1 MDF行業(yè)標準

中華人民共和國通信行業(yè)標準YD/T694-2004(以下簡稱行標)《總配線架》中的第3.1條定義總配線架(MDF)為:外線側(cè)連接銅芯雙絞線市話通信電纜，內(nèi)線側(cè)連接電信交換或接入設(shè)備的用戶電路，可通過跳線進行線號分配且具有過電壓過電流防護功能及測試端口的配線架。第3.7條定義保安單元:為防止局內(nèi)設(shè)備和操作者人身遭受過電壓過電流危害的第一級保護裝置。第3.9條定義“過電壓過電流”為:出現(xiàn)在設(shè)備上的超過設(shè)備本身正常工作范圍的外來干擾電壓和電流。針對MDF總配線架而言過電壓過電流指:①外線上或外線附近雷擊造成的電涌;②外線附近的電力線或電力裝置和鐵路電氣化系統(tǒng)發(fā)生故障時，在外線上感應(yīng)出的交流電壓;③外線與220v電力線直接相碰。新制訂的YD/T694-2004《總配線架》針對老標準YD,T694-99《總配線架》中存在許多不適應(yīng)現(xiàn)代電信運維機制的條款，為更好地讓MDF保安單元起到過電壓過電流防護，確保通信局站人員與設(shè)備的安全，在保安單元安全防護性能方面做了修改或增加。主要條款如下:1)刪除了Fs失效告普中的時間要求.2)增加了過電流熱穩(wěn)定性條款，要求保安單元應(yīng)能承受110vAC線阻160歐4小時實驗，保安單元應(yīng)不起火不變形。3)增加了對地電容測試項目，要求a,b線對地電容龔200PF(用于ADSL線路的保安單元的對地電容=31PF)。4)修改了電力線碰觸實驗，要求在10歐檔電力線碰觸時1小時被試單元應(yīng)不著火，尤其應(yīng)將外線輸入端開路或?qū)⑤斎腚娏飨拗圃?0mA以下。5)修改了限流元器件動作時間標準，相對原標準動作時間縮短了1倍以上.如I=1A,t由原標準的1.5s縮短到0.4s,

2 MDF保安單元的原理

根據(jù)定義，總配線架的保安單元必須在外線電路或用戶端設(shè)備遭受過電壓過電流危害時動作，起保護作用。防止人身和設(shè)備遭受過電壓過電流傷害，并且在遭受持續(xù)過電壓過電流危害時能夠發(fā)出聲光告替信號，以便維護人員迅速排查故障。

2.1 防雷擊工作原理

當線路遭受雷擊危害(以峰值電壓4000V,I(Y200us試驗波形為例)配線架的保安單元過電壓保護器件(放電管)能在us級響應(yīng)(氣體放電管)或者以ns級響應(yīng)(固定放電管)對地放電。根據(jù)行標5.4.7.2經(jīng)過保安單元一級防護后，被試保安單元輸出端電壓水平被控制在800v以內(nèi)。

2.2 防電力線感應(yīng)工作原理

當線路遭受電力線感應(yīng)時，假定線路電阻R1,R2均為600歐(f 0.4電纜按300 W km計算約2km距離)。遭遇的感應(yīng)電壓為600v時，感應(yīng)電流I= DR, I不會大于IA，則放電管側(cè)電壓峰值一般不會超過100v。此時，放電管不會動作。如感應(yīng)電壓持續(xù)時間達到0.4s(采用PTC作為過流保護器件的保安單元)或0.005s(采用半導(dǎo)體過流保護裝置的新型保護單元)則R3,R4動作呈高阻.感應(yīng)電流同時被限制mA級以下。放電管兩側(cè)電位立即上升到電

力線感應(yīng)電壓600v左右。峰值可達到800多伏，大大超過了放電管直流擊穿電壓并將放電管擊穿，便感應(yīng)過電壓對地泄放。

2.3 防電力線碰觸工作原理

當線路遭到220v電力線碰觸危害時，過電流約為220試R1+R3+R5), R5為局用交換機用戶板電路中的限流元器件。當R1線路電阻越小，220v碰觸電纜地點與交換機房越近(300歐Am f 0.4, 200腳km f0.5) . Ill越大220vAC碰觸電纜地點離交換機房越遠。即便Ill僅為幾十歐，放電管兩側(cè)電位也有可能達不到放電管的直流擊穿電壓值。當過電流持續(xù)時間長達規(guī)定值，PTC動作呈高阻，放電管兩側(cè)電位上升到300多伏。放電管被擊穿，使得過電壓對地泄放。

2.4 放電管失效保護工作原理

由于放電管被擊穿，使得過電壓對地泄放，放電管放電發(fā)熱持續(xù)一段時間(如1=2.5A,t < 15s)，將使Fs裝置的低熔點元件受熱熔化，令Fs開關(guān)閉合。使過電壓經(jīng)Fs開關(guān)短路對地泄放，放電流不再流經(jīng)放電管;與此同時，與Fs開關(guān)聯(lián)動的失效保護告警裝置Kl,K2閉合，發(fā)光二極管燈亮，并通過S信號告警系統(tǒng)發(fā)出聲光告警信號。

3 MDF保安單元應(yīng)用分析

根據(jù)以上原理分析，MDF保安單元主要起過電流過電壓防護作用，其主要原器件由放電管、PTC,告警開關(guān)裝置、金屬接插件、塑殼等組成。而作為主要原器件的放電管、PTC則是保安單元質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。而且前廣泛使用的氣體放電管與PTC存在以下缺陷。

1)氣體放電管存在慢性漏氣、光敏效應(yīng)、離散性較大，造成長時間使用后可靠性降低。筆者曾對5年以上的氣體放電管進行了抽測，測試樣品200只，不合格率達到32%.

2)由于MDF總配線架向高密度、小型化的發(fā)展趨勢，迫使保安單元體積減小，氣體放電管安裝空間越來越小，小管徑的氣體放電管面臨耐流能力的降低給保安單元質(zhì)量造成隱患。

3)舊式熔絲、熱線圈、熔絲加熱線圈等方式的過流元器件已不符合新的行標，目前大部分在用的PTC也存在著響應(yīng)速度與交換機二級防護不匹配的問題。現(xiàn)有多數(shù)總配線架保安單元的PTC限流動作時間均不能保證快于各種交換機的PTCR。當過電流過電壓危害發(fā)生時，交換機二級防護元器件動作，保安單元則形同虛設(shè)。造成交換機用戶電路的PTC更易于被損壞。

4)除以上情況外，保安單元還存在老化，過電流過電壓防護完全失效的現(xiàn)象;無告警輸出現(xiàn)象;氣體管長時間處于弧光放電狀態(tài)導(dǎo)致MDF總配線架起火現(xiàn)象;塑料殼變形、阻燃劑揮發(fā)、阻燃性能下降現(xiàn)象;電容值過大影響ADSL, ISDN等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)開展;誤告警現(xiàn)象等。2003年3月起，有公司著手對湖南省電信公司的MDF總配線架運行情況進行摸底測試，全省約有472萬保安單元需進行更換。其中95年前投入使用的氣體放電管+熱線圈式或熔絲的保安單元數(shù)量約182萬，95年以后到99年底的氣體放電管+PTC式的保安單元約有290萬需進行更換。以湘潭、株洲為例，2003年7月又分別對湘潭市38個局點、株洲炎陵、枚縣等34個局點進行保安單元抽樣檢測，完全符合要求的局點只有20個點即保安單元合格率達到90%以上及告警系統(tǒng)正常、地線連接正常的局點合格率不到30%,5年以上的保安單元不合格率超過了28%.廣東電信2003年亦對MDF保安單元進行了現(xiàn)場抽測，4712個抽測樣品分布在7個本地網(wǎng)18個通信局，涉及品牌12個。總體不合格率達到了41%。其中5年以上的氣體放電管不合格率超過25.8%,5年以內(nèi)的氣體放電管不合格率僅為1%;MDF保安單元動作電壓不合格率達到87.1%(單個局點而言)由此，中國電信集團公司組織全國各省分公司專家對目前在線使用的MDF總配線架及保安單元的使用情況進行了調(diào)查摸底。僅湖南省電信分公司就存在95年前的各類保安單元將近200萬只。其中還存在部分熱線圈、熱熔絲等老制式的保安單元仍在線運行給中國電信的正常生產(chǎn)運作帶來了較大隱患。仔細研讀YD/T694-200X新標準，不難發(fā)現(xiàn)貫穿整個新標準強調(diào)了二個字即“安全”。這也是近幾年隨著工作效率提高無人值守機房越來越多，用戶質(zhì)量意識不斷加強的結(jié)果。這也是幾次重大機房火災(zāi)教訓(xùn)。迫使原標準進行較大修改。為確保機房人員和設(shè)備的安全，杜絕火災(zāi)現(xiàn)象對湖南省內(nèi)各種類型的MDF保安單元進行了調(diào)研分析，并針對220vAC交流碰觸作了大量實驗。實驗表明，保安單元的質(zhì)量不僅僅由其主要元器件如放電管、PTC、告警開關(guān)裝置決定。更重要地是保安單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)劣、工藝組裝的好壞是整個保安單元能否起到過電流過電壓防護、杜絕火災(zāi)隱患的關(guān)鍵。現(xiàn)將保安單元著火現(xiàn)象歸納總結(jié)如下

（未完待續(xù)）