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

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過電壓侵害的防護裝置。

國際定義：IEC 61643-21標準指出，信號SPD適用于對受雷電或其它瞬態過電壓直接或間接影響的通信與信號網絡進行防護，其額定系統電壓最高可達交流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，避免其進入后端設備

國家標準：中國標準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范，規定了沖擊電流能力、殘壓、響應時間等關鍵指標

信號SPD內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：當線路電壓在正常范圍內時，保護器呈高阻狀態；當發生瞬態過電壓時，保護器迅速轉換至低阻狀態，將浪涌電流引入大地或內部隔離結構，從而將后端設備與高壓尖峰隔離。

二、信號浪涌保護器廣泛應用的技術與經濟動因

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，信號線與高壓線路并行布設時，感應電壓可達數千伏

工業現場大量開關動作（如電機啟動/停機、繼電器切換）也會產生數十至數百伏的切換過電壓，對微處理器、傳感器等敏感元件構成威脅。

電子設備朝小型化、高速化、智能化發展

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

運維成本與停機代價劇增

數據中心、軌道交通、石化生產等領域，一旦設備因浪涌損壞停機，其直接經濟損失與安全風險極高。配置信號SPD可顯著降低設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的場合得到廣泛應用。

三、哪些行業必須安裝信號SPD

雖然信號SPD具有普適防護價值，但以下行業／場景已在標準或規范中明確規定必須安裝：

工業自動化控制，NFPA 79規定，安全回路及控制回路必須配置UL 列表的SPD；PLC、DCS控制柜內應安裝Type 4級SPD以滿足設備安全要求。

電力系統監控，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時，須配置信號SPD防止感應過電壓。

通信網絡機房，《通信機房設計規范》要求，對進出機房的各類信號光/電纜均應采取浪涌保護措施，以防雷電及電網切換影響。

鐵路與軌道交通，軌道信號聯鎖、電氣化牽引及通信系統要求在線路端安裝信號SPD，確保列控設備穩定運行。

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

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

數據中心／金融系統 對網絡交換機、服務器通信端口進行信號SPD防護，可有效避免瞬態干擾導致的數據丟包與系統崩潰。

此外，任何關乎安全與連續運行的關鍵電子信號線路（如醫療設備信號、航空導航信號、交通信號燈控制線路）均應強制配置信號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用場景發揮專業化防護作用。

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、0–10 V模擬量信號。響應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（可達數十kA），適用于電信、鐵路信號及電力變電站。

TVS型（瞬態抑制二極管），響應最快（<1 ns），適合數字信號、高速以太網（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、帶寬要求高的現場總線。

插拔式模塊，DIN導軌可插拔設計，維修更換方便，常見于工業控制柜。

同軸/網絡插入式，直接插入同軸視頻線、RJ45網線或光纖鏈路，適合監控系統與通信機房。

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

單通道，模擬量或單路數字信號；

多通道，8/16/24路數字或差分信號，適合大型I/O模塊群組。

各類型信號SPD的性能指標

殘壓（Up）：浪涌來臨時，保護器兩端允許的最高電壓，應低于被保護設備耐壓。

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。

響應時間（ta）：從浪涌到器件觸發的時間，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用建議

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

對照標準與規范：產品須符合IEC 61643-21/EN 61643-21及GB/T 18802.21等標準，并查看UL 1449、CE、ROHS等認證標志

考慮沖擊等級與環境：雷電多發區或高干擾場合，宜選擇Imax ≥ 20 kA、Up低于設備耐壓的GDT+MOV復合型SPD；

關注響應速度與帶寬：數字以太網或視頻監控系統，優先TVS或SIT產品，響應≤1 ns，確保信號完整性；

維護與檢測：選用帶狀態指示及可拔插測試功能的模塊，便于在線監測與定期維護。

地凱科技信號浪涌保護器作為電子系統的第一道防線，已經從“可選”走向“必裝”。通過合理的分類選型、符合標準的設計和科學的施工安裝，能夠有效避免雷電及開關過電壓對設備造成的損壞，提升各行業系統的穩定性與安全性。面對未來電子化、智能化程度不斷提升的趨勢，信號SPD的技術也將在更高能量承載、更快響應與更小體積等方向持續創新，為各領域提供更可靠的防護保障。

審核編輯 黃宇