一、信號防雷器的作用與必要性

信號防雷器（Signal Surge Protective Device, SPD）是一種用于保護信號線路免受雷電感應、電磁脈沖（EMP）、工頻感應及操作過電壓等瞬態過電壓沖擊的裝置。與電源浪涌保護器不同，信號防雷器主要保護的是低電壓、低功耗、敏感電子設備的信號接口，包括網絡接口、監控視頻接口、RS485/RS232控制接口、傳感器信號接口等。

雷擊和浪涌對信號系統的危害有三方面：

燒毀接口電路：瞬態過電壓可直接擊穿信號芯片的輸入端。

系統癱瘓：干擾脈沖會導致設備通信中斷或誤動作。

隱性損傷：多次浪涌可能降低設備壽命，即使短期內無故障，長期也會失效。

國家標準《GB/T 18802.21-2016》規定，信息技術類SPD應根據信號類型、工作電壓、傳輸速率、阻抗等進行分類設計與選型。

二、信號防雷器的主要分類與作用

1. 網絡信號浪涌保護器

保護對象：以太網通信線路（RJ45接口），如局域網交換機、服務器、無線AP等。

主要作用：

限制網絡線路上的雷電感應電壓至安全范圍（通常低于±5V~±15V）。

保證高速數據傳輸不受明顯影響（常見100Mbps或1000Mbps）。

技術參數參考：

額定工作電壓：5V（數據線）、75V（PoE供電線）。

最大放電電流（8/20μs）：≥5kA/線。

插入損耗：≤0.5dB（100MHz時）。

傳輸速率：10/100/1000 Mbps。

接地方式：PE直接接地或等電位接地，接地電阻≤4Ω。

2. 監控信號浪涌保護器

保護對象：模擬監控視頻信號（同軸線BNC接口），主要用于CCTV模擬攝像機和DVR/NVR前端。

主要作用：

吸收同軸電纜上的感應雷電浪涌。

防止雷擊通過視頻信號進入設備。

技術參數參考：

額定工作電壓：5V或12V（視頻信號參考）。

最大放電電流：≥5kA（8/20μs）。

帶寬：0~50MHz（模擬視頻）。

插入損耗：≤0.5dB。

接口阻抗：75Ω。

3. 控制信號浪涌保護器

保護對象：工業控制通信接口（RS485、RS422、RS232、4~20mA傳感器信號等）。

主要作用：

抑制工業現場長線布設中的感應雷擊。

保證控制系統穩定運行，避免PLC、變頻器、傳感器被擊毀。

技術參數參考：

額定工作電壓：12V、24V、48V、110V可選（依據控制系統電平）。

最大放電電流：≥10kA（8/20μs）。

信號速率：支持至1Mbps（RS485應用）。

接口類型：端子接線或DB9/DB25插頭。

接地要求：就近接入等電位端子，接地電阻≤4Ω。

4. 視頻信號浪涌保護器（高清信號類）

保護對象：HD-SDI、HD-CVI、HD-TVI等高清監控視頻信號（同軸75Ω）。

主要作用：

高帶寬低損耗防護（帶寬可達1.5GHz或更高）。

防止高清信號因浪涌干擾而出現雪花、馬賽克、黑屏。

技術參數參考：

額定工作電壓：5V~12V。

最大放電電流：≥5kA。

帶寬：0~2GHz。

插入損耗：≤0.3dB（1GHz時）。

接口阻抗：75Ω。

三、信號防雷器的正確技術選型方法

確定信號類型

數字或模擬信號、單端或差分傳輸。

是否含有供電功能（如PoE）。

確認工作電壓與電流

防雷器的額定工作電壓應略高于信號系統的最高工作電壓。

例如RS485常用24V，選型可用標稱電壓30V的防雷器。

匹配帶寬與速率

防雷器的帶寬應≥信號系統最高頻率的1.5倍。

千兆以太網需帶寬≥250MHz。

選擇合適的接口方式

BNC、RJ45、端子排、螺絲壓接等需與系統一致。

放電能力與殘壓

最大放電電流應≥可能遭受浪涌電流峰值的2倍。

殘壓應低于設備接口的耐壓值。

安裝環境

室內型、室外防水型（IP65以上），并考慮工作溫度范圍（-40℃~+85℃）。

四、信號防雷器在不同行業的部署方案

1. 通信與數據中心

方案：

核心交換機、服務器前的所有外部進出網絡線纜均串接RJ45網絡SPD。

每個機架的上行鏈路和IDC外部引入線單獨防護。

參數建議：

千兆RJ45防雷器，Imax≥10kA，插入損耗≤0.3dB。

2. 城市安防監控系統

方案：

室外攝像機端與監控中心端均安裝視頻SPD，室外端加防水型。

監控供電線路需配電源SPD，形成綜合防護。

參數建議：

模擬監控帶寬50MHz，高清視頻帶寬1.5GHz，Imax≥5kA。

3. 工業自動化與電力系統

方案：

RS485/RS232總線兩端安裝控制信號SPD，現場傳感器信號進入PLC前也需防護。

戶外傳感器端SPD應接地至就近防雷接地網。

參數建議：

額定工作電壓24V，Imax≥10kA，響應時間≤1ns。

4. 鐵路與軌道交通

方案：

信號機、軌旁控制柜、通信基站等信號端口安裝防雷器。

光電混合纜電源部分配電源SPD，信號部分配信號SPD。

參數建議：

高速信號帶寬≥1GHz，Imax≥10kA，防護等級滿足TB/T 3075標準。

5. 光伏與新能源監控

方案：

光伏匯流箱內的監控數據線、逆變器與監控主機之間加裝信號SPD。

長距離通信鏈路兩端均安裝。

參數建議：

RS485/Modbus防雷器，額定工作電壓30V，Imax≥20kA。

五、安裝與維護要點

接地

SPD必須可靠接地，接地線短直粗（≤0.5m，截面積≥4mm2銅線）。

安裝位置

盡量靠近被保護設備端口。

室外設備SPD應具備IP65以上防水等級。

維護與檢測

定期檢測SPD狀態（部分帶失效指示燈）。

每年雷雨季前進行接地電阻檢測，確保≤4Ω。