信号防雷接地防雷设备研究分析

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1、雷电防护设备及防护原理铁道科学研究院通信信号研究所内容提要一、防雷器件的工作原理及性能（一）气体放电管（二）晶闸管（固体放电管）（三）压敏电阻（四）瞬态二极管（五）防雷变压器（六）滤波器二、防雷设备的组成及防护原理（一）电源防雷设备（二）通信信号防雷设备（三）计算机信息系统防雷设备三、防雷产品一、防雷器件的工作原理及性能（一）气体放电管气体放电管的定义：它是一种陶瓷或玻璃封装的、内充低压气体放电介质的、密封于一个或一个以上放电间隙中的短路型保护器件，一般分两电极和三电极两种结构。其作用是用以保护设备和设备操作人员免

2、遭高电压冲击的过电压保护元件。密闭气室内的放电介质：填充气体为惰性气体（氩、氖等）；或其他气体（氢等）。气体放电管的结构1.气体放电管的工作原理1）工作原理根据气体在外界电场的作用下，随着外界电场的增强，当极间的电场强度超过气体的击穿强度时，将产生气体的放电现象，使原来为绝缘的气体骤变为导电体（绝缘击穿）,从而限制了极间的电压，使与放电管并联的其它器件得到保护。2）气体放电电压-电流测量模型及特性曲线气体放电电压－电流测量模型图气体放电电压－电流特性曲线从气体放电管的放电机理可以知道，气体放电管的点火电压除了与气体

3、的压力和电极间的距离具有一定的函数关系外，它还与气体的成分比例，电极材料（包括涂敷处理）,电极形状（包括曲率半径、光洁度），外加电压波形（包括直流、交流、频率、脉冲）和照射等因素有着密切关系。因此，控制上述各种影响气体放电广点火电压的因素，就可以制作各种规格的放电管系列产品。放电电压与响应时间的关系2.气体放电管的制造工艺陶瓷放电管的零部件主要是陶瓷件（瓷管）和金属件（L电极、E电极、管帽、银铜焊帽）两种。以陶瓷放电管为例简要说明如下：气体放电管制造工艺流程框图3.气体放电管的分类与结构1）根据放电管的管体材料（1

4、）玻璃放电管―使用部门：通信（广泛应用在①通信设备长途线路的进局线终端保安器；②进局电缆、介入电缆与架空明线相连接的分线箱保安器）和铁路信号―受限特性（耐流能力）导致在实际应用中不单独使用：与熔断器和/或火花间隙配合（2）金属陶瓷放电管具有优越的性能，广泛应用于铁路信号设备的雷电防护。2）根据气体放电管的结构（1）二极放电管：由纯铁电极、镍铬钴合金管帽、银铜焊帽和陶瓷管构成（2）三极放电管：另外增加一个镍铬钴合金圆筒作接地电极4.气体放电管的特点体积小、功率（通流容量）大、使用寿命长、冲击放电延时短、绝缘电阻高、极

5、间电容很小、遮光性能好、受环境影响小等等。陶瓷三极放电管还具有良好的对称性，克服了二极放电管由于线-地间点火时刻和遮断时间的不一致所造成的线间电压。提高了对设备的防护效果。5.相关术语和技术指标1）名词术语◆击穿：放电管的间隙在一定电压作用下,管内气体被电离,从高阻抗绝缘状态瞬变到低阻抗导通状态,亦称“点火”。◆击穿电压：在放电管极间施加的致使放电管放电间隙开始发生击穿时刻的电压。◆直流击穿电压：在放电管极间施加缓慢上升的致使放电管放电间隙发生击穿时刻的直流电压，亦称直流点火电压。◆标称直流击穿电压：放电管直

6、流击穿电压的额定值，由制造厂家给定。◆冲击击穿电压：对放电管施加一定上升速率的单次冲击电压，致使放电管击穿时刻的电压值。◆横向电压：具有一个以上间隙的气体放电管，当放电电流通过时，出现在连接通信回路的电极间电压。◆过保持电压：在特定电路条件下，放电管经冲击放电后，出现在连接通信回路的电极间的电压。◆续流遮断时间：在特定电路条件下，放电管经冲击放电后，从低阻抗导通状态恢复到高阻抗绝缘状态所需要的时间。◆放电电流：放电管击穿后通过放电间隙的电流。◆交流放电电流：通过放电管放电间隙的交流电流（有效值）。◆标称电流

7、：标称电流是放电管交流放电电流的额定值。◆冲击放电电流：通过放电管的冲击电流峰值。◆续流：放电管击穿放电而引起线路工作电源产生并继续流经放电管的电流。2）技术参数见相应的参考资料。6.气体放电管的应用及注意的问题金属陶瓷放电管是广泛应用于邮电通信、铁路信号、广播电视、计算机、家用电器、仪表等领域的过电压保护器件，是目前最为理想的过电压防雷保护器件。1）气体放电管的保护方式二极放电管与三极放电管保护方式的比较（参见图）二极放电管保护方式接线图二极放电管外观图之1◆放电管F1、F2点火时刻和遮断时间的离散性→时间差

8、→线间横向电压。◆三极放电管具有良好的对称性→同时放电→抑制线间电压→提高防护效果。三极放电管保护方式接线图2）值得注意的几个问题（1）放电管的续流a.续流的产生放电管在外加冲击电压作用下，当放电管被击穿后，随同放电电流通过的过程及随后，放电管还流过来自电源或回路的工作电流，称为放电管的续流。二极放电管续流示意图三极放电管续流示意图b.续流的危害影响放电管电