我國國家標準GB/T 21545-2008《通信設備過電壓過電流的保護導則》等同（IDT）采用了ITU-T建議K.11（1993）《過電壓和過電流的防護原則》給出了危險過電壓和過電流的起源、通信設備過電壓過電流的保護方法、通信設備過電壓過電流常采用的保護器件類型及參與影響分析等如下。

一、危險過電壓和過電流的起源

1、直接雷擊。直接雷擊會引起數千安的電流，沿導線或電纜流動，持續若干微秒。這可能發生物理損傷，而且數千伏的過電壓沖擊會對線路設備和終端設備的電介質構成威脅。

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2、臨近雷擊。云對地或云對云間流動的雷電電流，會在雷擊點附近的架空或地下通信線路中產生過電壓。在大地電阻率高的地區，受影響的面積很大。

3、電力線路（包括電氣化鐵路在內）故障電流所產生的感應。電力系統發生接地故障時，沿電力線路將有很大的不平衡電流流動，使附近與它平行的電信線路上產生感應過電壓。這種過電壓的幅值可能上升到數千伏，依電力線路所使用的故障解除系統的不同，其持續時間在200ms~1000ms范圍內（有時甚至更長）。

4、與電力線路接觸。當電力線路和電信線路受到當地自然災害，如暴風雨、火災的破壞時，或者在沒有采用正常的隔離和絕緣等安全防范措施的情況下，電力線路與電信線路有可能發生接觸。在正常配電電壓為220 V（交流有效值）的地區，如果發生故障，可能有很長時間后才能發現故障。在使用較高配電電壓例如2kV的地區，如果發生故障，電力線路的保護設施通常能夠保證在短時間內將電壓切斷。過電壓可能產生過大的電流沿線路流向交換機的接地點，會造成設備損壞和危及人身安全。

5、地電位升高。電力系統的接地故障在土壤中所產生的電流會使故障點和電源接地電極附近的電位升高（見ITU-T K.9）。這種地電位可通過兩個途徑影響通信設備：一是通信信號系統接地電極埋設處的土壤相對于遠地的電位升高即使小于5V，也可能使信令系統誤動作。這種低電壓可能是由電力系統中的小故障引起的，這種小故障可能長期存在而不能被檢測出來。二是較高的地電位升高能使受影響區域內的工作人員有危險，或者在極端情況下，地電位升高還足以將通信電纜的絕緣擊穿，引起大范圍的損壞。

二、保護方法

通信設備過電壓過電流保護方法有兩種：一是采用有關線路的某些保護措施，其作用是降低過電壓和過電流起源處的過電壓、過電流值，從而減小對系統所有部分的危害。二是采用適用于系統特定部分的其他保護措施，可歸納成如下表2中的兩類。

表2：適用于系統特定部分的其他保護措施

依據通信系統的組成，過電壓和過電流的保護可有：通信線路的保護、通信設備（交換和傳輸等）的保護及用戶通信終端設備的保護。

三、保護器件的類型

1、碳或金屬電極的空氣間隙保安器。這種保安器通常連接在線路的每條導線和地之間、能限制保安器電極間出現的電壓。這種保安器的價格便宜，但在反復動作后，其絕緣電阻會有可能覺察到的下降，因此需要經常更新。

2、氣體放電管。放電管通常接在線路的每條導線與地之間，或者將三電極放電管接在一對導線與地之間。為了滿足系統的要求，可以對它們的特性規定一些精確的極限值。這種保安器是小型的，能夠頻繁動作。

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3、半導體保護器件

隨著半導體保護器件技術的發展，已經能生產可用作“一次保護”的元件和只用于“二次保護”的元件。“一次保護”與“二次保護”始終應進行正確的協調。“一次保護”與“二次保護”器件的特點詳見下表3-3。

表3-3：一次保護與二次保護器件的特點

4、熔絲。熔絲串接在電路的每根導線上，當流過的電流過大時就熔斷。簡單的熔絲是一根均勻的可熔金屬絲。慢動作熔絲包括一根大電流流過時迅速熔化的均勻金屬絲和一個彈簧的可熔部件，此部件在長時間內有小電流流過時逐漸熔化直至熔斷。典型的動作電流為：大電流為2 A，而持續的小電流為250mA。熔絲動作后不應有持續的電弧。熔絲對雷電沖擊不能起保護作用，而且在經常有雷電沖擊的地區，有必要設置額定電流大的（直至20A）熔絲，以免熔絲失效引起麻煩。這種熔絲不能為電力線接觸故障提供適當的保護。熔絲也可能使產生噪聲和斷線故障的根源。

5、熱線圈。熱線圈串接在線路的每根導線上，它可使線路斷開或接地，或者既使線路斷開又使線路接地。熱線圈設有某種可熔部件，一般當500mA電流流過200s時就動作。

6、自恢復限器件。熔絲和熱線圈的缺點是，當它們動作時會使電路永久地中斷，然后必須由人工去更換。某些可變阻抗器件是可以利用的。當過載電流流過而受熱時其電阻增加至很高的數值。當過載電流消除后，這種器件的電阻將恢復到正常的低阻值。應該注意這些器件的響應時間和耐壓能力。

7、可熔連接線。在通信線路與電力配電線路長時間接觸故障中，借助可熔連接線來防止安裝在通信線路上的無熔絲過電壓保安器組件產生過熱的危險。可熔連接線通常由與通信線路相串連的絕緣導線組成，并安裝在受電力線路影響的通信線路與保安器組件之間。這些導線比終接在保安器組件上的導線上的導線線徑一般至少要小兩個線材號數，而且要有適當的長度，以避免在電力系統不能迅速斷電但導線己經熔斷的情況下產生持續的電弧。如果可熔連接線或它的一部分安裝在建筑物中或其它可能出現火災危險的場所，則應將可熔連接線密封在電纜護套、接頭盒或其他合適的盒子中，以抑制導線熔斷時可能引起的電弧。

在通信局（站）的配線室機房安裝有總配線架（MDF），MDF是與外部線路相連接，應具有過電壓過電流的保護功能，該功能是由保安單元所承擔。

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四、殘余影響

采取保護措施的根本目的在于保證由于干擾引起的大部分電能不耗散在設備的易損壞部件中，且不擴延到人身。然而，沒有一種器件具有能理想地消除所有干擾電壓或電流的特性，其由于下述理由造成殘余影響。

1、殘余過電壓。殘余過電壓主要是應考慮到下表4-1中的因素。

表4-1：產生殘余過電壓的因素

2、橫向電壓。同一線對兩根導線上的保安器有可能不同時動作，因而可能產生橫向電壓脈沖。在某些情況下，特別是被保護設備的阻抗如果較低時，兩個保護器中的一個動作可能阻止另一個保護器動作。因此，只要線路上存在縱向電壓，橫向電壓就會繼續存在。

3、對電路正常工作的影響--協調設計。保護器件的動作電壓與正常運行期間線路上產生的最高電壓之間應有足夠的裕度。同樣，保護元件的特性（內阻抗）必須與被保護裝置的性能相適應。

4、狀態變化影響。保護器件可能使線路的一部分得到保護，而另一部分卻被犧牲。例如：如果總配線架（MDF）的熔絲由于接觸電力線路而熔斷，使通信的接地被斷開時，線路上的電壓可能上升至電力線路的全電壓。同樣地，由于某一個保護器動作，與設備相連的有關電路的等效內阻抗可能大大降低，于是產生可能造成損壞的環流。

5、一次保護與二次保護的協調。為了保護敏感設備，有時有必要使用幾種保護器件。例如：快速動作的小電流器件（如半導體器件）和稍慢動作的大電流器件（如氣體放電管）。這種情況下，必須采取幾個步驟以保證在萬一有持續的過電壓時，小電流器件不會妨礙大電流器件的動作。這是因為假如這種情況一旦發生，小電流器件就可能被破壞，或者內部連接線路會通過過大的電流。

6、溫升。設計和安裝保護部件時，應考慮使它們在動作時所引起的溫升不致于破壞其特性或危及人身安全。

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7、電路可用性。當保護器件動作時，被保護電路的業務可能會臨時或持久地中斷。

8、故障的后果。使用保護器件后，由于保護器件不可靠，會引起需要維修的問題。此外，保護器還可能會妨礙對某些線路和設備進行測試。

另外，GB/T 21545中還給出了通信線路的保護、傳輸和交換設備的保護、用戶終端設備的保護，包括其具體做出保護方法與保護措施及保護器件的使用等，若要詳細了解的請查閱下附件。

附件：GB/T 21545-2008《通信設備過電壓過電流的保護導則》

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