一、測控信號SPD防雷浪涌保護器的定義與作用

測控信號SPD防雷浪涌保護器是專門用于保護弱電系統中測量、控制、通訊及數據傳輸線路免受雷電感應、電磁脈沖和操作過電壓影響的防雷裝置。它廣泛應用于工業自動化系統、智能電網、石化監控系統、水利監測、交通信號、安防監控、SCADA系統等場景中。

在防雷體系中，測控信號SPD屬于“弱電系統防雷”范疇，通常安裝于信號接口處、控制柜內、數據采集模塊或通信設備前端。其主要作用是：當外部雷擊或電磁感應引起瞬態高電壓（浪涌）侵入信號線路時，SPD能在納秒級內導通，將浪涌電流泄放至地線，從而防止信號設備損壞、數據異常或通訊中斷。

二、測控信號SPD的工作原理

測控信號SPD主要基于壓敏電阻（MOV）+氣體放電管（GDT）+瞬態抑制二極管（TVS）的多級組合防護原理。

初級泄放階段（GDT）

當雷電或感應浪涌侵入信號線路，氣體放電管首先動作，在高壓（通常為600~1000V）下擊穿導通，將大部分浪涌能量迅速分流至地。它承擔了能量泄放的主要任務。

中級鉗位階段（MOV）

剩余的中等能量浪涌會由壓敏電阻進行二次鉗位，將電壓限制在幾十到幾百伏之間，保護后端電路不被過壓損傷。

精細保護階段（TVS）

瞬態抑制二極管用于對低電平信號進行精密鉗位，將電壓控制在安全范圍內（通常±5V~±24V），確保信號不畸變、設備不受沖擊。

接地泄流通道

SPD的內部三極或四極保護結構使浪涌能量通過等電位連接的PE地線泄放。良好的接地系統（接地電阻≤4Ω）是SPD有效動作的關鍵條件。

其整體反應時間約為1ns~25ns，能有效抑制浪涌電壓幅值并防止二次反擊。

三、測控信號SPD防雷浪涌保護器的選型原則

依據信號類型選擇SPD類別

模擬信號（4-20mA、0-10V）→ 選用低壓鉗位、低泄漏電流型SPD；

開關量信號 → 選用中壓鉗位、響應時間適中型SPD；

RS-485、CAN、Modbus通訊信號 → 選用雙向TVS結構SPD；

網絡信號（RJ45）→ 選用以太網SPD，標稱速率應≥傳輸速率（如100M/1G）。

地凱網絡關鍵參數建議值

工作電壓 (Un)：5V / 12V / 24V / 48V，與信號線路額定電壓匹配

最大持續運行電壓 (Uc)：1.2×Un 過高會影響信號，過低易誤動作

標稱放電電流 (In)：5kA (8/20μs) 代表SPD承受多次浪涌能力

最大放電電流 (Imax)：10kA (8/20μs)，表示SPD極限耐受浪涌能力

保護水平 (Up)：≤ 40V~800V（依型號），鉗位電壓越低保護越精確

響應時間 (tA)：≤25ns 保證快速響應

插入損耗：≤0.5dB，保持信號傳輸完整

接地電阻：≤4Ω，符合GB 50057《建筑物防雷設計規范》要求

接口形式選擇

接線端子式（適用于控制柜內安裝）

RJ45/RJ11模塊式（適用于通訊接口）

BNC/螺紋式（適用于視頻與測控信號）

DIN導軌式（方便工業自動化系統集中安裝）

四、測控信號SPD的安裝與布線要求

安裝位置

在信號線路進入設備前端或機柜入口處安裝；

對于長距離傳輸（>50m）的信號，應在兩端均安裝SPD形成“雙端保護”；

若有多級保護，應遵循分級原則：外部浪涌→前級SPD→設備端SPD。

接地布線規范

SPD地線應單獨引出，長度≤0.5m，截面積≥4mm2；

嚴禁多點接地回路；

與電源SPD的接地端應共用等電位母排，避免電位差反擊。

安裝環境

運行溫度：-40℃~+85℃；

濕度：≤95%（無凝露）；

防護等級建議IP20~IP65（視現場環境而定）。

維護與檢測

定期檢測SPD接地連續性；

檢查SPD的失效指示窗口（若有紅色指示，則需更換）；

對雷暴頻發地區建議每年定期檢測SPD性能。

五、測控信號SPD的行業應用解決方案

電力與變電站自動化系統

在遠動RTU、智能終端FTU、監控通訊模塊上安裝24V信號SPD，有效防止高壓感應浪涌對信號接口的損壞，保障數據采集與控制命令可靠。

石油化工與過程控制系統

對DCS、PLC控制信號（4-20mA/24V）安裝防雷SPD模塊（In≥5kA，Up≤50V），防止雷擊感應導致系統誤動作或停機。

水文水利與環保監測系統

對傳感器信號、電磁閥控制線路和RS485通訊線路安裝信號SPD，確保野外測控站點在雷暴季節正常工作。

交通與軌道信號系統

在信號機、軌道控制器及通信傳輸單元配置信號SPD，可防止雷擊感應造成信號燈誤閃或通信中斷。

通信與安防監控系統

對視頻信號、以太網口、RS485總線安裝專用SPD模塊（Up≤30V、Imax≥10kA），防止雷擊導致攝像機、NVR損壞或網絡中斷。

防雷測控信號SPD防雷浪涌保護器是弱電系統安全運行的關鍵屏障，它通過納秒級響應的限壓與泄流技術，有效抑制雷電感應、電磁干擾和操作浪涌。正確的選型、規范的安裝及良好的接地是保障防雷效果的核心。

依據GB/T 18802《浪涌保護器》、GB 50057《建筑物防雷設計規范》和IEC 61643系列標準，工程設計中應將測控信號SPD與電源SPD、防雷接地系統有機結合，構建全方位、分層次、系統化的雷電防護體系，以確保工業自動化、能源監控、通信傳輸等領域的長期安全穩定運行。