信号浪涌隔离器的综合行业应用方案

信号浪涌隔离器的定义

信号浪涌隔离器（Surge Isolation Device for Signal Line）是专门用于保护各类弱电信号线路免受雷电感应、电磁脉冲、工频感应、电源串扰以及静电放电等瞬态过电压冲击的防护设备。它兼具浪涌保护与电气隔离双重功能，通常应用于工业控制、安防监控、通信传输、智能建筑、轨道交通、电力自动化及石化仪表系统等场合。

与普通信号浪涌保护器（SPD for Signal）相比，地凯防雷信号浪涌隔离器不仅可以吸收和泄放浪涌电流，还能在输入端和输出端之间提供高达千伏级别的绝缘隔离，从而有效避免地电位差、共模干扰等造成的二次损坏。

工作原理

信号浪涌隔离器的核心设计是“多级保护+隔离”结构，一般由以下几部分组成：

初级浪涌抑制单元

常见器件包括气体放电管（GDT）、半导体放电管（TSS）、高能压敏电阻（MOV）等，主要应对高能量、大电流的雷电感应或工频过电压，将其快速泄放到地线。

典型参数：最大冲击电流可达5kA～20kA（8/20μs波形），响应时间在纳秒级。

二级箝位与滤波单元

采用TVS瞬态抑制二极管、共模/差模电感等元件，将残压进一步降低到信号设备能够承受的范围内。

典型参数：残压≤±10V、±15V或更低，取决于被保护信号的额定工作电压。

信号隔离单元

通过光电隔离（光耦）、磁隔离（变压器）、或者光纤中继方式，将输入与输出完全绝缘，打断金属通路，避免地电位差直接侵入下游设备。

典型隔离电压：1kV～5kV AC/60s；绝缘电阻≥100MΩ。

多接线制式兼容

可支持双绞线（RS485、CAN、Modbus）、同轴视频线（CCTV）、以太网（RJ45）、电话线（RJ11）、4-20mA模拟量信号等多种接口；并提供屏蔽层接地端子以降低共模干扰。

工作过程可以简化为：当信号线遭遇浪涌电压时，初级保护器件迅速导通，将大部分能量分流至地；二级箝位器件将剩余电压控制在安全范围；隔离模块则阻断地环路，确保敏感设备的输入端只接收到干净、安全的信号。

主要作用

1. 抑制雷电感应浪涌

在弱电信号线路上，直击雷虽少见，但雷电感应、电磁脉冲往往造成数百至数千伏的瞬态电压。信号浪涌隔离器可以把这一电压限制在安全范围（如±15V以内），避免PLC、DCS、摄像机、传感器等敏感设备损坏。

2. 阻断地电位差与共模干扰

在大型厂区、跨建筑或跨区域布线的信号线两端往往存在几伏到几十伏的地电位差，普通浪涌保护器只能对浪涌放电，无法切断地环路；而信号浪涌隔离器通过光电或磁隔离，将线路输入输出彻底绝缘，有效抑制共模干扰。

3. 提升系统可靠性

弱电系统故障往往不易查找，浪涌隔离器可以大幅降低误动作、通信中断、信号漂移和传感器失效的概率，减少停机时间和维护成本。

4. 满足安全与标准要求

国内外标准如GB/T 18802.21、IEC 61643-21、IEC 61000-4-5等均对信号线路SPD提出要求；对于石化、电力、轨道交通等高风险行业，还要求防爆、防腐蚀及防雷等级认证。信号浪涌隔离器通过隔离+防雷双重措施，可一次性满足多项标准。

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地凯科技防雷信号浪涌隔离器的产品方案

1.执行标准：GB/T18268.1-2010/IEC61326-1：2005; GB/T 18802.21-2016 低压电涌保护器 第 21 部分:电信和信号网络的电

涌保护器（SPD）性能要求和试验方法。

2.功能特点：具有信号隔离及多级防雷效果；信号隔离输入电压或电压信号，经过变换，输出隔离的电流或电压信号，实现了输入、

输出、电源之间的三端隔离，给现场的仪表提供信号隔离的功能。通过泄放过电流、限制过电压达到多级防雷的效果。

3.适用范围：适用于具有两路或三路信号芯线模拟量信号设备的雷电防护，可与模块化仪表和 DCS、PLC 等系统配合使用。

4.温度环境：-20℃～60℃；

地凯科技信号浪涌隔离器行业应用部署解决方案

1. 工业自动化与过程控制

在石化、冶金、水泥、制药等工厂的DCS/PLC系统中，温度、压力、流量等传感器多为4-20mA或0-10V模拟量信号，布线距离可达数百米，极易受雷击和电磁干扰。

部署方案：

在传感器输入端或控制室机架端安装二/四线制信号浪涌隔离器；

选择标称工作电压24V、最大通流5kA、隔离电压≥2.5kV的型号；

接地端与控制室防雷地排连接，保证浪涌能量泄放通畅。

2. 安防监控与视频传输

同轴模拟视频（CCTV）或网络摄像机（IP Camera）传输线常跨楼层、跨建筑敷设，雷雨季节容易烧毁摄像头和硬盘录像机。

部署方案：

同轴视频：在每路摄像机前端和后端分别加装BNC接口信号浪涌隔离器；

以太网：使用RJ45千兆网络信号浪涌隔离器（PoE可选），通流容量≥2kA；

对于山地、边远监控点可采用光纤传输+光电隔离模块，彻底断开金属回路。

3. 电力系统与新能源

在变电站、配电房、风电场、光伏电站等场景，保护测控、继电保护、通信SCADA等弱电线路至关重要。

部署方案：

在远动通信、RTU、继保装置接口处安装RS485/RS232专用浪涌隔离器；

选择标称电压±6V、残压≤±15V、最大通流10kA的工业级产品；

在风电或光伏场区优先采用光纤环网，关键节点仍需浪涌隔离器防止感应雷。

4. 轨道交通与高速公路

信号联锁系统、轨道区段计轴、收费系统通信链路布线广泛，易受外界浪涌干扰。

部署方案：

按照EN 50121电磁兼容标准，在每个信号机柜与现场设备之间配置信号浪涌隔离器；

选型需满足工作温度-40～+85℃、湿热环境防护IP54及防腐蚀涂层；

高速公路收费站和监控中心之间的光电转换设备也应加装隔离器防止地环路。

审核编辑 黄宇