护元件中的某一个热敏电阻(R3 或 R4)动作呈高阻或开路时,放电管前端电压立即升到与搭接点同电位,当达到放电管直流击穿电压时,才能将放电管击穿,使过电压对地泄放。放电管失效保护及告警功能工作原理当线路遭受持续220V 电力线碰触危害时,过流保护元件动作呈高阻或开路导致放电管前端电位上升,当达到放电管直流击穿电压值时,将放电管击穿,使过电压对地泄放,放电管放电发热持续一段时间后(如I2.5A,t15s)
18、,将使 FS 装置的低熔点热熔元件(材料)受热熔化,令FS 装置开关闭合,使过电压经 FS 开关短路对地泄放,过电流不再流经放电管;搭接点电位等于地电位。与此同时,与FS 开关联动的失效保护告警K1 和(或)K2 也闭合,发光二极管导通发亮(发光二极管负极接S 端,为负电压),并使得S 端接的告警系统发出声光告警信号(电路示意图见图2-3)。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 2 章配线设备的作用、原理与结构9 GDT1GDT1FS1FS2K1K2SR1R2R3R4abab图2-3 电路示意
19、图2.市话通信线路一、二级保护及协调市话通信防护的核心问题是过电流防护对交换机而言,外来危害都是过电流危害,其造成损坏的原因均是过电流损坏。因此,其二级保护的主要任务是防过电流。对配线架而言,一级保护的主要作用是“限制施加在设备上的最大电压,从而限制设备必须承受的与设备内阻有关的最大电流值”,其次是将已被隔于线路侧的危害电压引入地。因此,市话通信防护的核心问题是过电流防护。市话通信线路一、二级保护及协调过电压保护国内总配线架用过电压保护器件目前基本为气体放电管和半导体放电管,以二极管为主,部分使用三极管。气体放电管的质量问题气体放电管的质量问题,主要表现为慢性漏气、光敏效应和离散性较大,长时间
20、使用的可靠性差。半导体放电管半导体放电管的优点是最高限制电压低于气体放电管,参数离散性小,可靠性高;虽然极间电容值较大但对普通电话通信无影响;其失效模式为短路,即使损坏也能保证将过电压泄放到地。过电压保护的关键是可靠性过电压保护的关键是可靠性:长时间使用的可靠性和耐流试验后的可靠性。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页,共 24 页 -LA000005 配线设备结构、原理与防护ISSUE1.0 第 2 章配线设备的作用、原理与结构10 过电流防护国内总配线架用过电流保护元件有以下几种类型:熔丝、热线圈、熔丝加热线圈组合、正温度系数热敏电阻(PTCR)等。熔丝和热线圈及其组
21、合因性能缺陷和不能自动恢复而逐步趋于淘汰;从九十年代起PTCR得到邮电主管部门的大力推广,用量越来越大,已成为主流。目前使用的PTCR有两大类:陶瓷 cPTCR 和高分子 pPTCR。一、二级过压保护协调当线路遭受雷击危害时,一级保护的保安单元过压保护器件(气体放电管)在 1us 内对地放电,使得二级保护的交换机用户电路入端的峰值电压不高于800V,低于交换机的防雷击指标(峰值电压1000V、10/700us波形);当线路遭受电力线感应和电力线碰触危害时,一级保护的保安单元过压保护器件在一级过流保护元件动作呈高阻或开路时对地放电。一、二级过流保护协调市话通信系统一、二级防护不协调问题主要是过流
22、保护不协调。当总配线架保安单元的过流保护元件过流动作时间不能快于交换机用户电路的过流保护元件时,就不能进行有效的一级过流保护,在线路上只是一只普通的电阻,以致总配线架的过流保护功能成为虚设。一、二级过流保护不协调的危害当雷电引入线路而总配线架的气体放电管因接地不良、接触不好或质量变差而不能对地放电时,交换机用的过流保护元件PTCR 与总配线架的过流保护元件一起承受全部雷电冲击电流;实验证明:动作越快的元件越容易被雷电冲击电流打坏,因交换机PTCR动作快于总配线架用过流保护元件而遭受损坏的可能性大。当电力线感应危害发生时,用户电路的PTCR很快动作呈高阻,如果气体放电管不能放电,将使其承受全部感
23、应电压(如600V 有效值),存在被高电压打坏的危险;实验证明:用户电路用PTCR最难通过的试验就是电力线感应(600V 有效值 200ms)试验。当市电长时间碰触通信线路事故发生时,也将是用户电路的PTCR 动作呈高阻,如气体放电管不能放电(接地不良、接触不好、质量变差使其直流击穿电压升高以致市电220V 电压不能使其被击穿,或因市电欠压而达不到该放电管的直流击穿电压值),则从碰触点到交换机用户电路整个线路均带危害电压,如总配线架接线端子裸露在外,就可能被测量室人员无意中触摸而造成人身事故;并且PTCR呈高阻后一直承受过电压而无法告警,机房人员不能及时排除故障,可能使其因耐压时间超过其耐压指
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