雷電和瞬態(tài)過電壓是電子設(shè)備與電力系統(tǒng)的主要威脅之一，輕則導(dǎo)致設(shè)備損壞，重則引發(fā)火災(zāi)或系統(tǒng)癱瘓。防雷器（SPD, Surge Protective Device）作為現(xiàn)代防雷體系的核心組件，通過科學(xué)的電路設(shè)計(jì)與合理的安裝方案，可有效抵御雷擊和浪涌沖擊。地凱科技將從防雷器的電路結(jié)構(gòu)、接線方式、保護(hù)原理出發(fā)，結(jié)合不同行業(yè)場景，探討其應(yīng)用解決方案。

一、防雷器的接線方式與保護(hù)原理

1. 并聯(lián)接入、等電位連接

SPD的核心保護(hù)動(dòng)作是“分流＋限壓”：當(dāng)線路出現(xiàn)過電壓時(shí)，SPD內(nèi)部非線性元件（如壓敏電阻MOV、氣體放電管GDT、TVS二極管等）瞬時(shí)導(dǎo)通，將浪涌電流引入大地或中性線，從而將線路電壓鉗制在安全水平。為保證系統(tǒng)正常電流不受影響，SPD總是與被保護(hù)線路并聯(lián)連接；地線必須采用低阻抗粗導(dǎo)體，確保泄放回路暢通無阻。

并聯(lián)后，平時(shí)SPD呈高阻狀態(tài)，不影響線路；當(dāng)電壓超過其鉗位電壓時(shí)，內(nèi)部阻抗驟降，浪涌電流“哪里阻抗低走哪里”，優(yōu)先經(jīng)SPD流向地/中性，保護(hù)后端設(shè)備不受沖擊。系統(tǒng)中還要做等電位連接（Equipotential Bonding），將所有金屬外殼、屏蔽層與地相連，避免不同部件間產(chǎn)生電位差。

2. 級(jí)聯(lián)配置，分區(qū)防護(hù)

為應(yīng)對(duì)不同幅值與波形的浪涌，IEC 61643-11標(biāo)準(zhǔn)將SPD按安裝位置和浪涌沖擊能力分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類（又稱Type 1/Type 2/Type 3）

Ⅰ類（Type 1）：放電管為主，承受10/350 μs雷擊波大電流（25–100 kA），安裝在配電主干處，與避雷帶系統(tǒng)協(xié)同，保護(hù)整個(gè)建筑進(jìn)線。

Ⅱ類（Type 2）：以MOV為主，承受8/20 μs浪涌（10–40 kA），安裝在各分配電箱，防止雷電或開關(guān)操作感應(yīng)過電壓向末端蔓延。

Ⅲ類（Type 3）：以TVS、RC網(wǎng)絡(luò)等為主，承受高頻窄脈沖（≈1 kA），可貼近敏感設(shè)備，進(jìn)行末端精細(xì)保護(hù)。

在大型系統(tǒng)中，應(yīng)采用“Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ”多級(jí)級(jí)聯(lián)防護(hù)。Ⅰ類先截留最大浪涌電流，Ⅱ類繼續(xù)吸收剩余過電壓能量，Ⅲ類對(duì)殘余小幅過電壓做快速鉗位，從而構(gòu)建高性能SPD體系。

二、不同種類防雷器的內(nèi)部元件與工作細(xì)節(jié)

Ⅰ類（Type 1）：氣體放電管（GDT），10/350 μs，高鉗位，μs級(jí)，主配電柜

Ⅱ類（Type 2）：金屬氧化物壓敏電阻（MOV）， 8/20 μs，中鉗位，10–100 ns，分配電箱

Ⅲ類（Type 3）：TVS二極管、RC濾波，1.2/50 μs ，低鉗位，ns級(jí)，終端設(shè)備附近

GDT（Gas Discharge Tube）：在氣體擊穿后導(dǎo)通，適合大能量浪涌；但恢復(fù)較慢，不適合高頻脈沖。

MOV（Metal Oxide Varistor）：非線性電阻，鉗位電壓可調(diào)，響應(yīng)快，能量吸收能力中等；需并聯(lián)冗余以提升可靠性。

TVS（Transient Voltage Suppressor）：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，響應(yīng)極快（ns級(jí)），鉗位精度高，但能量承受有限，常與MOV、GDT組合使用。

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三、地凱科技防雷器行業(yè)應(yīng)用解決方案

1. 電力系統(tǒng)與配電網(wǎng)

場景痛點(diǎn)：高壓側(cè)雷擊能量大，配電設(shè)備及變壓器易遭損壞；

解決方案：在進(jìn)線柜安裝Ⅰ類SPD（GDT主元件），并與避雷針、接地網(wǎng)形成聯(lián)動(dòng)；各低壓分配箱配置Ⅱ類SPD（MOV），對(duì)剩余浪涌做二次吸收；對(duì)關(guān)鍵饋線再加裝Ⅲ類SPD（TVS）。

效果：構(gòu)建“高能—中能—末端”三級(jí)防護(hù)鏈，有效降低維修停電成本。

2. 通信與弱電系統(tǒng)

場景痛點(diǎn)：網(wǎng)線、光纖、同軸電纜對(duì)高頻脈沖敏感，易造成設(shè)備癱瘓；

解決方案：

網(wǎng)絡(luò)信號(hào)防雷器：利用GDT+TVS+隔離變壓器結(jié)構(gòu)，網(wǎng)線串聯(lián)隔離變壓器，浪涌并聯(lián)至地。

光纖防雷：采用光電隔離器+GDT，保證無電傳輸同時(shí)提供浪涌通道。

效果：兼顧信號(hào)完整性與防護(hù)性能，適用于監(jiān)控、數(shù)據(jù)中心、基站等。

3. 工業(yè)自動(dòng)化與控制系統(tǒng)

場景痛點(diǎn)：PLC、傳感器、執(zhí)行器對(duì)浪涌極度敏感，生產(chǎn)線停機(jī)損失大；

解決方案：在控制柜母線安裝Ⅱ類SPD，對(duì)各分支回路加裝Ⅲ類SPD；對(duì)模擬量、數(shù)字量I/O口使用帶濾波的SPD模塊，實(shí)現(xiàn)“浪涌+EMI”雙重抑制。

效果：顯著減少誤動(dòng)作與停機(jī)故障，提升產(chǎn)線可靠性。

4. 可再生能源（光伏、風(fēng)電）

場景痛點(diǎn)：戶外陣列與逆變器之間跨距大，直流高壓下雷擊風(fēng)險(xiǎn)高；

解決方案：

光伏陣列側(cè)：安裝直流Ⅱ類SPD（MOV+GDT組合），承受直流浪涌。

逆變器側(cè)：在直流輸入與交流輸出端分別配置Ⅱ/Ⅲ類SPD，并保證良好接地。

效果：降低組件老化與逆變器故障率，延長系統(tǒng)壽命。

5. 樓宇智能與消防系統(tǒng)

場景痛點(diǎn)：樓宇綜合布線、大樓自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)防雷要求高；

解決方案：

綜合布線配線架處部署Ⅱ類SPD；

末端工作站、消防主機(jī)等處加裝Ⅲ類SPD；

做好機(jī)房、配電間與建筑接地網(wǎng)的等電位聯(lián)結(jié)。

效果：保證安防、通信、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在雷雨季穩(wěn)定運(yùn)行。

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四、設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)

接地設(shè)計(jì)：

地網(wǎng)電阻＜10Ω，局部接地＜4Ω；

SPD地線盡量短且粗（＜0.5 m，截面積≥16 mm2）。

選型規(guī)范：

遵循IEC 61643-11、GB 18802.1標(biāo)準(zhǔn)；

按系統(tǒng)電壓等級(jí)、最大持續(xù)運(yùn)行電壓（Uc）及標(biāo)稱放電電流（In）選型。

協(xié)調(diào)配置：

級(jí)SPD應(yīng)在相間、相地間形成級(jí)聯(lián)；

確保各級(jí)鉗位電壓依次遞減，避免上級(jí)未導(dǎo)通時(shí)下級(jí)先動(dòng)作。

維護(hù)與更換：

定期檢查SPD故障指示或測量其漏電流；

MOV過載或GDT老化后需及時(shí)更換，保持系統(tǒng)防護(hù)完整性。

防雷器（SPD）并非“買貴即優(yōu)”，而是要“買對(duì)＋買配＋買合規(guī)”：

買對(duì)：根據(jù)浪涌特性與安裝位置，合理選擇Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ類SPD；

買配：構(gòu)建多級(jí)協(xié)調(diào)防護(hù)體系，兼顧電力、信號(hào)、控制多種回路；

買合規(guī)：遵照國際/國家標(biāo)準(zhǔn)，確保接地與等電位網(wǎng)設(shè)計(jì)正確。

地凱科技防雷器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用需緊密結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)，從電路拓?fù)涞桨惭b工藝均需科學(xué)規(guī)劃。隨著新能源與智能電網(wǎng)的普及，防雷技術(shù)將持續(xù)向高可靠、智能化方向發(fā)展，為關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施提供堅(jiān)實(shí)保障。

審核編輯 黃宇