《GB/T18802.21-2016低壓電涌保護器

第21部分：

電信和信號網(wǎng)絡的電涌保護器（SPD）

性能要求和試驗方法》

專題研究報告目錄專家視角深度剖析:GB/T18802.21-2016如何定義電信和信號網(wǎng)絡SPD的核心性能基準?性能要求拆解:哪些關鍵指標決定電信信號SPD的防護效果?標準給出的限值有何科學依據(jù)?材料與結構要求解讀:符合標準的SPD在元器件選型與結構設計上有哪些硬性規(guī)范?兼容性與互操作性分析:標準如何規(guī)范SPD與通信設備的匹配性?未來兼容性趨勢如何?行業(yè)應用案例解析:GB/T18802.21-2016在5G基站

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數(shù)據(jù)中心等場景的落地效果如何?直擊行業(yè)痛點:標準中SPD的分類與適用場景設定,能否破解未來5年通信網(wǎng)絡防雷難題?試驗方法探秘:從型式試驗到例行試驗,標準規(guī)定的檢測流程如何保障SPD產(chǎn)品可靠性?安裝與使用指導:標準對電信和信號網(wǎng)絡SPD的安裝環(huán)境

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接線方式有何明確要求?失效模式與防護對策:標準中SPD失效判定準則是什么?如何依據(jù)標準優(yōu)化防護系統(tǒng)?未來修訂趨勢預測:結合新能源通信

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物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展,標準將在哪些方面進行升級完善專家視角深度剖析：GB/T18802.21-2016如何定義電信和信號網(wǎng)絡SPD的核心性能基準？標準制定的背景與行業(yè)需求01本標準制定源于電信和信號網(wǎng)絡對電涌防護的迫切需求，隨著通信技術升級，雷電、操作過電壓等電涌對設備的破壞風險加劇。標準以國際電工委員會（IEC）02相關標準為參考，結合國內(nèi)通信網(wǎng)絡實際工況，明確SPD核心性能基準，為產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、檢測提供統(tǒng)一依據(jù)，填補了此前行業(yè)缺乏針對性防護標準的空白。03（二）核心性能基準的定義與內(nèi)涵核心性能基準圍繞“有效防護、安全可靠、適配通信”三大核心，涵蓋標稱放電電流、限制電壓、插入損耗等關鍵指標。其內(nèi)涵在于既保障SPD在電涌發(fā)生時能快速泄放能量、限制過電壓，又不影響通信信號傳輸質量，同時具備足夠的機械強度和耐環(huán)境性能。12（三

）標準與國際同類標準的差異對比相較于

IEC61643-21，

本標準更貼合國內(nèi)電信網(wǎng)絡頻段

、

電壓等級等實際情況，

在試驗方法中增加了針對我國復雜氣候環(huán)境的耐濕熱

、

耐鹽霧等測試要求，

在性能限值上對部分高頻信號SPD

的插入損耗指標進行了優(yōu)化，

更適應5G等新一代通信技術需求。核心性能基準的行業(yè)指導意義該基準為企業(yè)提供了清晰的產(chǎn)品研發(fā)方向，避免了防護性能過?；虿蛔愕膯栴}；為檢測機構提供了統(tǒng)一的判定標準，保障市場產(chǎn)品質量同質化；為工程設計方提供了選型依據(jù)，確保防護系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡精準匹配，推動行業(yè)防護水平規(guī)范化、科學化發(fā)展。、直擊行業(yè)痛點：標準中SPD的分類與適用場景設定，能否破解未來5年通信網(wǎng)絡防雷難題？標準中SPD的分類邏輯與核心維度01標準按“防護等級、信號頻率、安裝位置”三大核心維度分類，防護等級分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級，對應不同電涌能量等級；信號頻率覆蓋低頻、中頻、高頻及微波頻段；安裝位置分為戶外線路入口、設備前端、模塊內(nèi)部等。分類邏輯緊扣“按需防護”原則，確保不同場景下SPD精準適配。02（二）各類SPD的適用場景詳細界定級SPD適用于戶外通信線路入口，抵御直接雷擊產(chǎn)生的強電涌；Ⅱ級SPD用于樓宇內(nèi)主干線路，削弱感應雷電涌；Ⅲ級SPD安裝在通信設備前端，提供精細防護。高頻段SPD適配5G基站、衛(wèi)星通信設備，低頻段SPD適用于傳統(tǒng)電話網(wǎng)、監(jiān)控線路。（三）未來5年通信網(wǎng)絡防雷核心痛點01隨著5G基站密集部署、物聯(lián)網(wǎng)設備廣泛接入，通信網(wǎng)絡節(jié)點增多，雷電擊中概率上升；設備集成度提高，耐受電涌能力下降；新能源通信基站（如光伏供電）的防雷系統(tǒng)更復雜，傳統(tǒng)SPD適配性不足。02標準分類與場景設定的破解路徑標準通過精準分類，讓不同場景選用對應等級、頻段的SPD，避免“一刀切”；預留高頻段、高能量防護指標，適配未來技術升級；明確新能源基站SPD的特殊要求，為防雷系統(tǒng)設計提供依據(jù)，有效緩解核心痛點。12、性能要求拆解：哪些關鍵指標決定電信信號SPD的防護效果？標準給出的限值有何科學依據(jù)？標稱放電電流（In）：防護能力的核心指標01標稱放電電流是SPD能持續(xù)承受的電涌電流峰值，是防護能力的核心體現(xiàn)。標準按防護等級設定限值：Ⅰ級SPDIn≥10kA，Ⅱ級≥5kA，Ⅲ級≥2.5kA。該指標直接決定SPD能否在規(guī)定次數(shù)電涌沖擊下正常工作，避免因電流耐受不足提前失效。02（二）限制電壓（Uc）：設備安全的關鍵保障限制電壓是SPD在放電時兩端產(chǎn)生的最大電壓，必須低于被保護設備的耐沖擊電壓。標準根據(jù)通信設備常見耐受值，規(guī)定不同頻段SPD的Uc限值：低頻段≤250V，高頻段≤1000V。其科學依據(jù)是通過大量設備沖擊試驗，確保限制電壓不突破設備安全閾值。（三）插入損耗(α)：信號傳輸?shù)闹匾剂坎迦霌p耗指SPD接入線路后對信號的衰減程度，直接影響通信質量。標準要求低頻段SPDα≤0.5dB，高頻段≤1.5dB。依據(jù)是通信網(wǎng)絡對信號衰減的容忍范圍，避免因SPD接入導致信號失真、傳輸距離縮短，平衡防護效果與信號傳輸需求。響應時間（tA）：快速防護的核心保障01響應時間是SPD從檢測到電涌到開始放電的時間，需小于電涌對設備造成破壞的時間。標準規(guī)定tA≤25ns，科學依據(jù)是雷電電涌的上升時間通常在幾十納秒級，只有快速響應才能及時泄放能量，避免設備受損。02耐濕熱、耐鹽霧等環(huán)境適應指標標準要求SPD在40℃、93%相對濕度環(huán)境下放置168h后，性能指標變化不超過10%；鹽霧試驗后無明顯腐蝕。依據(jù)是我國不同地區(qū)氣候差異大，確保SPD在濕熱、沿海鹽霧等惡劣環(huán)境下仍能穩(wěn)定工作，延長使用壽命。12、試驗方法探秘：從型式試驗到例行試驗，標準規(guī)定的檢測流程如何保障SPD產(chǎn)品可靠性？型式試驗：產(chǎn)品準入的核心檢測環(huán)節(jié)01型式試驗是SPD產(chǎn)品上市前的全面性能檢測，涵蓋所有關鍵指標。試驗流程包括：標稱放電電流沖擊試驗（連續(xù)15次沖擊）、限制電壓測試（不同電流等級下測量）、插入損耗測試（全頻段掃描）、環(huán)境適應性試驗等。只有通過型式試驗，產(chǎn)品才能獲得市場準入資格。02（二）例行試驗：批量生產(chǎn)的質量管控手段01例行試驗針對批量生產(chǎn)的SPD，重點檢測關鍵安全指標，包括外觀檢查（無破損、標識清晰）、接觸電阻測試(≤50mΩ)、絕緣電阻測試(≥100MΩ)。標準規(guī)定每批次產(chǎn)品抽檢比例不低于3%，確保批量生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質量穩(wěn)定，避免不合格產(chǎn)品流入市場。02（三）特殊試驗：極端場景的防護驗證特殊試驗針對極端環(huán)境或特殊應用場景，包括短路試驗（模擬SPD失效后的短路保護）、振動試驗（適應運輸和安裝過程中的振動）、高溫老化試驗（70℃環(huán)境下放置1000h）。這些試驗驗證SPD在極端條件下的可靠性，確保在突發(fā)故障或惡劣工況下仍能發(fā)揮防護作用。檢測流程的可靠性保障機制標準明確規(guī)定了試驗設備的精度要求（如電流測量誤差≤±5%）、試驗環(huán)境條件（溫度23℃±5℃,濕度45%-75%）、試驗人員資質要求。同時建立試驗結果判定準則，只有所有指標均滿足標準要求，產(chǎn)品才算合格，形成全流程質量管控體系。五

、材料與結構要求解讀

：符合標準的SPD

在元器件選型與結構設計上有哪些硬性規(guī)范？核心元器件選型的硬性要求1放電元件（如氧化鋅壓敏電阻、氣體放電管）需滿足標稱放電電流、限制電壓等性能指標，且經(jīng)過1000次老化試驗后性能衰減不超過15%；限流元件（如電感、電阻）需具備足夠的耐熱性，額定溫度不低于125℃；連接端子采用銅質材料，導電截面積不小于2.5mm2,確保導電性能和機械強度。2（二）外殼材料的性能規(guī)范外殼需采用阻燃等級不低于UL94V-0級的塑料或金屬材料，金屬外殼厚度不小于1.2mm，塑料外殼厚度不小于2.0mm。需具備防塵、防水能力（防護等級不低于IP54），同時滿足耐老化要求，在紫外線照射下1000h無開裂、變色。（三）內(nèi)部結構設計的安全準則內(nèi)部結構需采用模塊化設計，放電元件、限流元件、接線端子布局合理，間距不小于5mm，避免電涌放電時發(fā)生電弧短路；設置獨立的泄放通道，確保電涌能量快速導出；具備失效指示功能，當SPD失效時能通過指示燈或機械裝置明確提示，便于維護更換。12結構與材料的兼容性要求元器件與外殼材料需兼容，避免因化學反應影響性能（如金屬端子與塑料外殼不發(fā)生腐蝕反應）；內(nèi)部布線采用耐高溫、耐老化的絕緣導線，線徑匹配額定電流；結構設計需考慮散熱需求，放電元件周圍預留不小于8mm的散熱空間，防止過熱損壞。、安裝與使用指導：標準對電信和信號網(wǎng)絡SPD的安裝環(huán)境、接線方式有何明確要求？安裝環(huán)境的硬性條件SPD應安裝在干燥、通風的環(huán)境中，環(huán)境溫度范圍為-40℃~+85℃,相對濕度不超過95%（無凝露）；遠離易燃、易爆、腐蝕性物質；安裝位置應便于檢查和更換，與被保護設備的距離不超過5m，減少引線電感對防護效果的影響。（二）接線方式的規(guī)范要求接線應采用短、直、粗的導線，銅導線截面積不小于1.5mm2,引線長度不超過0.5m；相線與中性線、信號線與接地線的接線端子需明確區(qū)分，避免接錯；接地引線應與設備接地系統(tǒng)可靠連接，接地電阻不大于4Ω；多極SPD的各級之間應保持不小于1m的距離，或加裝退耦元件。（三）安裝工具與工藝的技術要求安裝工具需具備相應的絕緣等級（不低于1000V），壓線鉗、螺絲刀等工具應與端子規(guī)格匹配；接線時需確保端子壓緊，接觸電阻不大于50mΩ；安裝過程中避免損傷SPD外殼和內(nèi)部元器件，嚴禁帶電安裝或更換SPD。使用維護的周期與操作規(guī)范使用前需檢查SPD的外觀、標識、失效指示裝置，確認無異常；運行期間每半年進行一次巡檢，檢測絕緣電阻、接地連接情況；當SPD失效指示觸發(fā)或經(jīng)歷強雷擊后，應及時更換；更換的SPD需與原型號規(guī)格一致，嚴禁使用不符合標準的替代產(chǎn)品。12、兼容性與互操作性分析：標準如何規(guī)范SPD與通信設備的匹配性？未來兼容性趨勢如何？SPD與通信設備電壓等級的匹配規(guī)范01標準明確SPD的額定電壓（Uc）需與通信設備的工作電壓相匹配，允許偏差不超過±10%。例如，36V直流通信設備應選用Uc=40V的SPD，220V交流設備選用Uc=250V的SPD。避免因電壓不匹配導致SPD誤動作或設備無法正常工作。02（二）信號頻率適配的技術要求不同通信設備的信號頻率差異較大，標準規(guī)定SPD的工作頻率范圍需覆蓋被保護設備的信號頻段，且在該頻段內(nèi)插入損耗滿足要求。例如，5G基站信號頻率為2.6GHz，需選用工作頻率≥3GHz、插入損耗≤1.5dB的SPD，確保信號無失真?zhèn)鬏?。（三）接口類型與連接方式的兼容要求SPD的接口類型需與通信設備的接口規(guī)格一致，支持RJ45、BNC、SMA等常見接口；連接方式需符合設備的接線規(guī)范，避免因接口不兼容導致安裝困難或接觸不良。標準同時規(guī)定SPD的外形尺寸應適配設備安裝空間，便于集成部署。未來兼容性發(fā)展趨勢預測01隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，通信設備向小型化、集成化、多頻段方向發(fā)展，未來SPD兼容性將呈現(xiàn)三大趨勢：一是支持多頻段復合防護，適配設備多信號同時傳輸需求；二是采用模塊化接口，實現(xiàn)快速更換與升級；三是與設備智能聯(lián)動，通過通信協(xié)議反饋防護狀態(tài)，提升系統(tǒng)兼容性與智能化水平。02、失效模式與防護對策：標準中SPD失效判定準則是什么？如何依據(jù)標準優(yōu)化防護系統(tǒng)？SPD常見失效模式分類與特征SPD常見失效模式分為三類：短路失效（內(nèi)部放電元件擊穿，導致線路短路），特征是熔斷器熔斷、失效指示燈變紅；開路失效（內(nèi)部元件燒斷，失去防護功能），特征是絕緣電阻顯著增大、無放電響應；性能衰減失效（標稱放電電流、限制電壓等指標超出標準限值），特征是防護效果下降，無法有效限制電涌。12短路失效判定：SPD通斷能力試驗中，承受規(guī)定短路電流后，熔斷器未熔斷或外殼破裂；開路失效判定：絕緣電阻測試值＜10MΩ,或放電試驗中無電流泄放；性能衰減失效判定：標稱放電電流下降幅度＞20%，或限制電壓超出標準限值10%以上。（二）標準規(guī)定的失效判定準則（三）基于標準的失效預防對策選用符合標準的合格產(chǎn)品，避免使用劣質元器件生產(chǎn)的SPD；嚴格按照標準要求安裝與維護，定期進行性能檢測；根據(jù)環(huán)境條件選用適配的SPD，如沿海地區(qū)選用耐鹽霧型產(chǎn)品；在SPD前端加裝合適的熔斷器或斷路器，防止短路失效引發(fā)火災。防護系統(tǒng)優(yōu)化的實施路徑依據(jù)標準優(yōu)化防護分級：戶外線路入口安裝Ⅰ級SPD，樓宇主干線路安裝Ⅱ級SPD，設備前端安裝Ⅲ級SPD，形成多級防護體系；優(yōu)化接地系統(tǒng)，確保接地電阻滿足標準要求，降低地電位反擊風險；建立智能監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)控SPD工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)失效及時更換；定期開展防雷檢測，依據(jù)標準評估防護效果，動態(tài)調整防護方案。、行業(yè)應用案例解析：GB/T18802.21-2016在5G基站、數(shù)據(jù)中心等場景的落地效果如何？5G基站場景的應用與落地效果01某電信運營商在南方沿海地區(qū)5G基站部署時，依據(jù)標準選用Ⅰ級高頻SPD（In=10kA，Uc=1000V）。經(jīng)過兩年運行，該地區(qū)基站雷擊故障率從部署前的8%降至1.2%，SPD失效更換率僅為3%。標準的高頻段防護要求有效適配5G信號傳輸，耐鹽霧設計確保在沿海環(huán)境下穩(wěn)定工作。02（二）數(shù)據(jù)中心場景的應用實踐01某大型數(shù)據(jù)中心在核心交換機前端安裝Ⅱ級SPD（In=5kA，插入損耗≤0.5dB），嚴格按照標準要求接線與接地。在一次區(qū)域雷電天氣中，數(shù)據(jù)中心未發(fā)生設備損壞或業(yè)務中斷，SPD成功泄放多次感應雷電涌。標準的低插入損耗要求保障了數(shù)據(jù)傳輸速率，多級防護設計提升了系統(tǒng)可靠性。02（三）物聯(lián)網(wǎng)終端場景的應用案例01某物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為戶外傳感器配備Ⅲ級SPD（In=2.5kA，Uc=60V），遵循標準的安裝環(huán)境與接線要求。在農(nóng)村偏遠地區(qū)部署后，傳感器因電涌導致的故障率從15%降至2.3%，SPD的小型化設計適配了傳感器的安裝空間，快速響應能力有效保護了敏感元器件。02應用案例的經(jīng)驗總結與推廣價值這些案例表明，嚴格依據(jù)GB/T18802.21-2016選型、安裝和維護SPD，能顯著降低通信設備雷擊故障率，保障業(yè)務連續(xù)性。經(jīng)驗核心在于：根據(jù)場景精準匹配SPD等級與參數(shù)、嚴格執(zhí)行安裝規(guī)范、建立定期維護機制。該標準的落地應用為各行業(yè)通信網(wǎng)絡防雷提供了可復制的解決方案，推廣價值顯著。12、未來修訂趨勢預測：結合新能源通信、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，標準將在哪些方面進行升級完善？新