陶瓷气体放电管特性及应用

陶瓷气体放电管特性及应用

摘要:随着邮电通信、广播电视、各类家用电器、设备仪表、计算机设备等的发展,陶瓷气体放电管作为防雷及过电压保护的保护设施,正日益得到越来越广泛的应用。相比于其他类型的放电管,陶瓷气体放电管管身体积小,工作功率大,运行效率高,且绝缘性能突出,两极之间电容小,是目前行业内性能十分突出的优质放电管。加强对于陶瓷气体放电管应用原理及其特性研究,有利于更好的将其使用于实际生产之中,充分发挥设备特性,取得良好的电路保护效果。本文即对陶瓷气体放电管工作原理作出简要分析,并对其自身特性及实际应用进行相关阐述。

关键词:陶瓷气体放电管原理特性应用

陶瓷气体放电管是一种陶瓷材料制成的特殊结构的气体放电设备,其在放电间隙之间充填某种特定的惰性气体充当介质,同时配置活性很高的电子发射材料,并配备放电引燃机构。气体放电管设备的生产过程中,通过贵金属焊料在高温环境下进行构件焊接,最终方可生产得到陶瓷气体放电管。

陶瓷气体放电管的主要应用是瞬间过压时的保护作用,除此之外,还在点火时也会有所应用。相比于其他类型的放电管设备,陶瓷气体放电管两极间电容更低,对于冲击电流的耐受性能更好,且具有高阻抗的特性,这都是普通放电管所不具备的性能,可见陶瓷气体放电管是一

类性能较为优越的放电管设备。

当通电线路在遭遇雷击等状况下出现瞬时突变高压状况时,设备的放电管将被击穿,其阻抗瞬间由原有的高值降低,短时内呈现几乎线路短路的状态。此时,陶瓷气体放电管可将过大的电流进行放泄,即通过设备中的线路接地或者原有的回路泄出电流,从而使得瞬间升高的电压下降到某一安全的低值,保证电路中电流、电压均控制在较为合理的范围之内,从而在瞬时高压状况之下对线路及线路中的各个设备起到了保护作用。陶瓷气体放电管的电压限制作用将一直持续到线路瞬时高压消失,此后,气体放电管将快速的重新恢复到其所固有的高电阻状态,以使得线路可以恢复其正常的工作状态。

1 陶瓷气体放电管工作原理

陶瓷气体放电管在使用过程中其基本原理相对简单,为气体放电,即特殊情况下设备间气体通过放电使得原有的陶瓷气体放电管由断路状态转换为短路的工作状态,将额余电流释放,从而保持电路的电压、电流稳定状态,实现其正常的运作。目前实际应用中较为常见的陶瓷气体放电管其击穿电压通常不低于数百伏,部分可达千余伏乃至更高。正常状态下,放电管电阻率很高,电容较小,设备处于断路状态。一旦线路在某种特定状况之下出现瞬时高压,且该高压达到陶瓷气体放电管的脉冲击穿电压,此时,放电管两极之间的电场强度亦将迅速增强,并超过间隙间惰性气体的击穿强度,从而引发间隙放电现象。放电管内原有的惰性气体一旦发生电离,则放电管将由原始的断路状态变

为通路,加之不存在用电器,故整个电路呈现几乎短路的状态。此种状况之下,线路中所通过的电流极大,电流通过接地线路被泄放出原有电路,从而保证与陶瓷气体放电管串联的原有的设备所流经的电流保持在某一较为稳定的低值状态,避免受到瞬时高压及瞬时过大电流的破坏,从而实现了陶瓷气体放电管的线路保护作用。

2 陶瓷气体放电管的特性分析

陶瓷气体放电管是目前使用范围较为广泛的一类放电管设备,相比于其他类型的放电管,其具备显著的优越性能,同时亦存在自身的不足之处。

2.1 陶瓷气体放电管优越性分析

陶瓷气体放电管绝缘电阻要高于其他普通类型的放电管,其电阻通常为109Ω以上,同时,此类放电管的两极之间电容较小,通常小于3pF,而一旦形成通路,则其电容量又大于普通放电管。这些特性使得陶瓷气体放电管在实际工作过程中对于瞬时高压的捕捉更为高效、敏感,电流的泄放过程较之普通放电管而更为彻底,避免了电流漏放等现象。由此可见,陶瓷气体放电管对线路的保护性能更为优越。

2.2 陶瓷气体放电管不足性分析

受设备组构影响,陶瓷气体放电管同时存在着一系列的不足之处,其不足之处主要表现在对击穿电压进行瞬时高压分散的过程中。由于

陶瓷气体放电管的结构局限性,导致线路在出现瞬时过压状况时,放电管对其实现高压分散的过程中难以做到充分、彻底,会出现约达20%的电压分散误差。此外,气体放电过程不够敏捷是此类型放电管的另一弊端。当线路出现过压状况时,陶瓷气体放电管必须有一定的反应时长,该时长通常为0.1～0.2μs,此后方能实施保护。上述弊端导致陶瓷气体放电管在实际应用中的可靠性大大降低,成为其亟待完善之处。

除此之外,陶瓷气体放电管受材料类型所限,其在接受冲击的过程中设备损伤率较高,容易发生设备老化,影响放电效果。故设备寿命较短,成为陶瓷气体放电管的又一显著局限。

3 陶瓷气体放电管的应用分析

陶瓷气体放电管应用领域较为广泛,在室外分线盒的过压保护、通讯设备线路保护、空调大功率保护、电源保护、信号防护等多个领域均可起到相应作用。

在线路保护方面,陶瓷气体放电管主要适用于给类电压较低电器电源、插线、空气开关等的雷暴天气防雷工作,同时也可以起到对于潜水泵、电气系统、各类传动设备等的浪涌电压的保护作用。

在信号保护方面,陶瓷气体放电管主要可以应用于各类通讯网络的信号保护,如电话、传真机、网线、移动通讯设备等等。选用气体放电管中的微型管与中小通流容量的组合设备,可以对上述设备起到

较好的信号保护作用。

总之,陶瓷气体放电管性能优越,线路保护性能好,是目前线路防雷等任务中十分常用的放电管类型。其适用领域广泛,应用效果好,在各相关行业内收到越来越广泛的应用。因此,必须不断加强对陶瓷气体放电管的研发投入,更加深入的掌握该类型放电管的特性以及其在实际应用中的各注意事项,同时不断开发其新属性、新性能,实现设备升级,并最终将其更好的投入到线路保护工作之中。

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