【正文】 熱穩(wěn)定性好　　缺點(diǎn)：殘壓高，反映時(shí)間慢，存在續(xù)流　　工藝特點(diǎn)：由于金屬電極在放電時(shí)承受較大電流，所以容易造成金屬的升華，使放電腔內(nèi)形成金屬鍍膜影響避雷器的啟動(dòng)和正常使用。放電電極的生產(chǎn)主要還是集中在國(guó)外一些避雷器生產(chǎn)企業(yè)，電極的主要成分是鎢金屬的合金?！　」こ虘?yīng)用：該種結(jié)構(gòu)的避雷器主要應(yīng)用在電源系統(tǒng)做B級(jí)避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火災(zāi)，避雷器動(dòng)作后（飛出）脫離配電盤(pán)等事故。根據(jù)型號(hào)的不同適合與各種配電制式?！　」こ贪惭b時(shí)一定要考慮安裝距離，避免引起不必要的損失和事故?！　?密閉式間隙避雷器　　現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有一種多層石墨間隙避雷器，這種避雷器主要利用的是多層間隙連續(xù)放電，每層放電間隙相互絕緣，這種疊層技術(shù)不僅解決了續(xù)流問(wèn)題而且是逐層放電，無(wú)形中增大了產(chǎn)品自身的通流能力?！　?yōu)點(diǎn)：放電電流大 測(cè)試最大50KA（實(shí)際測(cè)量值）漏電流小　　無(wú)續(xù)流 無(wú)電弧外瀉 熱穩(wěn)定性好　　缺點(diǎn)：殘壓高，反映時(shí)間慢　　工藝特點(diǎn)：石墨為主要材料，產(chǎn)品內(nèi)采用全銅包被解決了避雷器在放電時(shí)的散熱問(wèn)題，不存在后續(xù)電流問(wèn)題，最大的特點(diǎn)是沒(méi)有電弧的產(chǎn)生，且殘壓與開(kāi)放式間隙避雷器比較要低很多?！　」こ虘?yīng)用：該種避雷器應(yīng)用在各種B、C類(lèi)場(chǎng)合，與開(kāi)放式間隙比較不用考慮電弧問(wèn)題。根據(jù)型號(hào)的不同該種產(chǎn)品適合與各種配電制式。　　 放電管類(lèi)避雷器　　 開(kāi)放式放電管避雷器　　開(kāi)放式放電管避雷器，實(shí)質(zhì)與開(kāi)放式間隙避雷器是一樣的產(chǎn)品，都屬于空氣放電器。但是與間隙放電器比較它的通流能力就降了一個(gè)等級(jí)?！　?yōu)點(diǎn)：體積小 通流能力強(qiáng)（1015KA） 漏電流小 無(wú)電弧噴瀉　　缺點(diǎn)：殘壓較高 有續(xù)流 產(chǎn)品一致性差（啟動(dòng)電壓、殘壓）反映時(shí)間慢　　 密閉式氣體放電管　　密閉式氣體放電管也叫惰性氣體放電管，主要是內(nèi)部充盈了惰性氣體，放電方式是氣體放電，靠擊穿氣體來(lái)起到一次性瀉放電流的目的。一般有2極和3極兩種結(jié)構(gòu)。外型與上圖相似。　　優(yōu)點(diǎn)：體積?。怏w管可以很?。┩髁看?無(wú)電弧　　缺點(diǎn)：產(chǎn)品一致性差（啟動(dòng)電壓、殘壓）有續(xù)流殘壓較高　　工藝特點(diǎn)：空氣放電管還是屬于開(kāi)放式產(chǎn)品，在工作時(shí)不保證絕對(duì)沒(méi)有點(diǎn)火花從排壓孔噴出，氣體放電管是密封結(jié)構(gòu)，一般有2極和3極良種結(jié)構(gòu)形式，一般3極有熱保護(hù)裝置（短路裝置），在放電管工作時(shí)溫度超過(guò)了一定范圍，短路裝置啟動(dòng)使放電管整體導(dǎo)通。防止溫度過(guò)高造成放電管內(nèi)氣壓生高器件爆裂?！　」こ虘?yīng)用：一般空氣放電管現(xiàn)在很少應(yīng)用，而氣體放電管現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用在信號(hào)防雷器上。型號(hào)的不同也有在電源避雷器上使用?！　?氧化鋅電阻類(lèi)避雷器　　 單片壓敏電阻避雷器　　單片壓敏電阻避雷器是80年代由日本最先發(fā)明使用。直到現(xiàn)在，單片敏電阻的使用率也是避雷器中最高的。壓敏電阻避雷器的工作原理是利用了壓敏電阻的非線性特點(diǎn)。當(dāng)電壓沒(méi)有波動(dòng)時(shí)氧化鋅呈高阻態(tài)，當(dāng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)達(dá)到壓敏電阻的啟動(dòng)電壓時(shí)壓敏電阻迅速呈現(xiàn)低阻態(tài)，將電壓限制在一定范圍內(nèi)?！　?多片壓敏電阻避雷器　　由于單片壓敏電阻的通流量一直不夠理想（一般單片壓敏電阻最大放電電流在20KA\8/20uS）,在這種前提下多片組合壓敏電阻避雷器產(chǎn)生，多片壓敏電阻組合避雷器主要是解決了單片壓敏電阻的通流量較小，不能滿足B級(jí)場(chǎng)合的使用。多片壓敏電阻的產(chǎn)生從根本上解決了壓敏電阻通流量的問(wèn)題?！　?yōu)點(diǎn)：通流容量大，殘壓較低，反應(yīng)時(shí)間較快（≤25ns），　　無(wú)跟隨電流（續(xù)流）　　缺點(diǎn)：漏電流較大，老化速度快。熱穩(wěn)定一般　　工藝特點(diǎn)：多數(shù)采用積木結(jié)構(gòu)。　　工程應(yīng)用：根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，壓敏電阻避雷器廣泛的應(yīng)用在B、C、D級(jí)以及信號(hào)避雷器。但是應(yīng)解決的問(wèn)題是工程中有個(gè)別產(chǎn)品存在燃燒現(xiàn)象，所以在產(chǎn)品選型時(shí)應(yīng)注意廠家使用的外殼材料?！　?抑制二極管類(lèi)防雷器　　抑制二極管類(lèi)防雷產(chǎn)品主要是網(wǎng)絡(luò)等信號(hào)避雷產(chǎn)品中大量的應(yīng)用，主要采用的器件有P*KE（雪崩管）等系列等產(chǎn)品。工作原理是基于PN結(jié)反向擊穿保護(hù)?！　?yōu)點(diǎn)：殘壓低 動(dòng)作精度高 反應(yīng)時(shí)間快無(wú)續(xù)流 體積小　　缺點(diǎn)：通流量小　　 壓敏電阻/氣體放電管組合類(lèi)　　 簡(jiǎn)單組合避雷器　　組合式避雷器典型結(jié)構(gòu)是NPE結(jié)構(gòu)形式，這種避雷器與單一結(jié)構(gòu)的避雷器相比，綜合了兩種不同產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，而減少了單一器件的缺點(diǎn)?！　?yōu)點(diǎn)：通流量大 反應(yīng)時(shí)間快　　缺點(diǎn)：殘壓相對(duì)較高　　工程應(yīng)用：僅在NPE制式使用的避雷器，適合電壓波動(dòng)率較大地區(qū)使用?！　?復(fù)雜型組合式避雷器　　這種避雷器充分發(fā)揮各種元器件的優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)上一般使用數(shù)量較多的壓敏電阻和氣體放電管。這種結(jié)構(gòu)的避雷器一般具有較高的通流能力，且殘壓較低。行業(yè)內(nèi)也稱(chēng)這種結(jié)構(gòu)的避雷器為一體化避雷器?！　?yōu)點(diǎn)：通流量大 反映時(shí)間快 殘壓低無(wú)續(xù)流 熱穩(wěn)定性好　　缺點(diǎn)：無(wú)聲音報(bào)警 無(wú)計(jì)數(shù)器　　工藝特點(diǎn)：一體化避雷器的電路結(jié)構(gòu)緊湊，充分發(fā)揮了氧化鋅電阻反映時(shí)間快的特點(diǎn)，有結(jié)合了氣體放電管具有較高通流能力的優(yōu)點(diǎn)。在電路上避雷器使用了較多的氧化鋅電阻來(lái)提高整體避雷器的通流能力，用氣體放電管作為備用放電通道?；谶@種完善的電路結(jié)構(gòu)使避雷器的使用壽命大大提高?！　」こ虘?yīng)用：　　一體化避雷器根據(jù)型號(hào)的不同廣泛應(yīng)用與B、C、D各種安裝環(huán)境。由于是一體化設(shè)計(jì)，所以更適合在不具備安裝距離的場(chǎng)合使用。（IEC規(guī)定B、C、D模塊化避雷器三級(jí)間的最短距離在10M以上）　　 碳化硅避雷器（閥式避雷器）　　碳化硅避雷器主要應(yīng)用于高壓電力防雷，目前仍是電力系統(tǒng)使用率較高的電力防雷產(chǎn)品。金屬陶瓷氣體放電管穩(wěn)定性研究 李榮玉 上海交通大學(xué)光纖技術(shù)研究所 　　 　　金屬陶瓷放電管是廣泛應(yīng)用于郵電通信、鐵路信號(hào)、廣播電視、計(jì)算機(jī)、家用電器、儀表等領(lǐng)域的過(guò)電壓保護(hù)器件，它具有體積小、功率大、壽命長(zhǎng)、沖擊放電延時(shí)短、絕緣好、極間電容小等優(yōu)點(diǎn)，是目前最為理想的過(guò)電壓防雷保護(hù)器件。由于現(xiàn)在信息高速公路的發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)以及有線電視的普及，對(duì)傳輸線路的防雷及過(guò)電壓保護(hù)的要求越來(lái)越高，這樣，就必須要求放電管具有穩(wěn)定的直流擊穿電壓及較小的沖擊擊穿電壓，也需要有較大的耐沖擊電流的能力，國(guó)標(biāo)GB904388及郵電部有關(guān)配線架生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)放電管都提出了相應(yīng)的要求，下面我們從放電管原理出發(fā)，討論其擊穿電壓穩(wěn)定性的問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上，制備出優(yōu)良品質(zhì)的放電管。 　　 　　放電管的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示 　　 　　 　　 　　 　　 　　圖1. 放電管的結(jié)構(gòu)圖 　　在放電管的兩電極上施加電壓時(shí)，由于電場(chǎng)作用，管內(nèi)初始電子在電場(chǎng)作用下加速運(yùn)動(dòng)，與氣體分子發(fā)生碰撞，一旦電子達(dá)到一定能量時(shí)，它與氣體分子碰撞時(shí)發(fā)生電離，即中性氣體分子分離成電子和陽(yáng)離子，電離出來(lái)的電子與初始電子在行進(jìn)過(guò)程中還要不斷地再次與氣體分子碰撞發(fā)生電離，從而電子數(shù)按幾何級(jí)數(shù)增加，即發(fā)生電子雪崩現(xiàn)象，另外，電離出來(lái)的陽(yáng)離子也在電場(chǎng)作用下向陰極運(yùn)動(dòng)，與陰極表面發(fā)生碰撞，產(chǎn)生二次電子，二次電子也參加電離作用，一旦滿足： 　　r(ead1)=1 時(shí) 　　放電管由非自持放電過(guò)渡到自持放電（1），管內(nèi)氣體被擊穿，放電管放電，此時(shí)放電電壓稱(chēng)為擊穿電壓Vs。其中，r表示一個(gè)正離子轟擊陰極表面而使陰極表面逸出的電子數(shù)，d為極間距離，a為電子的有效電離系數(shù)。 　　放電管放電后，管子從絕緣態(tài)變?yōu)閷?dǎo)體，管內(nèi)產(chǎn)生電流，隨著電流的增加，放電管由輝光放電變?yōu)榛」夥烹?，而此時(shí)管壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Vs,而且其值不隨電流的變化而變化，顯現(xiàn)一種穩(wěn)壓態(tài)，從而達(dá)到過(guò)壓保護(hù)作用。 　　當(dāng)充氣壓力與極間距離的乘積為定值時(shí)，放電管有一最小擊穿電壓Vsm,它僅與陰極表面及氣體種類(lèi)有關(guān)，其值如下：（2） 　　Vsm=Vi (1/am)Log(1/r) 　　其中 Vi為氣體的電離電位； 　　am為在最小擊穿電壓下的有效電離系數(shù)； 　　r為正離子打到陰極上產(chǎn)生的二次電子數(shù)； 　　圖2. 巴邢曲線 　　最小擊穿電壓下的Pd值（即巴邢曲線最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的Pd值，如圖2巴邢曲線）由下式給出：（2） 　　Vsm 　　(Pd)min= 　　Zmin 　　其中： Zm為最小擊穿電壓的E/P值，E為電場(chǎng)強(qiáng)度，P為充氣壓力；不同的氣體Zm值不同。 　　可見(jiàn)，放電管在機(jī)械結(jié)構(gòu)一定的情況下，陰極發(fā)射材料和充入氣體的成分及壓力，是其特性好壞的決定性因素。 　　2. 影響擊穿電壓的因素 　　由以上分析可知，在極間距離及氣體種類(lèi)一定的情況下，放電管的擊穿電壓主要取決于陰極發(fā)射材料和充氣氣壓，由于氣體放電的機(jī)制比較復(fù)雜，理論計(jì)算值與實(shí)際的擊穿電壓值是有偏離的，影響擊穿電壓穩(wěn)定性的因素較多，最主要的是陰極發(fā)射材料和內(nèi)部的氣氛的變化情況，下面我們著重討論這兩個(gè)因素對(duì)放電管的影響。 　　 陰極發(fā)射材料 　　陰極發(fā)射材料是氣體放電管的關(guān)鍵，我們一般要求它發(fā)射效率高，耐離子轟擊能力強(qiáng)，濺射小，它的配方及處理工藝，不但對(duì)直流擊穿電壓有影響，也直接影響到放電管的其他各參數(shù)。 　　陰極發(fā)射材料涂復(fù)在電極兩端，它有利于電子的發(fā)射，特別有利于初始電子的產(chǎn)生，由于不同的陰極材料具有不同的逸出功，因此，在其他條件相同的情況下，不同的陰極材料，其擊穿電壓是不同的，逸出功低，擊穿電壓低，逸出功高，擊穿電壓也高。要求擊穿電壓穩(wěn)定，就必須要求陰極材料具有穩(wěn)定的逸出功，在陰極材料配比一定的情況下，要具有穩(wěn)定的逸出功，必須：（1）合理選用基金屬材料，它必須含有一定數(shù)量陰極材料的還原劑，且性能穩(wěn)定，蒸發(fā)率低，易于去氣，而且還必須易于與金屬化陶瓷管封接；（2）陰極材料的預(yù)處理，比如預(yù)反應(yīng)，預(yù)燒H等，預(yù)處理過(guò)的陰極材料，不但在封接時(shí)放氣少，而且激活后表面原子層的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；（3）陰極材料的激活與老煉工藝，實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)放電管采取不同的激活與老煉工藝，其性能將大大不同，我們分別用4秒1次，1秒4次，3秒1次再加1秒1次等不同的老煉工藝，所得出的結(jié)果是不同的。 　　目前，國(guó)內(nèi)外的氣體放電管還存在一個(gè)比較突出的問(wèn)題，就是光敏效應(yīng)，即在有光照條件下和無(wú)光條件下其擊穿電壓不一致，因?yàn)楣獗旧砭褪悄芰?，光子可以使得陰極材料的表面勢(shì)壘降低，從而逸出功降低，這有利于初次電子的產(chǎn)生，從而有光照時(shí)擊穿電壓比無(wú)光照時(shí)擊穿電壓低，因而出現(xiàn)光敏效應(yīng)，為了克服這一現(xiàn)象，可在陰極材料或管壁上加入適量的放射性元素，利用其a、B、r射線的能量產(chǎn)生初始電子參與陰極材料的發(fā)射，使其表面勢(shì)壘降低從而受光的影響減弱，實(shí)驗(yàn)證明在摻入鈾及钷元素的情況下，光敏現(xiàn)象基本消失，但是，放射性元素對(duì)人體及環(huán)境是有害的，因此不但在生產(chǎn)上有困難，而且用戶(hù)使用也會(huì)受到損害。為此，我們?cè)趯ふ移渌档凸饷粜?yīng)途徑，通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，降低光敏效應(yīng)還有兩種方法，一種是改變電極結(jié)構(gòu)，使得一次電子易于受電場(chǎng)的作用而發(fā)射，另一種是在陰極材料中加入某種元素（非放射性元素）使得表面勢(shì)壘發(fā)生變化，通過(guò)對(duì)陰極材料的預(yù)處理，使得陰極材料的電子總處于預(yù)發(fā)射態(tài)，它的發(fā)射主要依賴(lài)于電場(chǎng)的強(qiáng)度變化，而依賴(lài)于光能量較弱，從而達(dá)到降低光敏效應(yīng)的作用。我們通過(guò)這兩種方法，在不加放射性元素的情況下已經(jīng)制備出較好地克服光敏效應(yīng)的放電管。 　　我們還要求陰極材料具有較強(qiáng)的耐離子轟擊能力，即賤射小，如果賤射大，除會(huì)改變表面狀態(tài)外，還會(huì)改變電極材料特性，從而引起擊穿電壓的改變，甚至影響放電管的絕緣性能。為了降低陰極材料被離子轟擊引起的賤射，除了選用一些賤射率低的材料外，還可在陰極材料中加入特定的微量元素以提高其抗賤射能力，實(shí)驗(yàn)表明，在陰極材料中加入微量的硼元素，將大大提高抗賤射能力 氣體 　　氣體放電管在制備過(guò)程中由于極限真空的影響，真空度不可能很高就要充氣，因此管子在封離后，管內(nèi)必然有如油蒸汽、HNH2O、CHCO、COO2等殘余氣體，其中油蒸汽是由真空系統(tǒng)擴(kuò)散的，NCOO2主要是大氣中留下的，H2一部分是原材料燒氫處理時(shí)留下的，CO，CH4及部分H2是由H2O與電極表面的C起反應(yīng)生成的（3），另外還有些氣體是放電管激活老煉時(shí)由陰極材料釋放的以及由于電子和離子碰撞電極，電極表面吸附氣體的釋放。由這些雜質(zhì)氣體的存在，而且這些雜質(zhì)氣體之間還會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，從而使管內(nèi)雜質(zhì)氣體的成分常常發(fā)生變化，氣壓及電離電位也相應(yīng)變化，因而也會(huì)引起著火電壓發(fā)生變化，特別是H2O，它是引起管內(nèi)氣體成分變化的主要因素。因而在生產(chǎn)放電管時(shí)，必須盡可能降低管內(nèi)雜質(zhì)氣體成分，為此，必須注意以下幾點(diǎn)： 　　〈1〉必須提高排氣系統(tǒng)的極限真空度，采用大速率的真空系統(tǒng)，增粗排氣管道以便減小氣阻延長(zhǎng)排氣時(shí)間等； 　　〈2〉電極材料要真空除氣，電極涂好電子粉后，要在烘箱內(nèi)充分烘干，以便去除水分，裝配完的管子要立即放在干燥皿內(nèi)，防止反潮。 　　〈3〉采用高純度的惰性氣體?！?〉改進(jìn)封接工藝，控制好每段溫區(qū)的升溫速度及保溫時(shí)間，選擇合適的充氣溫度。 　　〈5〉在設(shè)計(jì)放電管時(shí)，盡可能讓擊穿電壓在巴邢曲線的最低點(diǎn)附近，這樣即使管內(nèi)氣壓有小的變化也不會(huì)對(duì)擊穿電壓有大的影響。 　　3. 結(jié)論 　　在考慮到以上各因素的前提下，我們經(jīng)過(guò)數(shù)百次試驗(yàn)，研制成功通信設(shè)備保護(hù)用的氣體放電管所需的電子發(fā)射材料，在充純Ar的情況下，配合適當(dāng)工藝，生產(chǎn)出的放電管，經(jīng)郵局部通信產(chǎn)品防護(hù)性能監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心的檢驗(yàn)（），既達(dá)到了GB904388的標(biāo)準(zhǔn)，也達(dá)到了郵電部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。具體指標(biāo)如下： 　　耐流試驗(yàn)前： 　　直流擊穿電壓為優(yōu)等品，絕緣電阻、沖擊擊穿電壓和過(guò)保持電壓（150V）為一等品要求，極間電容符合國(guó)標(biāo)； 　　耐流試驗(yàn)后： 　　（1）5A交流試驗(yàn)后，直流擊穿電壓和絕緣電阻為優(yōu)等品，沖擊擊穿電壓為一等品； 　?。?）8/20us(5KA)沖擊電流試驗(yàn)后,直流擊穿電壓、沖擊擊穿電壓、絕緣電阻為優(yōu)等品； 　?。?）10/1000us(100A)沖擊電流試驗(yàn)后，直流擊穿電壓和絕緣電阻為優(yōu)等品，沖擊擊穿電壓為一等品。 南京高略科技有限公司致力于國(guó)產(chǎn)器件和非日產(chǎn)器件推廣1. 若不給自己設(shè)限，則人生中就沒(méi)有限制你發(fā)揮的藩籬。2. 若不是心寬似海，哪有人生風(fēng)平浪靜。在紛雜的塵世里，為自己留下一片純靜的心靈空間，不管是潮起潮落，也不管是陰晴圓缺，你都可以免去浮躁，義無(wú)反顧，勇往直前，輕松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些時(shí)間，總會(huì)看清一些事。用一些事情，總會(huì)看清一些人。有時(shí)候覺(jué)得自己像個(gè)神經(jīng)病。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。努力過(guò)后，才知道許多事情，堅(jiān)持堅(jiān)持，就過(guò)來(lái)了。4. 歲月是無(wú)情的，假如你丟給它的是一片空白，它還給你的也是一片空白。歲月是有情的，假如你奉獻(xiàn)給她的是一些色彩，它奉獻(xiàn)給你的也是一些色彩。你必須努力，當(dāng)有一天驀然回首時(shí)，你的回憶里才會(huì)多一些色彩斑斕，少一些蒼白無(wú)力。只有你自己才能把歲月描畫(huà)成一幅難以忘懷的人生畫(huà)卷。學(xué)習(xí)參考