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(hù)信號線路免受雷電感應(yīng)、電磁脈沖（EMP）、工頻感應(yīng)及操作過電壓等瞬態(tài)過電壓沖擊的裝置。與電源浪涌保護(hù)器不同，信號防雷器主要保護(hù)的是低電壓、低功耗、敏感電子設(shè)備的信號接口，包括網(wǎng)絡(luò)接口、監(jiān)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(tǒng)的危害有三方面：

燒毀接口電路：瞬態(tài)過電壓可直接擊穿信號芯片的輸入端。

系統(tǒng)癱瘓：干擾脈沖會導(dǎo)致設(shè)備通信中斷或誤動作。

隱性損傷：多次浪涌可能降低設(shè)備壽命，即使短期內(nèi)無故障，長期也會失效。

國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 18802.21-2016》規(guī)定，信息技術(shù)類SPD應(yīng)根據(jù)信號類型、工作電壓、傳輸速率、阻抗等進(jìn)行分類設(shè)計與選型。

二、信號防雷器的主要分類與作用

1. 網(wǎng)絡(luò)信號浪涌保護(hù)器

保護(hù)對象：以太網(wǎng)通信線路（RJ45接口），如局域網(wǎng)交換機、服務(wù)器、無線AP等。

主要作用：

限制網(wǎng)絡(luò)線路上的雷電感應(yīng)電壓至安全范圍（通常低于±5V~±15V）。

保證高速數(shù)據(jù)傳輸不受明顯影響（常見100Mbps或1000Mbps）。

技術(shù)參數(shù)參考：

額定工作電壓：5V（數(shù)據(jù)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(jiān)控信號浪涌保護(hù)器

保護(hù)對象：模擬監(jiān)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(yīng)雷電浪涌。

防止雷擊通過視頻信號進(jìn)入設(shè)備。

技術(shù)參數(shù)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(hù)器

保護(hù)對象：工業(yè)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(yè)現(xiàn)場長線布設(shè)中的感應(yīng)雷擊。

保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行，避免PLC、變頻器、傳感器被擊毀。

技術(shù)參數(shù)參考：

額定工作電壓：12V、24V、48V、110V可選（依據(jù)控制系統(tǒng)電平）。

最大放電電流：≥10kA（8/20μs）。

信號速率：支持至1Mbps（RS485應(yīng)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(hù)器（高清信號類）

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

主要作用：

高帶寬低損耗防護(hù)（帶寬可達(dá)1.5GHz或更高）。

防止高清信號因浪涌干擾而出現(xiàn)雪花、馬賽克、黑屏。

技術(shù)參數(shù)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(shù)選型方法

確定信號類型

數(shù)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(rèn)工作電壓與電流

防雷器的額定工作電壓應(yīng)略高于信號系統(tǒng)的最高工作電壓。

例如RS485常用24V，選型可用標(biāo)稱電壓30V的防雷器。

匹配帶寬與速率

防雷器的帶寬應(yīng)≥信號系統(tǒng)最高頻率的1.5倍。

千兆以太網(wǎng)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(tǒng)一致。

放電能力與殘壓

最大放電電流應(yīng)≥可能遭受浪涌電流峰值的2倍。

殘壓應(yīng)低于設(shè)備接口的耐壓值。

安裝環(huán)境

室內(nèi)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(yè)的部署方案

1. 通信與數(shù)據(jù)中心

方案：

核心交換機、服務(wù)器前的所有外部進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)線纜均串接RJ45網(wǎng)絡(luò)SPD。

每個機架的上行鏈路和IDC外部引入線單獨防護(hù)。

參數(shù)建議：

千兆RJ45防雷器，Imax≥10kA，插入損耗≤0.3dB。

2. 城市安防監(jiān)控系統(tǒng)

方案：

室外攝像機端與監(jiān)控中心端均安裝視頻SPD，室外端加防水型。

監(jiān)控供電線路需配電源SPD，形成綜合防護(hù)。

參數(shù)建議：

模擬監(jiān)控帶寬50MHz，高清視頻帶寬1.5GHz，Imax≥5kA。

3. 工業(yè)自動化與電力系統(tǒng)

方案：

RS485/RS232總線兩端安裝控制信號SPD，現(xiàn)場傳感器信號進(jìn)入PLC前也需防護(hù)。

戶外傳感器端SPD應(yīng)接地至就近防雷接地網(wǎng)。

參數(shù)建議：

額定工作電壓24V，Imax≥10kA，響應(yīng)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(shù)建議：

高速信號帶寬≥1GHz，Imax≥10kA，防護(hù)等級滿足TB/T 3075標(biāo)準(zhǔn)。

5. 光伏與新能源監(jiān)控

方案：

光伏匯流箱內(nèi)的監(jiān)控數(shù)據(jù)線、逆變器與監(jiān)控主機之間加裝信號SPD。

長距離通信鏈路兩端均安裝。

參數(shù)建議：

RS485/Modbus防雷器，額定工作電壓30V，Imax≥20kA。

五、安裝與維護(hù)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(hù)設(shè)備端口。

室外設(shè)備SPD應(yīng)具備IP65以上防水等級。

維護(hù)與檢測

定期檢測SPD狀態(tài)（部分帶失效指示燈）。

每年雷雨季前進(jìn)行接地電阻檢測，確保≤4Ω。