在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，信號浪涌保護器（Signal Surge Protective Device，以下簡稱“信號SPD”）已成為保障設(shè)備安全與可靠運行的關(guān)鍵元件。

一、浪涌保護器的定義與工作原理

信號浪涌保護器（Signal SPD）是專門用于保護通信與信號線路免受雷電及其他瞬態(tài)過電壓侵害的防護裝置。

國際定義：IEC 61643-21標(biāo)準(zhǔn)指出，信號SPD適用于對受雷電或其它瞬態(tài)過電壓直接或間接影響的通信與信號網(wǎng)絡(luò)進行防護，其額定系統(tǒng)電壓最高可達交流1 000 V（r.m.s.）及直流1 500 V。其核心功能是將過量的浪涌電壓或電流分流至接地，避免其進入后端設(shè)備

國家標(biāo)準(zhǔn)：中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18802.21-2016等同采用IEC 61643-21，對信號SPD的性能要求和試驗方法作了全面規(guī)范，規(guī)定了沖擊電流能力、殘壓、響應(yīng)時間等關(guān)鍵指標(biāo)

信號SPD內(nèi)部通常集成以下元件：金屬氧化物壓敏電阻（MOV）、氣體放電管（GDT）、電視濾波二極管（TVS）或電涌隔離變壓器（SIT）等。其基本工作過程為：當(dāng)線路電壓在正常范圍內(nèi)時，保護器呈高阻狀態(tài)；當(dāng)發(fā)生瞬態(tài)過電壓時，保護器迅速轉(zhuǎn)換至低阻狀態(tài)，將浪涌電流引入大地或內(nèi)部隔離結(jié)構(gòu)，從而將后端設(shè)備與高壓尖峰隔離。

二、信號浪涌保護器廣泛應(yīng)用的技術(shù)與經(jīng)濟動因

雷電與切換過電壓威脅無處不在

室外長距離布線易受雷電電磁脈沖感應(yīng)，信號線與高壓線路并行布設(shè)時，感應(yīng)電壓可達數(shù)千伏

工業(yè)現(xiàn)場大量開關(guān)動作（如電機啟動/停機、繼電器切換）也會產(chǎn)生數(shù)十至數(shù)百伏的切換過電壓，對微處理器、傳感器等敏感元件構(gòu)成威脅。

電子設(shè)備朝小型化、高速化、智能化發(fā)展

現(xiàn)代信號設(shè)備（PLC、DCS、RTU、路由器、攝像機等）內(nèi)部集成度高、工作電壓低，耐受的過電壓裕量極小，稍高的浪涌即可導(dǎo)致功能失靈或元件損毀。

運維成本與停機代價劇增

數(shù)據(jù)中心、軌道交通、石化生產(chǎn)等領(lǐng)域，一旦設(shè)備因浪涌損壞停機，其直接經(jīng)濟損失與安全風(fēng)險極高。配置信號SPD可顯著降低設(shè)備更換和停機維護成本。

基于上述因素，信號SPD已成為提升系統(tǒng)可靠性、降低維護成本的重要手段，因而在幾乎所有涉及電子信號傳輸?shù)膱龊系玫綇V泛應(yīng)用。

三、哪些行業(yè)必須安裝信號SPD

雖然信號SPD具有普適防護價值，但以下行業(yè)／場景已在標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中明確規(guī)定必須安裝：

工業(yè)自動化控制，NFPA 79規(guī)定，安全回路及控制回路必須配置UL 列表的SPD；PLC、DCS控制柜內(nèi)應(yīng)安裝Type 4級SPD以滿足設(shè)備安全要求。

電力系統(tǒng)監(jiān)控，繼電保護與自動化終端（RTU）、SCADA遠動信號線路與高壓線路并行敷設(shè)時，須配置信號SPD防止感應(yīng)過電壓。

通信網(wǎng)絡(luò)機房，《通信機房設(shè)計規(guī)范》要求，對進出機房的各類信號光/電纜均應(yīng)采取浪涌保護措施，以防雷電及電網(wǎng)切換影響。

鐵路與軌道交通，軌道信號聯(lián)鎖、電氣化牽引及通信系統(tǒng)要求在線路端安裝信號SPD，確保列控設(shè)備穩(wěn)定運行。

智能建筑與安防，視頻監(jiān)控、門禁報警、樓宇對講等系統(tǒng)多在室外或樓頂布線，必須安裝信號SPD以防畫面丟失與設(shè)備損壞。

石油化工與危化品，GB 50650石化裝置防雷規(guī)范強調(diào)，對現(xiàn)場儀表與控制信號回路必須實施等電位連接及SPD保護。

數(shù)據(jù)中心／金融系統(tǒng) 對網(wǎng)絡(luò)交換機、服務(wù)器通信端口進行信號SPD防護，可有效避免瞬態(tài)干擾導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟包與系統(tǒng)崩潰。

此外，任何關(guān)乎安全與連續(xù)運行的關(guān)鍵電子信號線路（如醫(yī)療設(shè)備信號、航空導(dǎo)航信號、交通信號燈控制線路）均應(yīng)強制配置信號SPD。

四、地凱科技信號SPD的主要分類與功能

信號SPD可按多種維度分類，不同類別針對不同應(yīng)用場景發(fā)揮專業(yè)化防護作用。

MOV型（壓敏電阻），能量吸收能力大，適合中低頻信號，如4–20 mA電流環(huán)、0–10 V模擬量信號。響應(yīng)時間一般為幾十納秒。

GDT型（氣體放電管），針對高能雷擊浪涌，通流能力強（可達數(shù)十kA），適用于電信、鐵路信號及電力變電站。

TVS型（瞬態(tài)抑制二極管），響應(yīng)最快（<1 ns），適合數(shù)字信號、高速以太網(wǎng)（100 M/1 G）接口保護，但通流量相對有限。

SIT型（電涌隔離變壓器），通過隔離變壓降解浪涌能量，對高頻信號影響最小，常見于頻率范圍寬、帶寬要求高的現(xiàn)場總線。

插拔式模塊，DIN導(dǎo)軌可插拔設(shè)計，維修更換方便，常見于工業(yè)控制柜。

同軸/網(wǎng)絡(luò)插入式，直接插入同軸視頻線、RJ45網(wǎng)線或光纖鏈路，適合監(jiān)控系統(tǒng)與通信機房。

多功能一體化，集成電源SPD與信號SPD于一體，適合視頻監(jiān)控“三合一”防護方案

單通道，模擬量或單路數(shù)字信號；

多通道，8/16/24路數(shù)字或差分信號，適合大型I/O模塊群組。

各類型信號SPD的性能指標(biāo)

殘壓（Up）：浪涌來臨時，保護器兩端允許的最高電壓，應(yīng)低于被保護設(shè)備耐壓。

最大沖擊電流（Imax）：一次沖擊測試中的峰值通流能力，決定能否承受高能浪涌。

額定放電電流（In）：多次（通常10次）沖擊后仍能保持性能的通流能力。

響應(yīng)時間（ta）：從浪涌到器件觸發(fā)的時間，TVS最快，GDT略慢，MOV居中。

帶寬與插入損耗：對高速信號而言，必須保證SPD的等效電容與寄生電感足夠小，避免信號失真。

五、地凱科技信號防雷器選型與工程應(yīng)用建議

明確線路參數(shù)：先確認(rèn)信號類型（模擬／數(shù)字）、額定電壓、電流環(huán)、帶寬與傳輸速率等；

對照標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范：產(chǎn)品須符合IEC 61643-21/EN 61643-21及GB/T 18802.21等標(biāo)準(zhǔn)，并查看UL 1449、CE、ROHS等認(rèn)證標(biāo)志

考慮沖擊等級與環(huán)境：雷電多發(fā)區(qū)或高干擾場合，宜選擇Imax ≥ 20 kA、Up低于設(shè)備耐壓的GDT+MOV復(fù)合型SPD；

關(guān)注響應(yīng)速度與帶寬：數(shù)字以太網(wǎng)或視頻監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)先TVS或SIT產(chǎn)品，響應(yīng)≤1 ns，確保信號完整性；

維護與檢測：選用帶狀態(tài)指示及可拔插測試功能的模塊，便于在線監(jiān)測與定期維護。

地凱科技信號浪涌保護器作為電子系統(tǒng)的第一道防線，已經(jīng)從“可選”走向“必裝”。通過合理的分類選型、符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計和科學(xué)的施工安裝，能夠有效避免雷電及開關(guān)過電壓對設(shè)備造成的損壞，提升各行業(yè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。面對未來電子化、智能化程度不斷提升的趨勢，信號SPD的技術(shù)也將在更高能量承載、更快響應(yīng)與更小體積等方向持續(xù)創(chuàng)新，為各領(lǐng)域提供更可靠的防護保障。

審核編輯 黃宇