[信号传感和变送] 网络电源二合一防雷浪涌保护器应用解决方案

[复制链接]
地凯科技 发表于 2025-8-29 17:06 | 显示全部楼层 |阅读模式
1. 什么是“网络电源二合一防雷器”
“网络电源二合一防雷器”(下文简称二合一SPD),是将以太网端口(含PoE供电)与电源端口(AC或DC)的浪涌保护集成在同一外壳的一体化装置。
它同时处理模式:
网口侧(RJ45/光电混合):对差模(线-线)与共模(线-地)雷电/感应浪涌进行箝位;兼顾数据速率和PoE供电。
电源侧(AC 230V / DC 12–48/110V等):对工频侧的雷击浪涌、开关操作过电压进行能量泄放与限制。
内部等电位:将“网线屏蔽层/网口参考地”和“电源保护地/外壳地”做短路径等电位连接,降低设备端口间位移电压。
适合末端点位或杆体箱体等“空间受限、布线复杂”的环境,减少单独采购与布线工作量,提高能量协调和布线一致性。
2. 地凯科技网络电源二合一防雷浪涌保护器关键参数与合规选型要点
2.1 网口(数据/PoE)侧参数
为兼容千兆/万兆与PoE供电,建议关注如下指标(典型合格区间,按千兆PoE+场景给出):
接口与速率:RJ45(10/100/1000Base-T,必要时兼容2.5G/5G Base-T);插入损耗 ≤0.3 dB@100 MHz(万兆铜缆需专用器件)。
PoE 兼容:IEEE 802.3af/at/bt(供电电压 44–57 V,功率 up to 90 W);PoE透传电阻 ≤2 Ω/线对。
标称放电电流 In(8/20 μs):≥ 5 kA/线对(建议**≥ 5–10 kA**以提升裕度)。
最大放电电流 Imax(8/20 μs):≥ 10 kA/线对。
限制电压/残压 Up(线-地,共模):典型 ≤ 600 V;(线-线,差模)典型 ≤ 20–40 V,以避免以太网磁隔离与PHY受损。
响应时间:≤ 1 ns(TVS/混合保护结构常见)。
屏蔽与接地:支持STP网线屏蔽连续性(屏蔽层与外壳地短路径搭接)。
耐压与绝缘:≥ 1500 V RMS/60 s 端口隔离(典型)。
提示:对于户外长距离网线(>50 m,尤其杆体至机房),建议选择 In≥10 kA / Up低 的型号,并确保屏蔽连续与等电位,显著降低感应雷击风险。
2.2 电源侧(AC 或 DC)参数
按负载功率与上级配电级别匹配,给出推荐指标:
额定工作电压 Uc:
AC 230 V(单相)/400 V(三相),或
DC 12/24/48/110 V。
标称放电电流 In(8/20 μs):
末端点位 Type 2/3 典型 5–20 kA;
杆体/楼层箱内 Type 2 典型 20–40 kA。
最大放电电流 Imax(8/20 μs):
末端点位常见 10–40 kA(视场景与体积)。
冲击耐受 Iimp(10/350 μs):若位于建筑物外部/杆体直接承受部分直击能量耦合,优选带 Iimp(如 2.5–5 kA)能力的混合结构。
残压 Up:
AC 230 V 端口建议 ≤1.5 kV;
DC 48 V 端口建议 ≤120 V(或接近 2.5×Uc 的等级)。
暂态过电压类别:终端设备侧通常为 Type 3;杆体/楼层箱为 Type 2;总配电房或LPZ0/1分界处为 Type 1(Iimp 12.5 kA/极 常见)。
失效模式与指示:热脱扣、短路/过流配合、状态窗、遥信告警(干接点)。
工程协调要点:总电源柜 Type 1(Iimp≥12.5 kA) → 楼层/杆体箱 Type 2(In 20–40 kA) → 设备前端 Type 3(Up更低) 的三级能量配合,二合一SPD多用于 Type 2/3 角色。
2.3 共性与结构
保护拓扑:网口侧(TVS+GDT混合、共差模分路)+电源侧(MOV/气体放电管/混合模块)+共地/短路径连接。
接地方式:PE/FE(功能地)与SPD外壳地就近直连,总长度 ≤0.5–1.0 m,单根直线避免环路;接地电阻优选 ≤4 Ω(一般场景)/ ≤1 Ω(关键场景或规范要求更严)。
环境:IP65/66(户外杆体)、工作温湿度 −40~+70 ℃,盐雾/防腐、防紫外;阻燃外壳或金属外壳带防凝露设计。
标准参考(方向性给出,工程遵循同类国家/行业标准及IEC 61643/GB/T 18802 系列;建筑弱电可参照GB 50343、数据中心/机房可参照相应规范)。
3. 典型应用架构与LPZ分区
LPZ0A/0B(室外)→ LPZ1(杆体/箱体内)→ LPZ2(设备腔体)
LPZ0/1 分界处设置第一道电源Type 2 SPD,并屏蔽/金属箱体等电位;进入设备前通过二合一SPD实现低残压与跨端口等电位控制,防止“网口进、电源出”(或反之)形成位移电压烧毁设备。
4. 地凯科技行业部署方案与参数建议
下面按场景给出可直接落地的配置清单与参数区间。若与现有配电级别不完全一致,可按“上级更强、下级更低残压”的原则做级配。
4.1 智慧灯杆 / 城市监控杆
设备:4K/低照度枪机/球机(PoE或DC供电)、路由/AP、屏控、传感器、环境监测等。
挑战:杆体高、线路长、周边反复雷暴、供电与网线同杆并行。
推荐:
杆底/配电腔电源SPD(Type 2):AC 230 V,In 20–40 kA,Imax 40–60 kA,Up ≤1.5 kV;配合前端C16–C32A微断/熔断器。
二合一SPD(靠近设备端):
网口:RJ45 千兆+PoE bt,In ≥5–10 kA/线对,Imax ≥10 kA,Up(共模)≤600 V、(差模)≤20–40 V;STP贯通;响应 ≤1 ns。
电源:若设备用 DC 12/24/48 V,选 Uc 匹配、In 5–10 kA、Up ≤(2–3)×Uc;若用 PoE 供电,则电源侧可不接(由PoE网口侧吸收)。
接地:杆体与SPD地同点就近;PE至接地体直连≤1 m;箱体/屏蔽连续。
效果:降低“同杆感应”导致的网口损坏/供电模块烧毁,显著提升设备寿命。
4.2 平安城市/园区安防与室外AP
设备:大批量PoE摄像机、云台、eMIMO AP。
线路:弱电桥架/直埋管道,距离 50–120 m 常见,跨建筑引入。
推荐:
建筑引入处:设置信息线SPD汇聚板(机柜端 Type 2/3),PoE交换机上行口前做汇聚保护(In ≥10 kA/端口,Up ≤600 V)。
终端点位:使用二合一SPD靠近设备接入(网口指标同上);若摄像机为 本地DC供电,二合一SPD电源侧选 Uc=DC 12/24/48 V,In 5–10 kA,Up ≤(2–3)×Uc。
PoE供电:若交换机到头端采用PoE bt 90 W,需明确SPDPoE功率透传能力与直流电阻,避免功率掉落与过热。
4.3 工业互联网 / SCADA / RTU / PLC 站点
特点:端口多样(以太网、RS-485、I/O)、有DC 24/48 V供电、强电磁干扰。
建议:
二合一SPD(带DIN导轨)安装于端子排前,便于维护:
网口:In ≥10 kA / Up低,兼容千兆;
电源:DC 24/48 V,In 10 kA,Up ≤(2–3)×Uc。
柜门/壳体:做屏蔽与等电位(门—柜体编织带);I/O与通讯线分区走线,SPD与地端最短路径。
电源前级:站内配电箱Type 2 20–40 kA;室外引入加共模滤波抑制开关冲击。
4.4 通信基站 / 小微5G站 / 室外边缘主机
特点:射频设备/BBU/边缘节点,网电齐备;雷暴区密集。
建议:
站点交流配电:Type 1+Type 2 组合(Iimp 12.5 kA + In 40 kA)保障能量泄放。
机柜内:对边缘主机/交换机/路由的每个“外延口”(外出网线)配置二合一SPD,确保外线入柜处就地箝位。
DC 系统(如−48 V):选专用DC 二合一,注意极性与浮地,Up ≤120 V。
4.5 轨道交通 / 隧道 / 高速公路机电
特点:线缆长、沿线密集设备(情报板、对讲、摄像、门禁),土建金属结构复杂。
建议:
分段就近:沿线机柜(区间箱/分站箱)统一安装Type 2 电源SPD;
终端设备:各点位前加二合一SPD(网口 In≥10 kA、Up 低;电源端按 AC 230 V 或 DC 24/48 V 选型)。
等电位:利用轨旁钢结构/接地扁钢形成低阻抗回路,端到端避免“漂浮地”。
4.6 光伏/风电监控与汇流区辅控
特点:强雷环境、长距离通讯,引出至集控室。
建议:
场站出口与集控室入口分别设置Type 1/2能量级;
就地逆变器/汇流箱/测控柜→二合一SPD保护摄像/通讯/辅电(DC 24/48 V),网口 In≥10 kA;
注意直流侧与通讯侧的跨界等电位,避免“直流地—弱电地”位移。
5. 安装要点与常见误区
5.1 安装要点(必须做到)
最短接地:SPD的PE/地线至就近接地汇集点≤0.5–1 m;直线走线,避免盘绕;优先黄绿扁铜/编织带。
等电位:箱体、屏蔽层、设备地、SPD地同点连接,避免“多点不同电位”导致反击。
先能量后残压:上级(Type 1/2)→ 下级(二合一Type 2/3)级配;距离≥10 m或串入小电感(设备厂商模块多已内置等效)。
就近保护:二合一SPD安装在被保护设备前 ≤0.5–1 m处,跨端口位移电压最小。
PoE核对:确认PoE标准与功率(af/at/bt),并核对SPD直流电阻与发热规格。
状态与维护:有状态窗/遥信的型号接入告警;定期抽检接地电阻与紧固螺栓。
6. 计算与校核思路(工程师关心的细节)
残压窗口:确保 SPD 残压 Up < 设备端口绝缘耐受/击穿阈值(网口PHY常对差模较敏感,尽量 ≤20–30 V)。
能量余量:结合当地年雷暴日与线路暴露程度,网口 In≥5–10 kA、电源 In≥20–40 kA 的配置对大多数城市杆体/园区已经具备较高余量。
线长与分布参数:>50–80 m 的户外线,建议端—端都加(设备端二合一+汇聚端信息口SPD板)以降低沿线耦合。
短路配合:电源侧SPD前串接微断/熔断器(C16–C32A常见),并校核I²t配合,防止SPD热击穿后持续燃弧。
接地网:点式设备就近打入接地极并与主地网可靠连接;若无法并入主地网,需评估跨步电压与等电位跨接。
地凯科技网络电源二合一防雷器的价值,不仅在于“把网线保护和电源保护装进一个盒子”,更在于跨端口的等电位管理与末端残压的精确控制。只要遵循能量级配—就近接地—屏蔽连续—端前箝位四项基本法则,并结合本文给出的参数基线与场景方案,就能在城市监控、工业现场、通信边缘与公共设施等大多数环境里,做到少故障、易维护、全链路可靠。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

49

主题

49

帖子

0

粉丝
快速回复 在线客服 返回列表 返回顶部