氣體放電管

氣體放電管是一種間隙型的防雷保護組件，它在通信系統的防雷保護中已獲得了廣泛的應用。放電管常用於多級保護電路中的第一級或前兩級，起泄放雷電瞬時過電流和限制過電壓作用，由於放電管的極間絕緣電阻很大，寄生電容很小，對高頻信號線路的雷電防護有明確的優勢。放電管保護特性的主要不足之處在於其放電時延較大，動作靈敏度不夠理想，對於波頭上升陡度較大的雷電波難以有效地抑制，在電源系統的雷電防護中存在續流問題。 ^[1] 

常用的氣體放電管有二極放電管和三極放電管，其封裝外殼材料多為陶瓷，故稱為陶瓷放電管。

放電管的工作原理是氣體間隙放電i當放電管兩極之間施加一定電壓時，便在極間產生不均勻電場：在此電場作用下，管內氣體開始遊離，當外加電壓增大到使極間場強超過氣體的絕緣強度時，兩極之間的間隙將放電擊穿，由原來的絕緣狀態轉化為導電狀態，導通後放電管兩極之間的電壓維持在放電弧道所決定的殘壓水平，這種殘壓一般很低，從而使得與放電管並聯的電子設備免受過電壓的損壞。 ^[1] 

氣體放電管有的是以玻璃作為管子的封裝外殼．也有的用陶瓷作為封裝外殼，放電管內充入電氣性能穩定的惰性氣體（如氬氣和氖氣等），常用放電管的放電電極一般為兩個、三個，電極之間由惰性氣體隔開。按電極個數的設置來劃分，放電管可分為二極、三極放電管。

陶瓷二極放電管由純鐵電極、鎳鉻鈷合金帽、銀銅焊帽和陶瓷管體等主要部件構成。管內放電電極上塗覆有放射性氧化物，管體內壁也塗覆有放射性元素，用於改善放電特性。放電電極主要有杆形和杯形兩種結構，在杆形電極的放電管中，電極與管體壁之間還要加裝一個圓筒熱屏，該熱屏可以使陶瓷管體受熱趨於均勻，不致出現局部過熱而引起管斷裂。熱屏內也塗覆放射性氧化物，以進一步減小放電分散性。在杯形電極的放電管中，杯口處裝有鉬網，杯內裝有銫元素，其作用也是減小放電分散性。

三極放電管也是由純鐵電極、鎳鉻鈷合金帽、銀銅焊帽和陶瓷管體等部件構成。與二極放電管不同，在三極放電管中增加了鎳鉻鈷合金圓筒，作為第三極，即接地電極。 ^[1] 

(一)直流放電電壓

在上升陡度低於100V/s的電壓作用下，放電管開始放電的平均電壓值稱為其直流放電電壓。由於放電具有分散性，圍繞着這個平均值還需要同時給出允許的偏差上限和下限值。

(二)衝擊放電電壓

在具有規定上升陡度的暫態電壓脈衝作用下，放電管開始放電的電壓值稱為其衝擊放電電壓。由於放電管的響應時間或動作時延與電壓脈衝的上升陡度有關，對於不同的上升陡度，放電管的衝擊放電電壓是不相同的。

(三)工頻耐受電流

放電管通過工頻電流5次，使管子的直流放電電壓及絕緣電阻無明顯變化的最大電流稱為其工頻耐受電流。當應用於一些交流供電線路或易於受到供電線路感應作用的通訊線路上時，應注意放電管的工頻耐受問題。經驗表明，感應工頻電流較小，一般不大於5A，但其持續時間卻很長；供電線路上的過電流很大，可高達數百安培，但由於繼電保護裝置的動作，其持續時間卻很短，一般不超過5s。

(四)衝擊耐受電流

將放電管通過規定波形和規定次數的脈衝電流，使其直流放電電壓和絕緣電阻不會發生明顯變化的最大值電流峯值稱為管子的衝擊耐受電流。這一參數總是在一定波形和一定通流次數下給出的，製造廠常給出在8/20μs波形下通流10次的衝擊耐受電流，也有給出在10/1000μs波形下通流300次的衝擊耐受電流。

(五)絕緣電阻和極間電容

放電管的絕緣電阻很大，製造廠給出的該參數值一般為絕緣電阻的初始值，約為數千兆歐。在放電管的不斷使用過程中，絕緣電阻值將會降低。阻值的降低會造成在被保護系統正常運行時管子中泄漏電流的增大，也有可能產生噪音干擾。

放電管的極間寄生電容很小，兩極放電管的極間電容一般在1～5pF範圍，極間電容值可以在很寬的頻度範圍內保持近似不變，且同型號放電管的極間電容值分散性很小。 ^[2] 

(1)氣體放電管的直流放電電壓必須高於線路正常工作時的最大電壓，以免影響線路的正常工作。

(2)氣體放電管的脈衝放電電壓必須低於線路所能承受的最高瞬時電壓值，才能保證在瞬間過電壓時氣體放電管能比線路的響應速度更快，提前將過電壓限制在安全值。

(3)氣體放電管的保持電壓應儘可能高，一旦過電壓消失，氣體放電管能及時熄滅，不影響線路的正常工作。

(4)接地線應儘量短，並且足夠粗，以便於泄放瞬態大電流。

(5)若過電壓持續時間過長，則氣體放電管會產生很多熱量。為防止因過熱而造成被保護設備的損壞，應給氣體放電管配上失效保護卡裝置。如今，有些氣體放電管新產品中，就帶失效保護卡。 ^[3]