GDT陶瓷气体放电管

压敏电阻与气体放电管的配合使用

一．基础知识介绍

气体放电管和压敏电阻是防雷器主要组成元器件。气体放电管用于开关型防雷器，压敏电阻用于限压型防雷器。

一、气体放电管的工作原理及特性

气体放电管一般采用陶瓷作为封装外壳，放电管内充满电气性能稳定的惰性气体，放电管的电极一般有两个电极、三个电极和五个电极三种结构。当在放电管的极间施加一定的电压时，便在极间产生不均匀的电场，在电场的作用下，气体开始游离，当外加电压达到极间场强并超过惰性气体的绝缘强度时，两极间就会产生电弧，电离气体，产生“负阻特性”，从而马上由绝缘状态转为导电状态。即电场强度超过气体的击穿强度时，就引起间隙放电，从而限制了极间电压。也就是说在无浪涌时，处于开路状态，浪涌到来时，放电管内的电极板关合导通。浪涌消失时，极板恢复到原来的状态。

气体放电管是一种开关型的防雷保护器件，一般用于防雷工程的第一级或第二级的保护上；由于它的极间绝缘电阻大，因而寄生电容很小，所以用于对高频电子线路的保护有着明显的优势。然而气体放电管由于其本身在放电时的时延性较大和动作灵敏性不够理想，因此它对于上升陡度较大的雷电波头也难以进行有效的抑制，所以气体放电管一般在防雷工程的应用上大多与限压型防雷器进行综合应用。

综上所述：

气体放电管的优点是电流通容量大；寄生电容小；残压较低，一般900V左右；

气体放电管的缺点是：

1、放电时延性较大，动作灵敏度不够 ，响应时间较慢，为80ns左右。

2、有续流，不利于对交流或20V以上的线路进行保护，因而与火花间隙一样，存在续流的遮断问题。

3、无法进行劣化指示和实现故障遥信功能，安全系数不高。

二、压敏电阻的工作原理及特性 压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性的限压型电阻。

压敏电阻的伏安特性是连续和递增的，因此它不存在续流的遮断问题。

它的工作原理为压敏电阻的氧化锌和添加剂在一定的条件下“烧结”，电阻就会受电压的强烈影响，其电流随着电压的升高而急剧上升，上升的曲线是一个非线性指数。当在正常工作电压时，压敏电阻处于一种高阻值状态。当浪涌到来时，它处于通路状态，强大的电流流过自身泄入大地。浪涌过后，它又马上恢复到高阻值状态。

气体放电管IEC新标准解读

李斌;魏书英

【摘 要】气体放电管（GDT）是开关型电涌保护器的关键元件之一,去年国际电工委员会（IEC）发布了GDT的新标准,全面阐述了应用于低压电涌保护器的GDT的性能要求、测试方法、选择及其应用原则。通过对新标准的解读,并结合防雷工程实践,进一步提高对GDT在低压电涌保护器应用过程中的安全性和可靠性的认识。

【期刊名称】《电器与能效管理技术》

【年(卷),期】2014(000)012

【总页数】5页(P62-65,69)

【关键词】气体放电管;IEC标准;安全性;可靠性

【作 者】李斌;魏书英

【作者单位】;;

【正文语种】中 文

【中图分类】TM862

0 引言

国际电工委员会(IEC)于2013年4月先后发布了IEC 61643-311:2013《低压电涌保护器元件第311部分气体放电管的性能要求和测试方法》和IEC 61643-312:2013《低压电涌保护器元件第312部分 气体放电管的选择和应用原则》。IEC 61643-311:2001已被取代。此次发布的新标准，对低压电涌保护器元件气体放电管(Gas Discharge Tubes，GDS)的性能、测试、选择和应用做了更加详尽地描述和规定。

1 IEC 61643-311:2013的构架和调整的主要内容

1.1 构 架

IEC 61643-311:2013版以全新的构架阐述了GDT的性能要求和测试方法，全文共分8个章节25项条款，如图1所示。

1.2 调整的主要内容

1.2.1 术语和定义的调整内容

术语和定义共计24项条款，与2001版的相比，定义的内容和条款有着明显变化。

(1)在3.1.5中将直流放电电压和直流击穿电压放在一起来定义，增加了测量电压上升速率为2 kV/s的内容。

(2)在3.1.9中放电电压和避雷器残余电压一起定义。

(3)在3.1.10中放电电压-电流特性的定义中，增加了伏安特性曲线，如图2所示。

低压直流电源DC12V/24V防雷设计保护电路

陶瓷气体放电管的应用背景：

一直以来，在低压电源端口的雷击保护器件的选型方面，人们更多的是选择压敏电阻MOV或者瞬态抑制二极管TVS，但是，由于压敏电阻MOV在失效时会引起火灾，普通600W或者1500W的TVS通流能力又很小，而现在很多客户对测试等级的要求又很高， 尤其是用于基站的产品，防护等级可达到3KA@8/20μS，如此一来，选择气体放电管GDT作为防护器件才能满足市场需求。可是常规气体放电管GDT又会带来续流问题，因此，选择合适的气体放电管GDT才能根本解决低压电源端口的雷击保护问题。

二、采用气体放电管保护的传统方案的问题：

针对DC12/24V和AC24V端口的雷击保护传统的方案通常都选择常规的两端和三端气体放电管GDT来作为保护器件，旧方案如下：

上述图的陶瓷气体放电管老方案，四点的不足：

（1）GDT的体积大：

（2）气体放电管GDT的残压高：

体放电管的弧光压低：GDT的弧光压比电源电压低，就会导致续流的危险。

（4）供电电源浮地时，气体放电管GDT容易误动作

供电电源出现浮地时，应用上图传统的方案时，由于气体放电管的阻抗很大，所以在放电管两端会叠加一个很高的电压，如果气体放电管GDT的直流开启电压过低（方案中用的是直流击穿电压90V的GDT），则会导致放电管GDT误动作，此时气体放电管会处于“常亮”的状态，致使系统的供电能力下降甚至丧失。由此可见，选择90V的气体放电管，很容易发生误动作的危险。

四、解决方案：

使用常规GDT用于低电压电源端口时，存在上述四点缺陷。凯泰电子为此研制的新型气体放电管GDT:BC301N-D，可弥补常规气体放电管的不足之处。

BC301N-D的应用方案：

陶瓷气体放电管BC301N-D有以下四个优势：

（1）体积小：

（2）残压低

（3）弧光压高：弧光压比电源电压高，不会发生续流的危险

气体放电管标准

气体放电管（GDT）是一种密封在陶瓷腔体中的放电间隙，腔体中充有惰性气体以稳定放电管的放电电压。其主要特点是通流能量大，可达数十至数百KA，绝缘电阻极高，无漏流，无老化失效，无极性双向保护，静态电容极小，特别适用于高速网络通讯设备的粗保护。可广泛用于各种电源及信号线的第一级雷击浪涌保护。

关于气体放电管的标准，可以参考IEC 61643-311 《低压电涌保护器元件 第311部分：气体放电管（GDT）规范》。该标准中，气体放电管测试项目包括：直流火花放电电压、冲击火花放电电压、绝缘电阻、电容量、横向电压、辉光至弧光转变电流，辉光电压，弧光电压、直流保持电压、标称交流放电电流试验、波形为8/20标称冲击放电电流试验，以及用10/1000冲击电流进行寿命试验等。

此外，对于GDT放电管的质量标准，是按国家标准GB9043进行检测的数据结果判定的。GDT陶瓷气体放电管一般以以下6个参数作评定及试验条件：

1. 直流击穿电压Vsdc：即对GDT放电管施加100V/s的直流电压时的击穿电压值，发生击穿的电压值称为阈值电压或击穿电压，常用直流击穿电压有90V、150V、230V等。

2. 脉冲（冲击）击穿电压Vsi：在GDT放电管上施加上升速率为1kV/μs的脉冲电压，放电管击穿时的电压值称为脉冲击穿电压 . 脉冲（冲击）击穿电压Vsi是放电管的一个动态特性，因反应速度没那么快，脉冲击穿电压则要比直流击穿电压高不少。

3. 绝缘电阻：在GDT放电管两端施加规定的直流电压时测得的电阻值，一般为1G欧。

4. 电容值：GDT放电管在特定频率下测得的电容值，一般为1.0PF。

以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议咨询专业人士。