[科普中国]-气体放电管

气体放电管指作过电压保护用的避雷管或天线开关管一类，管内有二个或多个电极，充有一定量的惰性气体。气体放电管是一种间隙式的防雷保护元件，它用在通信系统的防雷保护。

简介气体放电管是一种间隙型的防雷保护组件，它在通信系统的防雷保护中已获得了广泛的应用。放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用，由于放电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频信号线路的雷电防护有明硅的优势。放电管保护特性的主要不足之处在于其放电时延较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制，在电源系统的雷电防护中存在续流问题。1

常用的气体放电管有二极放电管和三极放电管，其封装外壳材料多为陶瓷，故称为陶瓷放电管。

原理放电管的工作原理是气体间隙放电i当放电管两极之间施加一定电压时，便在极间产生不均匀电场：在此电场作用下，管内气体开始游离，当外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时，两极之间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平，这种残压一般很低，从而使得与放电管并联的电子设备免受过电压的损坏。1

结构气体放电管有的是以玻璃作为管子的封装外壳．也有的用陶瓷作为封装外壳，放电管内充入电气性能稳定的惰性气体（如氩气和氖气等），常用放电管的放电电极一般为两个、三个，电极之间由惰性气体隔开。按电极个数的设置来划分，放电管可分为二极、三极放电管。

陶瓷二极放电管由纯铁电极、镍铬钴合金帽、银铜焊帽和陶瓷管体等主要部件构成。管内放电电极上涂覆有放射性氧化物，管体内壁也涂覆有放射性元素，用于改善放电特性。放电电极主要有杆形和杯形两种结构，在杆形电极的放电管中，电极与管体壁之间还要加装一个圆筒热屏，该热屏可以使陶瓷管体受热趋于均匀，不致出现局部过热而引起管断裂。热屏内也涂覆放射性氧化物，以进一步减小放电分散性。在杯形电极的放电管中，杯口处装有钼网，杯内装有铯元素，其作用也是减小放电分散性。

三极放电管也是由纯铁电极、镍铬钴合金帽、银铜焊帽和陶瓷管体等部件构成。与二极放电管不同，在三极放电管中增加了镍铬钴合金圆筒，作为第三极，即接地电极。1

技术参数(一)直流放电电压

在上升陡度低于100V/s的电压作用下，放电管开始放电的平均电压值称为其直流放电电压。由于放电具有分散性，围绕着这个平均值还需要同时给出允许的偏差上限和下限值。

(二)冲击放电电压

在具有规定上升陡度的暂态电压脉冲作用下，放电管开始放电的电压值称为其冲击放电电压。由于放电管的响应时间或动作时延与电压脉冲的上升陡度有关，对于不同的上升陡度，放电管的冲击放电电压是不相同的。

(三)工频耐受电流

放电管通过工频电流5次，使管子的直流放电电压及绝缘电阻无明显变化的最大电流称为其工频耐受电流。当应用于一些交流供电线路或易于受到供电线路感应作用的通讯线路上时，应注意放电管的工频耐受问题。经验表明，感应工频电流较小，一般不大于5A，但其持续时间却很长；供电线路上的过电流很大，可高达数百安培，但由于继电保护装置的动作，其持续时间却很短，一般不超过5s。

(四)冲击耐受电流

将放电管通过规定波形和规定次数的脉冲电流，使其直流放电电压和绝缘电阻不会发生明显变化的最大值电流峰值称为管子的冲击耐受电流。这一参数总是在一定波形和一定通流次数下给出的，制造厂常给出在8/20μs波形下通流10次的冲击耐受电流，也有给出在10/1000μs波形下通流300次的冲击耐受电流。

(五)绝缘电阻和极间电容

放电管的绝缘电阻很大，制造厂给出的该参数值一般为绝缘电阻的初始值，约为数千兆欧。在放电管的不断使用过程中，绝缘电阻值将会降低。阻值的降低会造成在被保护系统正常运行时管子中泄漏电流的增大，也有可能产生噪音干扰。

放电管的极间寄生电容很小，两极放电管的极间电容一般在1～5pF范围，极间电容值可以在很宽的频度范围内保持近似不变，且同型号放电管的极间电容值分散性很小。2

选取原则(1)气体放电管的直流放电电压必须高于线路正常工作时的最大电压，以免影响线路的正常工作。

(2)气体放电管的脉冲放电电压必须低于线路所能承受的最高瞬时电压值，才能保证在瞬间过电压时气体放电管能比线路的响应速度更快，提前将过电压限制在安全值。

(3)气体放电管的保持电压应尽可能高，一旦过电压消失，气体放电管能及时熄灭，不影响线路的正常工作。

(4)接地线应尽量短，并且足够粗，以便于泄放瞬态大电流。

(5)若过电压持续时间过长，则气体放电管会产生很多热量。为防止因过热而造威被保护设备的损坏，应给气体放电管配上失效保护卡装置。如今，有些气体放电管新产品中，就带失效保护卡。3

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学