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MDFMDF产品结构和性能介绍产品结构和性能介绍

主讲人：石主讲人：石莹莹

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目录

MDFMDF的概念的概念

MDFMDF的功能的功能

MDFMDF的技术发展的技术发展

MDFMDF的工作原理的工作原理

MDFMDF的结构的结构

MDFMDF的主要性能指标的主要性能指标

MDFMDF的安装要求的安装要求


一、MDF的概念

MDF是Main Distribution Frame的英文缩写。

MDF是指一侧连接交换机外线，另一侧连接交换机入口和出口的内部电缆布线的配线架。

MDF是由保安接线排、测试接线排和保安单元组成的。


二、MDF的功能

接续、跳线功能

线路保护功能

防雷击感应过电压

防电力线接触过电流

防电力线感应过电压


三、MDF的技术发展

接续：绕接→卡接；

过电压保护：碳精板→玻璃气体放电管→陶瓷

气体放电管→半导体管；

过电流保护：熔断器、热线圈→PTC；

告警：现场声光告警→现场和远程告警；

外观：小型化；工艺水平提高；

其他新技术：半导体芯片式保安单元；MDF防强

电入侵告警系统。


三、MDF的技术发展

我国保安单元发展历程：

玻璃气体管

陶瓷气体管

陶瓷气体管+熔丝

陶瓷气体管+热线圈+FS

陶瓷气体管+PTC+FS

固体管+PTC+FS

IC芯片+FS


四、MDF的工作原理

通信线路干扰来源

防雷击感应过电压

防电力线接触过电流

防电力线感应过电压

MDF的失效保护MDF的告警功能


四、MDF的工作原理（1）——通信线路干扰来源

通信线路干扰来源：

外线上或外线附近雷击造成的电涌；

外线附近的电力线或电力装置和铁路电气化系统发生故障时，在外线上感应出的短时交流电压；

外线与220V电力线直接相碰产生的电力线接触过电流。



辐射电磁场辐射电磁场

感应过电压感应过电压用户线用户线

远处落雷远处落雷

MDFMDF

用户楼宇用户楼宇

??10001000’’s Vs V

??10001000’’s Vs V

雷击感应过电压原理图



交变电磁场交变电磁场

电力线电力线短路电流短路电流

接地故障接地故障

感应电压感应电压电信线路电信线路

断路器断路器

用户楼宇用户楼宇

??100100’’s Vs V

??100100’’s Vs V

MDFMDF

电力线感应过电压原理图


四、MDF的工作原理（4）——防雷击感应过电压

防雷击感应过电压：

当线路因雷击或其他原因而出现过电压时，MDF内的

过压保护器件将动作，并将过电压直接短路下地，

这样有害的过电压就不会沿用户线窜入交换机用户

板，从而有效地保护了交换机的用户板。

MDF保安单元应能耐受幅值4kV，波形10/700μs的雷

电波。且保安单元在此雷电波冲击下，输出电压应

不大于800V。


四、MDF的工作原理（5）——防雷击感应过电压

交换机

用户板

U1 U2

入侵雷

电波

保安单元

输出端电压

MDF防雷击感应过电压原理图：


四、MDF的工作原理（6）——防电力线接触过电流

防电力线接触过电流：

当线路因电力线接触而出现工频电流时，MDF内的过

流保护器件首先动作，将用户线开路，保证有害的过

电流不会侵入交换机；

通常要求MDF保安单元最大能耐受而不致起火的工频

电流为：220V，22A，1小时。

（注：以前标准中所要求的耐受时间仅为15分钟）


四、MDF的工作原理（7）——防电力线感应过电压

防电力线感应过电压：

当电信线路因为邻近的电力线或铁路电气化系统

发生故障而感应出工频过电压时，MDF内的过压保

护器件将动作，并将过电压短路下地，对交换机

进行保护。

通常要求MDF能够耐受的电力线感应过电压为：

幅值600V；频率50Hz；持续时间1s。


四、MDF的工作原理（8）——MDF的失效保护

MDF的失效保护：当线路上出现长时大电流浪涌干扰时，气体放电管处

于长时间（非瞬间）放电状态中，这样，气体放电管

将持续发热，并产生很大热量，此热量足以熔化MDF

保安单元的塑料件等，并有可能引发火灾。此时，

MDF的失效保护装置会动作，将气体放电管短路，直

接将a线或b线与地线连通，从而在有效保护了交换机

的同时，避免了保护器件长时间动作、过热而可能带

来的火灾隐患。


四、MDF的工作原理（9）——MDF的告警功能

MDF的告警功能：为了保障MDF的正常工作，提高维护效率，MDF还应具有报警功能。

保安单元在失效保护动作后、进线与地呈短路状态

时，应发出长时声光告警，提醒维护人员及时更换新

的保安单元。

新标准中规定当入侵电流过大而导致保安单元呈开路

状态时，也应发出持续的可见告警信号。


五、MDF保安单元的结构

MDF保安单元的基本结构MDF保安单元的结构图MDF保安单元的过压保护装置MDF保安单元的过流保护装置MDF保安单元的失效保护和告警装置


五、MDF保安单元的结构（1）——MDF保安单元的基本结构

MDF保安单元包含了以下组件：过压保护装置

过流保护装置

FS失效保护装置

告警装置

MDF保安单元通常有6个端子：进线端子：a、b

出线端子：a/、b/

地线端子：g

告警端子：s


五、MDF保安单元的结构（2）——MDF保安单元的结构图

PTC

PTC

交换机用户板

MDF架汇流条

a

b

总接地排接地线（ 35~70mm22)

用户电缆

用户线用户外线

PTC: 15~20Ω

a PTC: 15~20Ω

放电管

MDF保安单元

b/

a/

s

b

g

易熔金属片

易熔金属片


五、MDF保安单元的结构（3）——MDF的过压保护装置

MDF对过压保护器件的要求：对动作电压的要求

对释放过电流的要求

对耐电流能力的要求

对适应工作环境的要求

对失效模式的要求



MDF内的过压保护器件通常都使用放电管。

放电管的种类：气体放电管和固体管（半导体管）。

放电管的工作原理：放电管是并联在线路和地之间的。当其两端电压低于其动作电压时，放电管处于开路状态；当其两端电压高于其动作电压时，放电管处于短路状态，将过电压直接短路下地。因此，放电管是防过电压的理想器件。



气体管的特性气体管的特性

优点：a、通流容量大；b、电容量小。缺点：

a、气体放电管存在慢性漏气现象；b、气体放电管的发热量大；c、气体放电管的雷击击穿电压偏高；d、气体放电管的动作电压一致性较差；e、部分早期使用的气体放电管还采用了放射性材料。



固体管的特性固体管的特性

优点：a、固体管稳定性好；b、固体管雷击击穿电压值较低；c、固体管发热量小；d、固体管的动作电压一致性较差。

缺点：a、电容量较大；b、通流容量比气体管略差。


五、MDF保安单元的结构（7）——MDF的过流保护装置

MDF对过流保护器件的要求：对不动作电流的要求（即在正常工作状态下不能动

作）；

对动作时间的要求；

对耐电流能力的要求；

对耐电压能力的要求；

对恢复时间的要求；

对电阻和平衡度的要求；

对适应工作环境的要求。



目前MDF都是采用PTC热敏电阻器作为过流保护元件。

早期的MDF是采用低焊点熔丝和热线圈作为过流保护器件的，由于它们动作后不可自复，因此在实际使用

中维护起来较为困难。另外，它们动作的可靠性也较

低，保护效果并不理想。

PTC热敏电阻器的特点：PTC热敏电阻器是一种电阻值随温度增加而增加的非线性元件，它是串联在线路

上使用的。



PTC热敏电阻器的工作原理：PTC在正常工作状态下，电阻值很小，不影响线路通信。而当大电流来临时，它的电阻值能迅速升高几个

数量级（100kΩ以上），从而使电流降至安全值（只有几个mA）。而在故障消除后，PTC又能自动恢复至初始的低阻状态，无须更换即可继续正常运行。因

此，采用PTC热敏电阻器作为过流保护元件安全、可靠、易于维护。

PTC热敏电阻器的类型：陶瓷型和高分子型。



热线圈的工作原理：

热线圈是在线路上出现过电流的情况下动作，从而对

交换设备等起到保护作用的元件。

热线圈一般由线圈架、装在线圈架中间孔中后仍能滑

动的芯棒、一头焊接在线圈架上并整齐地缠绕在线圈

架上的丝包的电阻丝（即线圈）等组成，芯棒穿过线

圈架定位后用低温焊锡焊住。

热线圈的早期技术指标：直流电阻3.5Ω±10%；不动

作电流：200mA，1小时不动作；动作时间：540mA

时，210s内动作。后期使用的热线圈电阻有7或14Ω

左右。



热线圈的工作原理：

在实际使用时，通常将热线圈装配在连接局外线的位

置上，并将其线头焊接在连接局内线的位置上，当通

信线路遭受强电侵袭而出现过流现象时，使热线圈上

的线圈发热，当热量达到焊接芯棒与线圈架的低温焊

锡的熔点时，低温焊锡熔化。此时芯棒受外力（一般

为保安单元内弹簧贮存的力）推动而滑动，使外线接

地，保安单元发出告警信号，从而对通信装置进行了

保护。


五、MDF保安单元的结构（12）—— MDF的失效保护和告警装置

失效保护和告警装置：

在MDF中，采用热量传递和机械开关的方式实现失效

短路和告警。

当线路上出现长时大电流浪涌干扰时，气体放电管长

时间（非瞬间）放电，此时放电管产生的热量极大，

此热量使易熔金属片熔化，然后在弹簧等的作用下，

使短路开关及告警回路开关闭合，将浪涌电流直接引

入地并发出长时告警信号。


六、MDF的主要性能指标

MDF的相关标准MDF的整体要求MDF保安单元防护性能要求MDF保安单元放电管性能要求MDF保安单元PTC性能要求MDF的告警性能要求MDF的其他性能要求


六、MDF的主要性能指标（1）

MDF的相关标准：YD/T 694-2004 《总配线架》

GB/T 9043-1999 《通信设备过电压保护用气体放电管技术条件》

YD/T 940-1999 《通信设备过电压保护用半导体管》

YD/T 741-2002 《通信设备过电流保护用正温度系数（PTC）热敏电阻器技术条件》


六、MDF的主要性能指标（2）——MDF整体要求

外观指标外观指标金属件：表面光洁、涂（镀）层颜色均匀无明显差异，无划伤、锈蚀、起皮、变色。

塑料件：表面光洁，颜色均匀无明显差异，无裂纹、划伤。

地线安装保安接线排的直列上，应装有单独的整体铜质地线汇流条，其横断面应不小于16mm2，且应与各个保安接线排保护地线可靠电气连接。

此连接的接触电阻应不大于10mΩ。



绝缘电阻：

在标准的试验大气条件下及在高温试验、低温试验、温度变化试验和湿热试验后，任意互不相连的接线端子之间，以及任一接线端子和金属固定件之间，其绝缘电阻不小于1000M Ω。

抗电强度：

在标准的试验大气条件下及在高温试验、低温试验、温度变化试验和湿热试验后，任意互不相连的接线端子之间，以及任一接线端子和金属固定件之间，应能承受45—60Hz，波形近似正弦波，有效值为1000V的交流电压，历时1min应无击穿和飞弧现象。



簧片间接触电阻：在标准的试验大气条件下，两相接触的簧片之间的接触电阻不大于7m Ω。在高温试验、低温试验、温度变化试验和湿热试验等各项试验后，接触电阻增值不大于3m Ω。

成端接触电阻：在标准的试验大气条件下，导线与端子的成端接触电阻不大于7m Ω。在高温试验、低温试验、温度变化试验、湿热试验、振动试验等各项试验后，接触电阻增值不大于2m Ω。


六、MDF的主要性能指标（5）——MDF保安单元防护性能要求

模拟雷击试验要求：

试验参数： 4kV， 10/700μs，正负各10次。

试验端子：a对地、b对地、（a+b）对地。

保安单元在经受上述模拟雷击试验后，应能正常工

作。

在模拟雷击试验时，被试保安单元的输出端电压应不

大于800V。



电力线感应试验要求：

试验端口：（a+b）对地。

感应试验：600V，50Hz，回路电阻600 Ω，持续时间1s，施加5次。

保安单元在经受上述感应试验之后，应能正

常工作。



电力线碰触试验要求：

试验端口：（a+b）对地。

碰触试验1：220V，50Hz，回路电阻分别为160Ω、 40 Ω或187V，50Hz，回路电阻为600 Ω，持续时间15min。

保安单元在经受上述碰触试验1后，应不着火并发出告警信号。

碰触试验2： 220V，50Hz，回路电阻10 Ω，持续时间15min。

保安单元在经受上述碰触试验1后，应不着火并发出告警信号，

同时还应将外线输入端断开或将输入电流限制在50mA以内。


六、MDF的主要性能指标（8）——MDF保安单元放电管性能要求

不动作电压：在保安单元的各外线输入端和地之间施加-185V的直流电压，各输入端和地之间不能导通。

限制电压上限：气体管保安单元在电压上升速率为100V/s时，限制电压的上限应不大于260V。半导体保安单元在电压上升速率为100kV/s时，上限应不大于260V。



冲击恢复时间：

不论是气体管保安单元还是半导体管保安单元，其过

电压冲击恢复时间应不大于150ms。

（原标准中该项目名称为：过电压冲击恢复时间，且原

标准中对于不同类型的保安单元有不同的要求。）

过电流动作恢复时间：

过电流动作恢复时间应不大于60s。

（原标准中该项目名称为：过电流冲击恢复时间。）



冲击寿命试验：试验波形10/1000μs，试验电流100A，对保安单元冲击300次；试验后，放电管限制电压和过电压冲击恢复时间仍应符合相关要求，所有绝缘电阻均应>500MΩ。

交流寿命试验：已删除。


六、MDF的主要性能指标（11）——MDF保安单元PTC性能要求

常温电阻：

a、b线的常温电阻应不大于22 Ω；

a、b线间的电阻差值应不大于2 Ω。

不动作电流：

温度为40摄氏度、回路电流为90mA时，应1h不动作。

（原标准要求为100mA。）


六、MDF的主要性能指标（12）——MDF保安单元PTC性能要求限流特性：在a、b线上施加3A初始电流，保安单元应在0.21s内将电路隔断或限流至500mA。在a、b线上施加1A初始电流，保安单元应在0.4s内将电路隔断或限流至500mA。在a、b线上施加0.50A初始电流，保安单元应在2.0s内将电路隔断或限流至150mA。在a、b线上施加0.35A初始电流，保安单元应在4.0s内将电路隔断或限流至150mA。

（与原标准相比，限流特性的要求大大加严。）


六、MDF的主要性能指标（13）——MDF告警性能要求

告警性能：在电力线碰触试验中，保安单元应告警并输出告警信号。

保安单元告警时，MDF应能指示告警保安单元所在的列和线对号，并发出可闻告警信号。

应具有远程集中监控或集中告警的接口。

列告警与总告警均应具有告警检测装置。

在用户线发生雷击和短时电力线感应时，不应发出告警信号。


六、MDF的主要性能指标（14）——MDF对地电容要求

对地电容：保安单元a、b端对地电容应小于200pF。用于VDSL线路中的保安单元， a、b端对地电容应小于31pF。


六、MDF的主要性能指标（15）——MDF过电流热稳定性要求

过电流热稳定性：保安单元应能承受110Va.c.r.m.s（线路电阻160欧姆）的测试，试验时长为4小时，保安单元应不起火且插接保安单元的接线排不能变形，更换保安单元应能正常工作。

（注：该测试为新增项目。）


六、MDF的主要性能指标（16）——MDF其他性能要求

燃烧性

耐振性

气密性

拉脱力

…………


七、MDF的安装要求

MDFMDF架总接地架总接地

MDF的总地线汇流条其他要求


七、MDF的安装要求（1）

MDF的总接地：

总配线架的总地线和交换机的地线应实现等

电位连接。

MDF的总接地线应尽可能粗，以减小接地导线上由于电感的存在而产生的电压降。通

常，总接地线应使用不小于95mm2的多股铜导

线，或使用2根50mm2的地线。



MDF的接地连接示意图：

交换机

总配线架底座

总配线架汇流条

地线汇集排

局站总地线汇集排

交换机地线



MDFMDF架总地线汇流条：架总地线汇流条：MDF各直列的地线汇流条应与MDF架总地线汇流条可靠电气连接，MDF架总地线汇流条的横断面应为不小于50mm2的铜排。

直列铜质汇流条与总汇流条连接的接触电阻应不大于10m Ω。总地线汇流条至地线汇集排应采用1根50mm2地线或在MDF架体较大（纵列多于五列）的情况下采用2根35 mm2地线，这两根地线应从MDF总地线汇流条的两端分别引出。



其他要求：

所有用户线均应在MDF上通过保安装置后，再与通信设备相连。

引入总配线架的用户电缆其屏蔽层在电缆两端应该接地，局端应

在入局界面处进线室内与地线总汇集排连接接地。

MDF架上未使用的空闲用户线，不要悬空，应插上保安单元，或就近连接到MDF架的保护地排上。

MDF的走线架应尽量与其他电信设备的走线架绝缘隔离开来，以阻止从用户线上窜入的雷电流进入到通信设备，对设备造成损坏。


谢谢谢！谢！

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