雷電和瞬態過電壓是電子設備與電力系統的主要威脅之一，輕則導致設備損壞，重則引發火災或系統癱瘓。防雷器（SPD, Surge Protective Device）作為現代防雷體系的核心組件，通過科學的電路設計與合理的安裝方案，可有效抵御雷擊和浪涌沖擊。地凱科技將從防雷器的電路結構、接線方式、保護原理出發，結合不同行業場景，探討其應用解決方案。

一、防雷器的接線方式與保護原理

1. 并聯接入、等電位連接

SPD的核心保護動作是“分流＋限壓”：當線路出現過電壓時，SPD內部非線性元件（如壓敏電阻MOV、氣體放電管GDT、TVS二極管等）瞬時導通，將浪涌電流引入大地或中性線，從而將線路電壓鉗制在安全水平。為保證系統正常電流不受影響，SPD總是與被保護線路并聯連接；地線必須采用低阻抗粗導體，確保泄放回路暢通無阻。

并聯后，平時SPD呈高阻狀態，不影響線路；當電壓超過其鉗位電壓時，內部阻抗驟降，浪涌電流“哪里阻抗低走哪里”，優先經SPD流向地/中性，保護后端設備不受沖擊。系統中還要做等電位連接（Equipotential Bonding），將所有金屬外殼、屏蔽層與地相連，避免不同部件間產生電位差。

2. 級聯配置，分區防護

為應對不同幅值與波形的浪涌，IEC 61643-11標準將SPD按安裝位置和浪涌沖擊能力分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類（又稱Type 1/Type 2/Type 3）

Ⅰ類（Type 1）：放電管為主，承受10/350 μs雷擊波大電流（25–100 kA），安裝在配電主干處，與避雷帶系統協同，保護整個建筑進線。

Ⅱ類（Type 2）：以MOV為主，承受8/20 μs浪涌（10–40 kA），安裝在各分配電箱，防止雷電或開關操作感應過電壓向末端蔓延。

Ⅲ類（Type 3）：以TVS、RC網絡等為主，承受高頻窄脈沖（≈1 kA），可貼近敏感設備，進行末端精細保護。

在大型系統中，應采用“Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ”多級級聯防護。Ⅰ類先截留最大浪涌電流，Ⅱ類繼續吸收剩余過電壓能量，Ⅲ類對殘余小幅過電壓做快速鉗位，從而構建高性能SPD體系。

二、不同種類防雷器的內部元件與工作細節

Ⅰ類（Type 1）：氣體放電管（GDT），10/350 μs，高鉗位，μs級，主配電柜

Ⅱ類（Type 2）：金屬氧化物壓敏電阻（MOV）， 8/20 μs，中鉗位，10–100 ns，分配電箱

Ⅲ類（Type 3）：TVS二極管、RC濾波，1.2/50 μs ，低鉗位，ns級，終端設備附近

GDT（Gas Discharge Tube）：在氣體擊穿后導通，適合大能量浪涌；但恢復較慢，不適合高頻脈沖。

MOV（Metal Oxide Varistor）：非線性電阻，鉗位電壓可調，響應快，能量吸收能力中等；需并聯冗余以提升可靠性。

TVS（Transient Voltage Suppressor）：半導體結構，響應極快（ns級），鉗位精度高，但能量承受有限，常與MOV、GDT組合使用。

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三、地凱科技防雷器行業應用解決方案

1. 電力系統與配電網

場景痛點：高壓側雷擊能量大，配電設備及變壓器易遭損壞；

解決方案：在進線柜安裝Ⅰ類SPD（GDT主元件），并與避雷針、接地網形成聯動；各低壓分配箱配置Ⅱ類SPD（MOV），對剩余浪涌做二次吸收；對關鍵饋線再加裝Ⅲ類SPD（TVS）。

效果：構建“高能—中能—末端”三級防護鏈，有效降低維修停電成本。

2. 通信與弱電系統

場景痛點：網線、光纖、同軸電纜對高頻脈沖敏感，易造成設備癱瘓；

解決方案：

網絡信號防雷器：利用GDT+TVS+隔離變壓器結構，網線串聯隔離變壓器，浪涌并聯至地。

光纖防雷：采用光電隔離器+GDT，保證無電傳輸同時提供浪涌通道。

效果：兼顧信號完整性與防護性能，適用于監控、數據中心、基站等。

3. 工業自動化與控制系統

場景痛點：PLC、傳感器、執行器對浪涌極度敏感，生產線停機損失大；

解決方案：在控制柜母線安裝Ⅱ類SPD，對各分支回路加裝Ⅲ類SPD；對模擬量、數字量I/O口使用帶濾波的SPD模塊，實現“浪涌+EMI”雙重抑制。

效果：顯著減少誤動作與停機故障，提升產線可靠性。

4. 可再生能源（光伏、風電）

場景痛點：戶外陣列與逆變器之間跨距大，直流高壓下雷擊風險高；

解決方案：

光伏陣列側：安裝直流Ⅱ類SPD（MOV+GDT組合），承受直流浪涌。

逆變器側：在直流輸入與交流輸出端分別配置Ⅱ/Ⅲ類SPD，并保證良好接地。

效果：降低組件老化與逆變器故障率，延長系統壽命。

5. 樓宇智能與消防系統

場景痛點：樓宇綜合布線、大樓自動化系統對防雷要求高；

解決方案：

綜合布線配線架處部署Ⅱ類SPD；

末端工作站、消防主機等處加裝Ⅲ類SPD；

做好機房、配電間與建筑接地網的等電位聯結。

效果：保證安防、通信、火災報警系統在雷雨季穩定運行。

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四、設計與施工要點

接地設計：

地網電阻＜10Ω，局部接地＜4Ω；

SPD地線盡量短且粗（＜0.5 m，截面積≥16 mm2）。

選型規范：

遵循IEC 61643-11、GB 18802.1標準；

按系統電壓等級、最大持續運行電壓（Uc）及標稱放電電流（In）選型。

協調配置：

級SPD應在相間、相地間形成級聯；

確保各級鉗位電壓依次遞減，避免上級未導通時下級先動作。

維護與更換：

定期檢查SPD故障指示或測量其漏電流；

MOV過載或GDT老化后需及時更換，保持系統防護完整性。

防雷器（SPD）并非“買貴即優”，而是要“買對＋買配＋買合規”：

買對：根據浪涌特性與安裝位置，合理選擇Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ類SPD；

買配：構建多級協調防護體系，兼顧電力、信號、控制多種回路；

買合規：遵照國際/國家標準，確保接地與等電位網設計正確。

地凱科技防雷器的設計與應用需緊密結合行業特點，從電路拓撲到安裝工藝均需科學規劃。隨著新能源與智能電網的普及，防雷技術將持續向高可靠、智能化方向發展，為關鍵基礎設施提供堅實保障。

審核編輯 黃宇