摘要：近年来，随着科学技术的不断发展，人类对自然界的改造和利用逐渐向着更为先进的方向发展。雷电是一种常见的自然现象，雷击放电的过程是十分短暂的，但是其对于通讯线路以及设备会产生重大的影响。因此，运用有效的设备对雷电的产生进行控制和释放，对于保护通信线路和设备的安全是十分重要的。气体放电管在近些年受到了广泛的关注，其能够快速地将雷击产生的电量进行释放，保护线路和设备的安全。文章对气体放电管的应用进行了探讨。
关键词：气体放电管；雷电；电干扰功率；性能参数
中图分类号：TN132 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）26-0036-03
气体放电管的工作原理可以简单地总结为气体放电。当两级间产生足够大的电量，则会造成极间间隙被放电击穿，这时其便由绝缘状态转变成为导电状态，这种现象与短路较为相似。当处于导电状态下时，两极间的电压会较低，一般是在20～50V之间，因此，其能够对后级电路起到很好的保护作用。气体放电管的优点在于其具有较大的绝缘电阻，寄生电容不大，而且具有很强的浪涌防护能力。但是气体放电管也存在一定的缺陷，比如其放电时产生的延时较大，动作的灵敏度也不够理想，有时甚至会出现续流现象，长时间的续流会导致放电失败。
1 气体放电管工作原理分析
以我国当前应用的放电器形式来看，包含两个电极与外壳，并且管内存放一定量压力的气体，以氢气或者惰性气体为主；如果安装了放电管的通信线路受到各种干扰，那么感应电极就会出现反应，并且不断升高。这种情况下，放电管两端的电极就会产生过电压，甚至已经超过放电管自身的击穿电压等级；在电场的作用下，管内气体出现电离反应，原本的绝缘状态转变为导电状态，这时放电管就成为了一个导体，此时，大量的电流在放电管的电压作用下，立即接地，使得冲击波被强行中断，这时雷击作用不会通过保护设备，因此无论对设备还是人体，都起到安全保护作用。这种情况下，即使部分电压能够进入被保护的设备中，也仅是由雷电而产生的电流通过放电管所产生的残压。当雷电产生的电流经过以后，过电压消失，这时管内的气体又回到原来的绝缘状态，电路恢复正常。气体放电管的使用主要是为了将通过电路的电压值被强行降低，并且控制在要求的范围内。如果电压超过最低的限制，则放电管就会开始放电，进而达到控制电压的目的。从中我们也可以看出，要确保放电管能够发挥正常的保护作用，需要将放电管放置在被保护设备的引入端，上端与线路的入口相接，下端实行接地处理。
2 雷电的种类与放电过程
在大气运行过程中，雷电是较为普遍的电流运动形式之一，也是大气中形成的静电放电现象。由于雷电的作用，将对电路正常运行造成影响，结合这种影响的不同，可以将雷电划分成直击雷、感应雷与反击雷三大类型。直击雷对电路产生的影响是最大的，但是直击雷的次数很少。感应雷对电路产生的影响较小，但是电路遭到感应雷袭击的可能性最大。一般情况下，雷击放电的过程非常短暂，最长过程也不超过几百毫秒，在这一过程中可将雷击放电分为先驱放电、主放电和余辉放电三大阶段，并且每一阶段的速度非常快，对电路的破坏力也最大。雷击电冲击波所产生的瞬间电流值和能量等，都与雷击的破坏度有着紧密的联系。
3 气体放电管保护运用中容易出现的问题
3.1 时延脉冲及续流
当放电管处于工作状态时，从暂态电压到达放电管的直流放电电压与发生实际的放电动作之间，存在着一段时间的延迟，而延迟的长短与过电压的波头上升陡度有关。在通常情况下，气体放电管并不是单独使用，而是在放电管周围放置一些其他的保护元件，对延时脉冲起到一定的抑制作用，从而达到更好的保护电子设备的目的。
续流的产生主要是由于放电管泄放过电流之后，被保护线路中的电压仍处于工作状态，并且处于放电管的感受范围之内，即常说的“续流”。如果存在大量的续流，那么对被保护的线路以及放电管等形成极大影响。当熔断器的额定电流和被保护电路的电流处于较高的情况下，就容易在放电管的弧区内形成续流。
3.2 状态翻转及短路反射
在放电管的初始放电阶段，从开路状态转变到导通状态。在整个转变过程中，暂态电流的变化率相对较大，而这一变化中涉及的暂态电流也将在空间内形成电磁场，并向四周辐射，最终对附近的信号线、电源线等形成干扰作用，或者周围电气回路也会形成感应电压。一般情况下，可采取屏蔽、滤波或者降低耦合等方法，起到有效的抑制作用。当导通了放电管之后，入射波就会受到反射影响，对电子设备起到保护作用，但是也要考虑到，由于反射波电流而形成的空间电磁场，会将能量辐射到周围，必须采取有效的抑制措施。
4 气体放电管的选用
（1）气体放电管对于外界的电干扰功率产生很大的影响，在受到雷击或者是其他干扰时，放电管的电极之间能够快速地将电离进行消除，也就是说，放电管放电之后需要的时间越短越好，一般不应当超过2秒。只有快速地恢复状态，才能保证线路信号的接收与传输的效率。
（2）放电管的伏秒特性，与被保护的设备伏秒特性应当正确地配合。一般应当根据电子设备或者是通信线路的具体要求和具体的放置地点，有针对性地选择放电管类型。由于放电管的冲击作用，可能会击穿电压，因此采取有效的措施，确保被保护的通信设备处于安全运行状态。
（3）有关放电管伏安特性，应该与被保护设备的伏安特性相符。如果放电管受到击穿影响，那么放电管中残留的电压，实际上也就是放电管放电以后的电压值，应当确保其与被保护设备在同样的电流经过时所能够承受的电压值低，否则不仅无法起到有效的保护作用，甚至会造成设备的二次损坏。
（4）放电管的灭弧荧光电压，应当与被保护设备安装地点的最高工频相电压正确地配合。因此，要求灭弧荧光的电压大于设备安装地点的最大相电压。只有这样，才能确保设备系统单向接地故障发生时，可通过放电管的作用，及时熄灭续流电弧，以更好地保护放电管。
（5）如果安置了气体放电管的通信设备在当年未受到雷击的损害，则应当在第二年雨季到来之前，对所有的放电管进行检查与检测，使用专业的测试仪器，确保放电管处于良好的运行状态。
（6）在气体放电管中采取限幅措施，既要在电力电子通信设备中使用，又要在最新半导体技术等通信系统中使用，或者在计算机工业控制、数字显示等电子仪器中，也可发挥电压保护器件的重要作用。
5 结语
气体放电管的有效运用能够有效地保证通信线路在受到雷击作用或者人为因素影响等时避免受到侵害或引发安全事故。实际上，应用气体放电管的方法比较简单，而无论是制造电子电气设备还是应用电子电气设备，只要掌握了气体放电管的最佳性能参数，并且保证其与设备本身的参数要求相匹配，便可以利用气体放电管达到很好的效果。总之，气体放电管的应用是一种简单、安全的防护措施。
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作者简介：朱楠亭（1965-），女，浙江绍兴人，江苏镇江电子管厂工程师，研究方向：放电管阴级粉研制。
（责任编辑：周 琼）