陳先生
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圖1 氣體放電管的原理圖符號(hào)
氣體放電管是一種開關(guān)型保護(hù)器件，工作原理是氣體放電。當(dāng)兩極間電壓足夠大時(shí)，極間間隙將放電擊穿，由原來的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài)，類似短路。導(dǎo)電狀態(tài)下兩極間維持的電壓很低，一般在20～50V，因此可以起到保護(hù)后級(jí)電路的效果。氣體放電管的主要指標(biāo)有：響應(yīng)時(shí)間、直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、通流容量、絕緣電阻、極間電容、續(xù)流遮斷時(shí)間。
氣體放電管的響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到數(shù)百ns以至數(shù)ms，在保護(hù)器件中是最慢的。當(dāng)線纜上的雷擊過電壓使防雷器中的氣體放電管擊穿短路時(shí)，初始的擊穿電壓基本為氣體放電管的沖擊擊穿電壓，放電管擊穿導(dǎo)通后兩極間維持電壓下降到20～50V；另一方面，氣體放電管的通流量比壓敏電阻和TVS管要大，氣體放電管與TVS等保護(hù)器件合用時(shí)應(yīng)使大部分的過電流通過氣體放電管泄放。
因此氣體放電管一般用于防護(hù)電路的最前級(jí)，其后級(jí)的防護(hù)電路由壓敏電阻或TVS管組成，這兩種器件的響應(yīng)時(shí)間很快，對(duì)后級(jí)電路的保護(hù)效果更好。氣體放電管的絕緣電阻非常高，可以達(dá)到千兆歐姆的量級(jí)。極間電容的值非常小，一般在5pF以下，極間漏電流非常小，為nA級(jí)。因此氣體放電管并接在線路上對(duì)線路基本不會(huì)構(gòu)成什么影響。
氣體放電管的續(xù)流遮斷是設(shè)計(jì)電路需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問題。如前所述，氣體放電管在導(dǎo)電狀態(tài)下續(xù)流維持電壓一般在20～50V，在直流電源電路中應(yīng)用時(shí)，如果兩線間電壓超過15V，不可以在兩線間直接應(yīng)用放電管。
在50Hz交流電源電路中使用時(shí)，雖然交流電壓有過零點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)氣體放電管的續(xù)流遮斷，但氣體放電管類的器件在經(jīng)過多次導(dǎo)電擊穿后，其續(xù)流遮斷能力將大大降低，長(zhǎng)期使用后在交流電路的過零點(diǎn)也不能實(shí)現(xiàn)續(xù)流的遮斷；還存在一種情況就是如果電流和電壓相位不一致，也可能導(dǎo)致續(xù)流不能遮斷。
因此在交流電源電路的相線對(duì)保護(hù)地線、相線對(duì)零線以及相線之間單獨(dú)使用氣體放電管都不合適，當(dāng)用電設(shè)備采用單相供電且無法保證實(shí)際應(yīng)用中相線和中線不存在接反的可能性時(shí)，中線對(duì)保護(hù)地線單獨(dú)使用氣體放電管也是不合適的，此時(shí)使用氣體放電管需要和壓敏電阻串聯(lián)。在交流電源電路的相線對(duì)中線的保護(hù)中基本不使用氣體放電管。
防雷電路的設(shè)計(jì)中，應(yīng)注重氣體放電管的直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、通流容量等參數(shù)值的選取。設(shè)置在普通交流線路上的放電管，要求它在線路正常運(yùn)行電壓及其允許的波動(dòng)范圍內(nèi)不能動(dòng)作，則它的直流放電電壓應(yīng)滿足：min（ufdc）≥1.8UP。式中ufdc直流擊穿電壓，min（ufdc）表示直流擊穿電壓的最小值。UP為線路正常運(yùn)行電壓的峰值。
氣體放電管主要可應(yīng)用在交流電源口相線、中線的對(duì)地保護(hù)；直流RTN和保護(hù)地之間的保護(hù)；信號(hào)口線對(duì)地的保護(hù)；天饋口饋線芯線對(duì)屏蔽層的保護(hù)。
氣體放電管的失效模式多數(shù)情況下為開路，因電路設(shè)計(jì)原因或其它因素導(dǎo)致放電管長(zhǎng)期處于短路狀態(tài)而燒壞時(shí)，也可引起短路的失效模式。氣體放電管使用壽命相對(duì)較短，多次沖擊后性能會(huì)下降，同時(shí)其他放電管在長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)有漏氣失效這種自然失效的情況，因此由氣體放電管構(gòu)成的防雷器長(zhǎng)時(shí)間使用后存在維護(hù)及更換的問題。
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