防雷元件的选择和应用

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1、防雷元件的选择和应用随着微电子技术的发展，大规模及超大规模集成电路相继出现，且广泛用于通信、测量、监控和计算机系统等电子设备（系统）中。这类元器件具有着极为广阔的发展前景。然而，他最明显的缺点就是抗过电压能力和抗干扰性能力很低，易受雷电等电磁脉冲和其他过电压的损坏，继而造成电路和设备的损坏。因此，提高与加强这些设备放过电压的能力是迫在眉睫的事情。一、设备受雷击的途径雷电直击地面（物体）和/或空中雷云间放电时产生强烈的冲击电磁场，在设备和传输线上感生雷电过电压，从而损坏设备或传输线路。从所掌握的资料表明，除少数属雷电直击或空间感应外，绝大部分是因为雷电行

2、波从室外的传输线引人而损坏设备的。这些室外传输线包括传输信息的金属引入（出）线路和用以馈电的交（直）流线路。传输信息线路有架空线路、埋地线路、钢轨或其他类似的传导体。而架空线主要指通信明线、架空电（广）缆或其他性能相近的线路；埋地线路则有埋地（对称、同轴）电缆和光缆等。传输线路上引入的过电压分为纵向（共模）过电压和横向（差模）过电压两类。在平衡（对称）线路上某点出现的线与地之间的过电压成为纵向过电压；平衡（对称）线路间或不平衡线路（如同轴电缆）的线路与地之间出现的过电压成为横向过电压。一般情况下，横向过电压低于纵向过电压。但在比较极端的情况下，横向过电

3、压可具有与纵向过电压相同的幅值和特续时间。若某些系统有中继设备和远供回路时（如通信系统的增音机），当前、后段的线路感应有不同的过电压时，还会造成顺线路方向的纵向过电压，同样损坏设备，这一点易为人们所忽视。传输线路因其自身结构的原因、雷电行波传输过程的差异，以及纵向保护元件动作时间的不同等，令分别出现在量平衡献上的纵向过电压不相等，从而形成横向过电压（不平衡线路上的横向过电压即纵向过电压）。纵向过电压损坏设备线于地（机壳0之间的绝缘，但横向过电压则像信号般在线间传输，尽管其幅值不很高，却足以损坏既敏感，耐压水平又很低的元器件和内部电路。二、雷击保护的基本

4、原则欲使设备得到很好的保护，首先应对其所处的环境、受雷电影响的程度做出客观的估计，因他于出现过电压的幅值、概率、网络结构、设备抗电能力、保护水平和接地等有关。不过，防雷工作应作为一项系统工程来考虑，强调全面防护（包括建筑物、传输线路、设备和接地等），综合治理，且要做到科学、可靠、使用和经济。我们并不一定要求对雷电进行100%的防护，允许有一定的风险率，这当然应通过一定的技术经济比较以后才可确定。总的来说，考虑防雷时可归纳为如下3种主要方法。1.采用躲避的方法这是非常重要的、经济有效的措施。应正确的选择线路的路由、站址（设备安放点），有意识的尽量避开在理

5、论上、经验上和实际上证实的雷击区或雷击点。2.对雷电进行横截这需要外加一定的保护元器件，旁路或限制进入系统内的雷电压（流），从而减轻系统受损的程度或在系统能承受的水平之下。3.提高系统的耐雷水平从改善系统的结构人手，通过对危险性的估计，规定线路、设备的介质绝缘强度、耐冲击能力等，提高其自身的耐雷能力（改善设备的伏秒特性）。三、保护元件的选择上一张提到的三条保护原则中，后面两条均需要外加一些保护元件才能实现。本章仅就常用保护元件的选择问题作进一步论述。1.保护元件的分类保护元件的分类保护元件从不同角度考虑，可粗分如下。（1）从导通的类型分空间空隙：如空气

6、隙碳精放电器放电型密封间隙：如气体放电管开关型：顺态二极管限幅型：压敏电阻、稳压管（齐纳管）、开关二极管（2）从功能分。开关型   过压保护   放电型   （并联用） 限幅型   过流保护   非自复型   （串联用） 自复型：正温度系数热敏电阻   不中断隔离变压器   传输信号   排流线圈上述的保护元件可以是单个元件，也可以由几种不同功能的元件组合而成为更复杂的组件（后文还会提及）。2.保护元件应具备的特性本文主要介绍过电压保护元件的特性。过电压保护元件与迅速的将外来的冲击能量全部或部分分泻放掉，不让其进入设备内部，达到保护的目的，其必须具备如

7、下的性能。（1）能承受一定的冲击能量，尤其是在于其强大的雷电流作用下也不致损坏。（2）能迅速的抑制瞬间过电压，且其残压应低于设备的安全值。（3）对过电压的影响速度要快。在正常状态时是高阻抗。且从高（低）阻抗状态转到低（高）阻抗状态的时间极短。（4）元件本身有高的可靠性和稳定性，受多次冲击而性能不变。3.主要保护元件的电气性能（1）气体放电管。将一个或一个以上的放电间隙封装在玻璃、陶瓷管或其它介质内，管内再充以一定压力的惰性气体（如氩气等），就构成了一支气体放电管（下称放电管）。常用的有二极管和三极管，亦曾称有五级放电管。放电管主要的电气指标有标称直流击

8、穿电压、冲击击穿电压、耐工频电流能力和耐冲击电流能力等。标称直流击穿电压是在放电管击间施加缓慢