AC、DC 與資料訊號用避雷器（SPD）比較：工廠應用選型指南
在現代工業環境中，工廠內的電力系統不僅包含交流電（AC）供電，還包括直流電（DC）系統，例如太陽能系統、儲能設備，以及用於控制、監控與網路連接的數位訊號傳輸系統（Data）。由於這些系統在電流特性、電壓等級與終端設備類型上各有差異，因此對浪湧保護器（SPD, Surge Protective Device）的要求也不盡相同。
若選用錯誤類型的 SPD，不僅無法有效保護設備，還可能導致系統中斷、電子電路損壞，甚至造成生產數據遺失。
本文將提供關於 AC、DC 及 Data 專用 SPD 的總體認識與詳細比較，並提出針對各類實際應用的 SPD 選型建議，協助工程師為工廠系統選擇最合適、最可靠的浪湧保護方案。
一、依訊號類型分類的 SPD 總覽
1.1 用於交流電（AC）系統的 SPD
-
目的：保護配電系統中的電氣設備，如電氣櫃、UPS、不斷電系統、變頻器等，防止來自電源線的浪湧損害。
-
應用場景：主配電盤（MSB）、分電盤（DB）、馬達控制中心（MCC）、空調系統（HVAC）、照明系統等。
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特性：能處理高能量浪湧；常見工作電壓為 230V～400V（L-N、L-L、L-PE）。
1.2 用於直流電（DC）系統的 SPD
-
目的：保護太陽能系統、備援電源、直流控制電路等的 DC 系統。
-
應用場景：PV 匯流箱、直流變流器、電池模組、直流馬達驅動器等。
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特性：電壓範圍廣（12V～1500VDC），需正確極性（+ / –）安裝。
1.3 用於資料訊號的 SPD
-
目的：保護通訊與控制訊號線不受低電壓浪湧干擾或損壞。
-
應用場景：RS-485、Ethernet、Modbus、CAN、4–20mA、Profibus、IP 攝影機、HMI 人機介面等。
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特性：反應時間極快（小於 1ns）、保持原訊號阻抗、不影響訊號品質。
二、SPD AC – DC – Data 詳細比較表
|
比較項目 |
交流 SPD（AC） |
直流 SPD（DC） |
資料訊號 SPD（Data） |
|---|---|---|---|
|
工作電壓（Uc） |
230/400 VAC |
12–1500 VDC |
5–48 VDC 或依協定而定 |
|
浪湧波形類型 |
8/20 µs 或 10/350 µs |
8/20 µs |
8/20 µs，反應快於 1ns |
|
常見型號 |
Type 1 / 2 / 3 SPD |
SPD PV / DC DIN 軌型 |
RJ45、RS-485、類比訊號 SPD |
|
極性要求 |
無需分極 |
必須分極（+/-） |
依協定而異 |
|
抗干擾需求（EMI/RFI） |
一般不考慮 |
無需考慮 |
非常重要 |
|
最大放電電流（Imax） |
20 – 100 kA |
10 – 40 kA |
2 – 5 kA |
|
分級協調保護需求 |
有，需 Type 1–2–3 配合 |
有 |
設備保護為優先考量 |
|
選錯類型的風險 |
熔斷保險絲，無浪湧保護 |
逆變器故障，直流電路中斷 |
訊號丟失，通訊干擾或損壞 |
三、依實際應用選擇適合的 SPD
3.1 應用一：主配電盤（MSB）－市電輸入
- 選擇：AC SPD Type 1 或 Type 1+2 組合
- 最大放電電流（Imax）：應 ≥ 40 kA
- 安裝位置：與 MCCB/MCB 並聯安裝，具備備援保護功能
3.2 應用二：屋頂太陽能光電系統
-
選擇：專用 DC SPD for PV 系統
- 電壓範圍：600V～1000VDC
- 安裝位置：匯流箱（Combiner Box）及靠近逆變器（Inverter）處
- 依據標準：選用符合 EN 50539-11標準的 SPD
3.3 應用三：PLC 與 HMI 控制櫃
-
對於電源輸入：使用 Type 3 AC SPD，適用 230VAC
-
對於通訊訊號：使用 RS-485、Ethernet 專用 SPD
-
建議選擇：具備 EMI 濾波功能，響應時間小於 1ns 的產品
3.4 應用四：類比訊號控制回路（4–20mA）
-
選擇：線性類比訊號專用 SPD
- 額定工作電壓：24VDC
- 重點注意：SPD 不可造成訊號失真或影響精確度
3.5 應用五：IP 攝影機與網路系統
-
選擇：符合 RJ45 接頭規範的 SPD（支援 Cat5e、Cat6）
- 支援傳輸速率：100 Mbps～1 Gbps
- 技術指標：
- 阻抗應為 100Ω
-
插入損耗應小於等於 0.3 dB
4. 一些知名且依應用而異的 SPD 品牌
|
應用類型 |
代表品牌 |
備註 |
|---|---|---|
|
交流電 – 主配電盤（MSB） |
Dehn、Phoenix Contact、OBO |
提供整合型 Type 1/2 SPD |
|
直流電 – 太陽能系統 |
Citel、Weidmüller、Noark |
提供專用於光伏（PV）的 DC SPD |
|
訊號 / 數據通訊 |
DEHNpatch、Mersen、Schneider Electric |
提供符合 IEC 標準的 RJ45、RS-485 SPD 裝置 |
5. 各類 SPD 安裝注意事項
交流電（AC）SPD：
- 接地線長度應 ≤ 0.5 公尺，且截面積 ≥ 16 mm²
- SPD 應安裝在 備用斷路器或保險絲之後
- 確保接地系統符合 TN-S 或 TT 標準接地方式
直流電（DC）SPD：
- 必須注意 極性接線正確（PV+/PV–）
- SPD 接線應與主電源線路 長度一致或更短
- 安裝前須 測量接地電阻值 ≤ 4 歐姆（Ω）
訊號 / 數據 SPD：
- SPD 應具有與訊號線 相容的電阻與阻抗
- 安裝位置應 盡可能靠近設備端
- 不可將多個不同通訊協定的 SPD 平行接線使用
選擇適用於各種信號類型（AC、DC 或 Data）的 SPD（突波保護裝置），絕不能一概而論。每種信號類型都有其特定的技術特性，對 SPD 的電壓範圍、浪湧類型及電路結構皆有不同要求。
業主、設計單位及施工工程師必須深入了解所建置系統的本質與需求，以選擇正確類型的 SPD，確保設備獲得有效保護，避免浪費成本及不必要的風險。
特別是在設有太陽能系統、自動化控制與網路通訊系統的工廠中，依據保護層級和訊號類別來配置 SPD 是必要的步驟，以確保系統運行的安全性、穩定性與長期可靠性。
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