CH 气体放电管.pptVIP

南京信息工程大学 大气物理学院施广全 CH 3 气体放电管 放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。 优点： 绝缘电阻很大，寄生电容很小， 缺点： 在于放电时延(即响应时间)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 。 §3.1 结构简介 放电管的工作原理是气体放电。 当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时，两极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 。 两极放电管的结构示意图 三极放电管的结构示意图 五极放电管的主要部件和两极、三极放电管基本相同，有较好的放电对称性，可适用于多线路的保护。（常用于通信线路的保护） 两极放电管的放电分散性比较大，在使用两极放电管时，可能将共模过电压转变为差模过电压，详见本章第四节的分析。 系统中加在放电管两端的系统正常运行电压应低于维持放电的电压，否则会产生续流问题。 维持辉光放电的电压值比维持弧光放电的电压值要大。 维持管子放电的电压值的测量方法。不同品种的放电管，其维持放电电压值的差异是比较大的。 一般在实际应用中，在辉光放电区不容易产生续流，在电弧区可能产生续流（因为要维持电弧区的续流所需要的电压值比维持辉光放电的电压值要小），这时候就要采取限流措施（如可以使用正温度系数的电阻，熔断器，与压敏电阻串联使用）。 §3.3 响应时间 从暂态过电压开始作用于放电管两端的时刻到管子实际放电时刻之间有一个延迟时间，该时间就称为响应时间。 响应时间的组成：一是管子中随机产生初始电子-离子对带电粒子所需要的时间，即统计时延；二是初始带电粒子形成电子崩所需要的时间，即形成时延。 为了测得放电管的响应时间，需要用固定波头上升陡度du/dt的电压源加到放电管两端测取响应时间，取多次测量的平均值作为该管子的响应时间。 §3.4 限压电路 二极和三极放电管保护性能的比较 如果A-G极间先放电，在管子内部由气体游离所产生的自由电子会迅速在B-G极间引起碰撞游离，使B-G很快放电 当B-G间截止放电后，由于大量带电粒子（电子和离子）的复合作用，使管内的电子数量大为减小，从而迅速抑制另一对电极A-G间的碰撞游离，使该对极间的放电过程很快截止下来。 在差模暂态过电压的保护场合，无论是两极放电管还是三极放电管，都存在着一定的问题，因为电子设备要承受两对电极之间的残压之和，对于一些脆弱的电子设备来说，这样的残压之和有时候难以承受。需要采取另外的措施，如在A、B间再接一只放电管，专门用于抑制差模过电压。 接地连接线的长短对限压效果有一定的影响。如果接地连接线比较长，则连线本身的电阻和电感也比较大，暂态大电流流过连线时，将产生比较大的电阻电压降和电感电压降。 结论： 接地连线应当具有尽量短的长度； 接地连线应具有足够的截面，以泄放暂态大电流。 放电管的失效模式 放电管受到机械碰撞，超耐受的暂态过电压多次冲击以及内部出现老化后，将发生故障。 故障的模式（即失效模式）有两种： 一种是呈现低放电电压和低绝缘电阻状态； 第二种是呈现高放电电压状态。 开路故障模式比短路故障模式具有更大的危害性： 开路故障模式令人难以及时察觉，从而不能采取补救措施。 现在的电源SPD产品中，带有失效报警装置，如声，光报警，颜色变化提示等，这些措施的采取对于及时发现和更换已经失效的SPD是有利的。 §3.5放电管保护应用中存在的问题 一、时延脉冲及续流 从暂态过电压达到放电管的ufdc（直流放电电压）到其实际动作放电之间，存在一段时延 ， 的大小取决于过电压波的波头上升陡度du/dt。 在时延内，相应的电压增量可表示为： 则放电管的实际放电电压为： ufr=ufdc+ 从表达式中可以看出来，电压增量△u及实际放电电压ufr可能很大，ufr可能达到几倍的ufdc。 一般不单独使用放电管来保护电子设备，而在放电管后面再增加一些保护元件，以抑制这种时延脉冲。 续流：放电管泄放过电流结束以后，被保护系统的工作电压能维持放电管电弧通道的存在，这种情况称为续流。 续流的存在对放电管本身和被保护系统具有很大的危害性。 熔断器的额定电流高于被保护系统的正常运行电流，其熔断电流小于放电管在电弧区的续流