二合一信号防雷器与三合一信号防雷器的行业应用方案

在电子设备高度集成的现代工业及通信系统中，雷电浪涌已成为威胁设备安全的首要隐患。信号防雷器作为抵御瞬态过电压的核心组件，其选型与配置直接影响系统可靠性。二合一与三合一信号防雷器因集成化设计备受关注，但二者在功能定位、应用场景上存在显著差异。地凯科技将深入解析两类设备的技术特性，并提供选型指导与行业解决方案。

二、二合一与三合一信号防雷器的技术差异

1. 功能定义与防护范围

二合一信号防雷器

采用"电源+信号"双通道防护设计，集成电源线路（如24V/48V直流供电）与信号线路（RS485、CAN总线等）的浪涌保护模块。典型应用场景为监控摄像头、工业传感器等需独立供电的数据采集终端。

三合一信号防雷器

扩展为"电源+信号+视频/网络"三通道防护，常见于需同时处理多类型信号的场景。例如：安防系统中需保护摄像机电源、视频同轴电缆及控制信号；工业PLC系统中防护供电、以太网及现场总线。

2. 内部结构与响应特性

二合一结构

内置两级防护：第一级为气体放电管（GDT）抑制共模浪涌，第二级TVS二极管处理差模过压。响应时间≤25ns，通流容量达20kA（8/20μs）。

三合一结构

增设专用视频或网络保护模块（如RJ45接口SPD），采用高频变压器隔离技术，确保千兆级带宽下信号完整性。部分型号集成POE供电保护，满足IEEE 802.3af/at标准。

三、二合一和三合一信号防雷器选型与安装规范

1. 是否需要同时安装两类防雷器？

需根据系统架构决定：

单一设备防护：若终端仅需供电与单路信号（如温湿度传感器），选择二合一即可。

多接口设备防护：如网络摄像机需保护电源、网线、报警信号，必须选用三合一。

级联防护场景：在总控机房与现场设备间实施两级防护时，机房主柜安装三合一（总防护），现场使用二合一（精细防护）。

2. 接线规范与接地要求

接线顺序：遵循"先接地后接线"原则。防雷器接地线应短直（长度＜0.5m），截面积≥4mm²，接地电阻＜4Ω。

接口标识：

二合一：PWR（电源IN/OUT）、SIG（信号IN/OUT）、GND（接地）。

三合一：增加VIDEO或LAN端口，需按色标区分（如黄色为视频通道）。

拓扑结构：在RS485总线中，防雷器应靠近设备端安装，总线两端需加装终端电阻。

3. 选型关键指标

电压匹配：工作电压需高于系统最大持续电压20%。例如24V系统选30V防雷器。

带宽要求：视频防雷器需满足6MHz（模拟）或100MHz（数字）带宽，网络SPD需支持Cat6以上标准。

环境等级：依据IEC 61643-21，C2级（中等风险区域）需选择20kA通流容量，D1级（高风险）需40kA。

是否需要安装这两种信号防雷器，取决于具体的应用需求和系统复杂性。如果一个系统中包含多条不同性质的信号线，且系统需求较为复杂，则可能需要同时安装二合一和三合一信号防雷器。例如，二合一防雷器可以用于保护电力信号线，而三合一防雷器则可以用于保护通信和数据线。

但如果系统设计较为简单，仅需保护两种信号线，那么仅安装二合一信号防雷器便可满足需求。正确的做法是根据实际情况、信号线路的类型以及保护需求来确定安装方案。

四、地凯科技二合一和三合一信号防雷器行业应用解决方案

1. 智慧城市安防系统

需求痛点：摄像机易受感应雷击导致视频丢帧、IP模块损坏。

方案配置：

前端：三合一防雷器（防护12V DC电源、HD-TVI视频、报警IO）

机房：机架式三合一SPD（千兆网络、POE供电、RS422控制）

案例效果：某地平安工程部署后，雷击故障率下降92%。

2. 工业物联网（IIoT）

应用场景：PLC控制柜与现场仪表间通信。

防护设计：

控制柜入口：三合一SPD（220V AC电源、Profinet、4-20mA模拟量）

现场端：二合一SPD（24V DC供电+RS485 Modbus）

实测数据：在石化厂区应用后，EMC测试浪涌抗扰度达IEC 61000-4-5 Level 4。

3. 新能源充电桩

防护难点：直流快充桩面临10kV雷击浪涌与负载切换过压。

定制方案：

交流侧：三合一SPD（380V AC+CAN通信+射频识别）

直流侧：二合一SPD（200-1000V DC+CCS充电通信）

合规认证：通过GB/T 18487.1-2015电动汽车充电标准测试。

五、中国国家标准与认证体系

GB/T 18802.21-2016

规定信号防雷器的性能测试方法，包括1.2/50μs电压波、8/20μs电流波试验。

GB 50343-2012

建筑物电子信息系统防雷技术规范，明确SPD分级安装原则：第一级（入口处）限压型，第二级（分配电柜）限流型。

YD/T 1542-2016

通信局站防雷接地标准，要求光端机、基站设备必须配置三合一防雷器，电源线路残压＜1kV。

CQC认证

中国质量认证中心对防雷器实施CQC自愿认证，测试项目包括热稳定性、失效模式验证。

地凯科技二合一与三合一信号防雷器的选择本质上是系统风险评估与成本优化的平衡。在5G、工业互联网等新基建领域，推荐采用三合一防雷器构建多维度防护体系；而对于分布式物联节点，二合一方案更具经济性。实施中需严格遵循"等电位连接"、"多级配合"原则，确保防护效能最大化。