在現(xiàn)代工業(yè)與信息系統(tǒng)中，信號浪涌隔離器（Signal SPD / 信號防雷器）與信號安全柵（本安柵 / 隔離安全柵）常同時出現(xiàn)在控制柜、機房和現(xiàn)場儀表接口處，但它們的目的與工作原理不同：前者側重于抑制來自雷電或開關沖擊的瞬態(tài)過電壓/過電流（電涌），保護電子設備免受瞬態(tài)能量破壞；后者用于在危險場所（易燃易爆）將危險區(qū)的能量限制到“本質安全”范圍，防止點燃可燃氣體或粉塵。信號防雷器受國家與國際SPD標準規(guī)范（如GB/T 18802.21 / IEC 61643-21）約束；信號安全柵則按本安/隔爆與齊納二極管安全柵等標準（如GB/T 30241 系列、IEC/60079 系列）設計與驗收。

二、工作原理（對比）

（1）信號浪涌隔離器（Signal SPD）

核心是將瞬態(tài)能量分流或鉗制到地（或線路間），常用元件包括：氣體放電管（GDT）、金屬氧化物壓敏電阻（MOV/Varistor）、瞬態(tài)抑制二極管（TVS）、以及浪涌限流與分段吸收組合電路。工作流程簡述：

正常工作時：SPD高阻、不過流或不影響信號。

出現(xiàn)瞬態(tài)（如雷感應電壓或直擊耦合）：非線性元件瞬間導通，將過電壓/電流泄放到接地或對端，限制流向被保護設備的“殘壓”（Up），并通過選擇合適的In（8/20μs標稱放電電流）與殘壓等級保證設備安全運行。關鍵參數(shù)包括最大持續(xù)工作電壓Uc、額定沖擊電流In、電壓保護水平Up與響應時間（常為ns至十幾ns級）。

（2）信號安全柵（本安柵 / Zener Barrier / 隔離柵）

本安柵分為齊納（Zener）型安全柵和隔離型安全柵（帶變壓/光耦隔離）：

齊納型（被動）：由限流電阻、齊納二極管與熔斷元件構成。當外部發(fā)生故障或高電壓時，齊納二極管鉗制電壓，并靠限流電阻與熔斷器限制流入危險區(qū)的能量，確保在任何單一故障條件下流入危險區(qū)的電能不足以點燃氣體/粉塵（滿足本安參數(shù)Lo, Co, Li, Ci）。GB/T 30241 系列對齊納安全柵技術條件給出了要求。

隔離型安全柵：通過隔離變換器或光耦將安全端與危險端電氣隔離，內(nèi)部設計保證即使隔離失效也不會產(chǎn)生可點燃能量，常用于需要雙向通訊或回路供電的場合，優(yōu)點是對信號帶寬影響小、可帶HART等協(xié)議。

信號浪涌隔離器 信號浪涌隔離器 信號浪涌隔離器

三、地凱科技信號浪涌隔離器接線與部署

1.DK-GLS 信號浪涌隔離器

執(zhí)行標準：GB/T18268.1-2010/IEC61326-1：2005;

GB/T 18802.21-2016 低壓電涌保護器 第 21 部分:電信和信號網(wǎng)絡的電涌保護器（SPD）性能要求和試驗方法。

2.功能特點：具有信號隔離及多級防雷效果；信號隔離輸入電壓或電壓信號，經(jīng)過變換，輸出隔離的電流或電壓信號，實現(xiàn)了輸入、輸出、電源之間的三端隔離，給現(xiàn)場的儀表提供信號隔離的功能。通過泄放過電流、限制過電壓達到多級防雷的效果。

3.適用范圍：適用于具有兩路或三路信號芯線模擬量信號設備的雷電防護，可與模塊化儀表和 DCS、PLC 等系統(tǒng)配合使用。

4.溫度環(huán)境：-20℃～60℃

下面以常見模擬量/數(shù)字信號與以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)線為例，給出接線與布署要點。

A. 模擬量（4–20mA）信號

保護元件：在控制柜側（非現(xiàn)場端）并聯(lián)安裝信號SPD（或在配電箱處分級保護：一級總配電、二級機房、三級設備），若現(xiàn)場為危險區(qū)，同時在安全界面處采用本安柵或隔離柵來隔離危險區(qū)回路。

接線順序（由現(xiàn)場到控制柜）：現(xiàn)場傳感器 ——（屏蔽屏蔽線，屏蔽接地）—— 本安柵/隔離柵（若有） —— SPD（機柜端并聯(lián)于信號線對地/對對） —— PLC/采集模塊。

接地：SPD接地端應短、粗、低阻連接到系統(tǒng)等電位地；屏蔽線在一端接地以避免環(huán)路干擾。

B. 數(shù)字/以太網(wǎng)（PoE）信號

要點：選用專用數(shù)據(jù)線SPD，支持PoE電壓（常見48V或最高60V），并具有線對—線對與線對—地保護。典型參數(shù)示例：線對—地 In 2kA（8/20μs），線對—線對 In 100A；最大持續(xù)電壓Uc應兼容PoE（±60V DC）；殘壓Up在In工況下須保證低于設備耐受值（例如<150V或更低，視設備而定）?？蓞⒖紡S商模塊規(guī)格（如Phoenix Contact DT-LAN 系列）。

接線示意：室外攝像機端網(wǎng)線 ——（外置或機柜前端SPD）—— 機柜接地 —— 機柜內(nèi)交換機（若交換機具備PoE，SPD需兼容PoE電壓）。若現(xiàn)場為高風險電磁/雷擊區(qū)，建議采用機柜內(nèi)外雙級防護與接地網(wǎng)配合。

C. 安裝布局建議（工程級）

分級防護：總進線（建筑/站點）—配電柜/光交柜—終端設備（攝像機、傳感器）三級防護；信號SPD通常放在離被保護設備最近但又便于更換維護的位置（終端或機柜端）。

接地短路線：SPD→接地端子的連線盡量粗短（≤0.5m為佳），避免共?；芈?。

等電位連接：SPD接地、屏蔽、結構金屬等應實現(xiàn)等電位連接以減少差模電位。

環(huán)境/等級：戶外設備使用IP等級更高的防雷器（IP65/66），易燃易爆場合則優(yōu)先本安方案并滿足防爆合格證要求。

四、地凱科技信號浪涌隔離器關鍵參數(shù)與選型建議

最大持續(xù)工作電壓 Uc：選擇要≥系統(tǒng)正常工作電壓（例如以太網(wǎng)PoE時需≥60Vdc，4–20mA回路一般24V）。

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額定放電電流 In（8/20μs）：信號SPD常見為幾百安至數(shù)千安（線—地 1–2kA 常見），而線—線可能僅百安級；按雷擊風險與接地條件選擇。示例：以太網(wǎng)模塊常見線—地 In=2kA/線對—線 In=100A。

電壓保護水平 Up（殘壓）：越低越好，必須低于被保護設備能承受的最大瞬態(tài)電壓。高帶寬數(shù)據(jù)線產(chǎn)品會在資料中給出Up值（參考Raycap等器件目錄）。

響應時間：TVS 型可達 <1ns，組合型略大；對高速信號（千兆以太網(wǎng)）需選擇低電容、低插入損耗的SPD。

對高頻/協(xié)議兼容性：選型時必須確認SPD對信號頻帶影響（電容、串擾）與對PoE供電的支持。

五、地凱科技典型行業(yè)應用舉例與解決方案要點

城市監(jiān)控（攝像頭/路側）：戶外攝像機采用機柜+攝像機端雙級SPD（機柜端接地短路），網(wǎng)線SPD須支持PoE；遠端機柜內(nèi)使用等電位匯流及屏蔽。

軌道/交通信號：信號線路對延時與可靠性要求高，選用低Up、低電容的線對保護器，且在軌旁設施與控制中心采用分級保護并結合光纖隔離以減少共模干擾。

石油化工（危險區(qū)）：現(xiàn)場儀表必須通過本安柵或隔離柵進入控制室，所有穿越隔離界面的信號必須滿足本安參數(shù)（Lo, Co, Li, Ci）且設備需具備防爆合格證。

數(shù)據(jù)中心/通信基站：重點在于等級化（總配—機房—設備）與廠家測試報告（GB/T 18802 系列），并對光纖優(yōu)先采用光電隔離減少浪涌傳遞。

地凱防雷信號浪涌隔離器與信號安全柵雖職能不同，但在實際工程中常需協(xié)同部署：前者守護設備免受瞬變能量損壞，后者保證危險區(qū)人員與環(huán)境安全。正確的分級防護設計、合適的器件參數(shù)（Uc、In、Up、響應時間、帶寬兼容）與規(guī)范化接地/等電位策略，才是構建可靠、可維護信號防護體系的關鍵。

審核編輯 黃宇