大功率陶瓷气体放电管在电源防雷领域的运用
摘要:本文主要分析了雷击对电子电力设备产生危害的原因，介绍了大功率陶瓷气体放电管的工作原理、优缺点等，并介绍了其在电源防雷领域的应用。
关键词: 大功率陶瓷气体放电管 电源防雷 工作原理 应用
1.雷击对电子电力设备的危害分析
1.1 电源浪涌
遍布各处的电网使得电源浪涌很容易随雷击而产生。在距离几百千米的之外的雷击产生的雷击浪涌会以光速在电网里传输，当它到达电子设备时电压可能高达上千伏，这个高压作用时间很短，只有几十到几百微秒，可能不足以烧毁电力电子设备，但是对于其内部的半导体元件却有很大损害，随着损害加深，电力电子设备也逐渐变得越来越不稳定，使设备性能大大降低，严重时可能导致电力系统的瘫痪，其带来的后果不堪设想。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备毁坏。
1.2 信号系统浪涌
感应雷击可以使信号系统产生浪涌电压。金属导电体在感应雷击产生的干扰信号的影响下，传输中的电压信号或电流信号数据的误码率会上升，传输的准确性和传输速率受到极大的影响。
针对以上技术缺陷，大功率放电管陶瓷气体放电管可以很好地给予解决。
2. 大功率陶瓷气体放电管简介
大功率陶瓷气体放电管作为一种开关器件，被广泛应用于防雷保护。大功率陶瓷气体放电管是将相隔一定距离的两个电极封装在充满惰性气体的陶瓷管中的电器元件。
大功率陶瓷放电管主要有以下几个优点：一是可以提供稳定的击穿电压；二是绝缘性能好，具有高绝缘电阻；三是较低的电容特性，低电容特性能够减少干扰或在高频的操作环境下减低传送损失；四是高过保持电压，能够快速恢复高阻抗状态以确保连续操作下的安全性；五是没有穿越电压，在多极避雷器中无横向电压；六是具有双向对称特性。但它具有击穿电压分散性较大、可靠性较差、响应速度较慢和多次冲击易老化等缺点。
大功率陶瓷气体放电管的基本工作原理如下：放电管原先处于断路状态，电阻很大，电容很小。在放电管的两电极上施加电压时，管内初始电子受到电场的作用而加速运动，不断与气体分子发生碰撞。气体分子在与能量足够大的电子碰撞时会产生电离，从而分离成电子和阳离子，新产生的电子与初始电子一起，又继续与气体分子碰撞产生电离。另外，由电离出来的阳离子与阴极表面碰撞产生的电子也参与到电离过程中。当脉冲电压达到放电管的脉冲击穿电压，管内气体被击穿，放电管放电，放电管由高阻抗变成低阻抗，高达数十千安的浪涌电流被释放到地下，从而使电子设备免受浪涌冲击的伤害。
我们可以通过调节气体种类、气体压力以及电极距离等来调整我们所需的性能。通过更改放电管中间所充的气体如氖气或者氩气, 改变气体压力和在电极表面涂上发射剂等措施，可以将动作电压在70伏到几千伏之间进行调整。大功率陶瓷气体放电管的特性曲线如图1所示，Vs、Vg、Vf和Va分别为导通电压、辉光电压、弧光电压和熄弧电压。在选择大功率陶瓷气体放电管时，应该注意的一点是，一定要使大功率陶瓷气体放电管和被保护设备两者的伏安特性相配合，即熄弧电压要比被保护设备的耐压值要低，否则起不到保护作用。
3.大功率陶瓷气体放电管在电源防雷领域的应用
大功率陶瓷气体放电管在我国构建的三级电源防雷体系中起着重要的作用，在电源防雷器的防雷电路中被广泛应用。在电源防雷器的共模电路中，它可以使雷电流释放到大地中。在电源防雷器的差模电路中，它通过与压敏电阻串联可以很好地阻断漏电流。此外，它还可以与压敏电阻组成抗雷击浪涌电路，实现共模、差模全保护。在信号防雷器中，大功率陶瓷气体放电管常用于防护电路的最前级以泄放浪涌电流，但由于其反应速度慢，还要用由压敏电阻组成第二级防护电路作限压保护，响应速度较快的压敏电阻可以使后级电路的保护效果更好。在高灵敏的电子电路中，可以采用由大功率陶瓷气体放电管、压敏电阻和TVS组成的三级防护系统。
此外，大功率陶瓷放电管可用于交流电源的火线和零线的对地保护，也可用于直流RTN和保护地之间的保护、天馈口馈线芯线对屏蔽层的保护等。
4.结语
综上所述，我们应该根据防雷系统的实际要求，开发出性能优越的大功率陶瓷气体放电管，并在不同的选用场合适当的大功率陶瓷气体放电管，构建完善的电源防雷体系，从而保护我国各种电子电力设备、电子电力电路的安全，维护经济和军事等领域的稳定。
