大功率陶瓷氣體放電管在電源防雷領域的運用

摘要:本文主要分析了雷擊對電子電力設備產生危害的原因，介紹了大功率陶瓷氣體放電管的工作原理、優缺點等，并介紹了其在電源防雷領域的應用。

關鍵詞: 大功率陶瓷氣體放電管 電源防雷 工作原理 應用

1.雷擊對電子電力設備的危害分析

1.1 電源浪涌

遍布各處的電網使得電源浪涌很容易隨雷擊而產生。在距離幾百千米的之外的雷擊產生的雷擊浪涌會以光速在電網里傳輸，當它到達電子設備時電壓可能高達上千伏，這個高壓作用時間很短，只有幾十到幾百微秒，可能不足以燒毀電力電子設備，但是對于其內部的半導體元件卻有很大損害，隨著損害加深，電力電子設備也逐漸變得越來越不穩定，使設備性能大大降低，嚴重時可能導致電力系統的癱瘓，其帶來的后果不堪設想。這樣的浪涌電壓完全有可能一次性將電子設備毀壞。

1.2 信號系統浪涌

感應雷擊可以使信號系統產生浪涌電壓。金屬導電體在感應雷擊產生的干擾信號的影響下，傳輸中的電壓信號或電流信號數據的誤碼率會上升，傳輸的準確性和傳輸速率受到極大的影響。

針對以上技術缺陷，大功率放電管陶瓷氣體放電管可以很好地給予解決。

2. 大功率陶瓷氣體放電管簡介

大功率陶瓷氣體放電管作為一種開關器件，被廣泛應用于防雷保護。大功率陶瓷氣體放電管是將相隔一定距離的兩個電極封裝在充滿惰性氣體的陶瓷管中的電器元件。

大功率陶瓷放電管主要有以下幾個優點：一是可以提供穩定的擊穿電壓；二是絕緣性能好，具有高絕緣電阻；三是較低的電容特性，低電容特性能夠減少干擾或在高頻的操作環境下減低傳送損失；四是高過保持電壓，能夠快速恢復高阻抗狀態以確保連續操作下的安全性；五是沒有穿越電壓，在多極避雷器中無橫向電壓；六是具有雙向對稱特性。但它具有擊穿電壓分散性較大、可靠性較差、響應速度較慢和多次沖擊易老化等缺點。

大功率陶瓷氣體放電管的基本工作原理如下：放電管原先處于斷路狀態，電阻很大，電容很小。在放電管的兩電極上施加電壓時，管內初始電子受到電場的作用而加速運動，不斷與氣體分子發生碰撞。氣體分子在與能量足夠大的電子碰撞時會產生電離，從而分離成電子和陽離子，新產生的電子與初始電子一起，又繼續與氣體分子碰撞產生電離。另外，由電離出來的陽離子與陰極表面碰撞產生的電子也參與到電離過程中。當脈沖電壓達到放電管的脈沖擊穿電壓，管內氣體被擊穿，放電管放電，放電管由高阻抗變成低阻抗，高達數十千安的浪涌電流被釋放到地下，從而使電子設備免受浪涌沖擊的傷害。

我們可以通過調節氣體種類、氣體壓力以及電極距離等來調整我們所需的性能。通過更改放電管中間所充的氣體如氖氣或者氬氣, 改變氣體壓力和在電極表面涂上發射劑等措施，可以將動作電壓在70伏到幾千伏之間進行調整。大功率陶瓷氣體放電管的特性曲線如圖1所示，Vs、Vg、Vf和Va分別為導通電壓、輝光電壓、弧光電壓和熄弧電壓。在選擇大功率陶瓷氣體放電管時，應該注意的一點是，一定要使大功率陶瓷氣體放電管和被保護設備兩者的伏安特性相配合，即熄弧電壓要比被保護設備的耐壓值要低，否則起不到保護作用。

3.大功率陶瓷氣體放電管在電源防雷領域的應用

大功率陶瓷氣體放電管在我國構建的三級電源防雷體系中起著重要的作用，在電源防雷器的防雷電路中被廣泛應用。在電源防雷器的共模電路中，它可以使雷電流釋放到大地中。在電源防雷器的差模電路中，它通過與壓敏電阻串聯可以很好地阻斷漏電流。此外，它還可以與壓敏電阻組成抗雷擊浪涌電路，實現共模、差模全保護。在信號防雷器中，大功率陶瓷氣體放電管常用于防護電路的最前級以泄放浪涌電流，但由于其反應速度慢，還要用由壓敏電阻組成第二級防護電路作限壓保護，響應速度較快的壓敏電阻可以使后級電路的保護效果更好。在高靈敏的電子電路中，可以采用由大功率陶瓷氣體放電管、壓敏電阻和TVS組成的三級防護系統。

此外，大功率陶瓷放電管可用于交流電源的火線和零線的對地保護，也可用于直流RTN和保護地之間的保護、天饋口饋線芯線對屏蔽層的保護等。

4.結語

綜上所述，我們應該根據防雷系統的實際要求，開發出性能優越的大功率陶瓷氣體放電管，并在不同的選用場合適當的大功率陶瓷氣體放電管，構建完善的電源防雷體系，從而保護我國各種電子電力設備、電子電力電路的安全，維護經濟和軍事等領域的穩定。