SPD概述 — 結構、分類及工業廠房選擇指南
雷擊浪湧、突波電壓（surge）或負載開關產生的電氣干擾，均可能導致電氣設備、控制櫃、空調系統及生產線受損。尤其是在工業廠房中，眾多高價值設備集中運行，依據 IEC 60364-4-44、IEC 61643 等標準，安裝浪湧保護裝置（SPD）已成為必須要求。此標準廣泛應用於製造廠、物流倉庫、資料中心及太陽能發電系統。
本文將協助您全面了解SPD的基本概念、結構組成、分類方式，以及如何針對廠房不同區域—從主配電盤至敏感控制系統—選擇合適的SPD裝置。
1. 什麼是SPD？
SPD（Surge Protective Device，浪湧保護裝置）是一種安裝於電力系統中的設備，用於限制突波電壓（surge），透過將浪湧電壓導向接地，保護後端設備及電路。
SPD不防止直接雷擊，而是處理經由導線傳導或感應至電力系統的雷擊能量浪湧，這是設備損壞的主要原因。
2. SPD的基本結構
標準SPD通常包含以下部分：
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主要保護元件：
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電壓依變電阻（Varistor，MOV）— 最常見，對電壓突變反應迅速
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閃絡隙（Spark Gap）— 用於Type 1 SPD，可承受大電流浪湧
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鋸齒二極體（Zener Diode）、氣體放電管（GDT）— 用於信號線路或高速響應應用
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熱熔斷器（Fuse）：過熱或損壞時切斷SPD，避免火災風險
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狀態指示裝置：以LED燈（綠/紅燈）或警報接點顯示工作狀態
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絕緣外殼與DIN導軌安裝座：確保安裝於配電箱內的安全性
3. 根據IEC 61643標準的SPD分類
3.1 Type 1 SPD — 粗保護 (Gross Protection)
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安裝位置： 總配電盤（MSB）
-
功能： 針對感應雷擊或鄰近雷擊，直接釋放大電流浪湧
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額定放電電流（Iimp）： 12.5 – 50 kA（10/350 μs波形）
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應用範圍： 配備直接避雷系統（避雷針）的區域
3.2 Type 2 SPD — 傳導浪湧保護 (Fine Protection)
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安裝位置： 配電盤、控制櫃
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功能： 保護設備免受傳導浪湧損害
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額定放電電流（In）： 5 – 40 kA（8/20 μs波形）
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應用範圍： 一般工廠、倉庫、車間等
3.3 Type 3 SPD — 末端設備保護
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安裝位置： 靠近設備（PLC櫃、HMI、監控攝像頭、插座等）
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功能： 限制剩餘浪湧電壓，保護敏感設備
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剩餘電壓（Up）： 通常 ≤ 1.5 kV
-
應用範圍： 電腦、感測器、乙太網路設備
4. 根據廠房區域選擇SPD的方法
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區域 |
SPD類型 |
建議放電電流 |
備註 |
|---|---|---|---|
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總配電盤（MSB） |
Type 1 或 Type 1+2 |
≥ 40 kA |
有直接避雷系統時必須安裝 |
|
配電盤（DB） |
Type 2 |
20 – 40 kA |
安裝於Type 1後方 |
|
PLC控制櫃 |
Type 3 + 信號SPD |
5 – 10 kA |
配合安裝RJ45、RS-485信號SPD |
|
攝像頭及網路設備 |
SPD數據（RJ45） |
2 – 5 kA |
符合Cat5e、Cat6標準 |
|
太陽能系統 |
SPD DC |
600 – 1500 VDC |
安裝於combiner箱及逆變器處 |
5. 選擇SPD的技術標準
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參數 |
意義 |
選擇方法 |
|---|---|---|
|
Uc（連續工作電壓） |
持續工作電壓 |
≥ 額定電壓的10% |
|
Up（保護電壓等級） |
浪湧後的剩餘電壓 |
越低越好（電子設備建議Up ≤ 1.5 kV） |
|
Imax / In |
最大放電電流 / 額定放電電流 |
根據安裝位置選擇（MSB需Imax ≥ 40 kA） |
|
響應速度 |
對浪湧的反應時間 |
交流電< 25 ns，信號線< 1 ns |
|
協同能力 |
Type 1、2、3之間的配合 |
選擇同一品牌產品以確保良好協同 |
6. 安裝SPD時的注意事項
-
SPD接地線（至PE）應盡量短（≤ 0.5米）
-
連接線不應彎折或纏繞
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必須搭配保護開關或備用熔斷器使用
-
定期通過指示燈或報警接點檢查SPD狀態
SPD 是現代工業電力系統保護策略中的重要組成部分。為達到最佳效果，SPD 必須選擇正確類型、安裝於適當位置、合理分級協同，並配合定期檢查與維護計劃。
適當且充足的 SPD 投資不僅能保護設備資產，還能減少停機時間，確保生產安全與效率——尤其適用於通過 ISO 9001、ISO 45001 或其他工業風險管理標準的工廠。
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