关于气体放电管避雷器的安装、故障分析及选型要点等常见问题全解

避雷器在现代电气系统中扮演着至关重要的角色，其中气体放电管避雷器以其独特的性能特点，在众多防雷解决方案中脱颖而出。（本文素材来源自：Electrical protection: Principle and application of gas discharge tube arrester (dhsic.com)）

气体放电管避雷器的工作原理是什么

气体放电管避雷器的核心在于其内部填充的特定气体，如氩气、氖气或它们的混合气体。在正常工作状态下，这些气体具有高绝缘性，使得避雷器两端呈现高阻抗，几乎不导电。然而，当外部电路遭遇过电压情况时，气体中的电场强度急剧增加，达到气体的击穿电压，导致气体发生电离，从绝缘状态迅速转变为导电状态。这一过程能够将过电压能量导向地面，有效保护电气设备免受损害。

气体放电管避雷器的分类有哪些

气体放电管避雷器主要分为以下两大类：

1. 密闭式气体放电管避雷器：这类避雷器内部充盈着特定的惰性气体，如氩气、氖气等。它们采用密封结构，能够提供一次性的大电流泻放，适用于通信系统的防雷保护。密闭式设计确保了稳定性和安全性，避免了外部环境对内部气体的影响。

2. 开放式放电管避雷器：这类避雷器实际上是一种空气放电器，工作原理基于空气中的放电现象。相比于密闭式气体放电管，它们可能在工作时有可见的电火花，适用场合可能相对有限，但现在已较少应用。

在实际应用中，气体放电管避雷器还会根据不同的设计和用途进一步细分，例如有的具有热保护装置，当工作温度超过安全范围时，会启动短路装置以保护器件不受损坏。此外，气体放电管还可以与其他元器件如压敏电阻组合，形成复合型避雷器，以提高通流能力和降低残压，满足更广泛的保护需求。

气体放电管避雷器的应用范围有哪些

气体放电管避雷器因其独特的保护特性和工作原理，在多个领域有着广泛的应用，主要包括但不限于以下几个方面：

1. 通信系统保护：这是气体放电管避雷器最典型的应用之一，广泛用于电话交换机、网络通信设备、卫星通信系统、移动基站等，保护这些系统免受雷电引起的过电压损害。

2. 电源和信号线路保护：在电力供应系统、控制面板、信号传输线路中，气体放电管避雷器可有效防止雷电过电压和操作过电压对设备的损害，确保系统的稳定运行。

3. 广播和电视系统：包括中波广播发射机、电视发射站的输出线路保护，以及相关接收设备的入口端保护，以减少雷电对广播信号传输的影响。

4. 建筑物和基础设施：用于楼顶、大烟囱、信号塔等高大构筑物的防雷保护，保护建筑物内的电气设备和人员安全。

5. 电子设备保护：包括计算机、服务器、监控系统等敏感电子设备的接口保护，防止雷电通过线路侵入造成设备损坏。

6. 照明和显示技术：虽然不是直接用于照明设备的主流保护方式，但在某些特殊照明系统和显示设备（如早期的等离子显示器）中，气体放电管可用于过电压保护。

7. 医疗设备：在一些医疗设备中，气体放电管可以作为过电压保护组件，确保设备在雷电等极端条件下的安全运行。

气体放电管避雷器与其它类型避雷器（如金属氧化物避雷器）的区别

气体放电管避雷器与金属氧化物避雷器（也称为氧化锌避雷器）的主要区别在于它们的工作原理、响应速度、残压特性、以及应用场景等方面：

在工作原理方面：

• 气体放电管避雷器：主要依赖于内部气体在高电压下的电离放电来导通电流。当过电压达到一定值时，内部气体电离，形成导电通道，将过电压引入地线。这种类型的避雷器具有较高的击穿电压，反应速度相对较慢。

• 金属氧化物避雷器：其核心元件是具有非线性伏安特性的金属氧化物电阻片，如氧化锌(ZnO)。在正常工作电压下，其电阻很高，几乎不导电；但当电压超过某一阈值时，电阻迅速下降，允许大电流通过，从而保护后端电路。金属氧化物避雷器的响应速度快，残压低。

响应速度方面：

• 气体放电管避雷器的响应时间相对较慢，因为需要时间让气体电离并形成放电路径。

• 金属氧化物避雷器响应非常快，几乎即时动作，能在极短时间内抑制过电压，对设备提供更有效的保护。

残压特性：

• 气体放电管避雷器在导通后的残余电压较高，可能对某些敏感设备不够友好。

• 金属氧化物避雷器在导通后，由于其优异的非线性特性，残余电压较低，更适合保护对电压敏感的电子设备。

应用场景方面：

• 气体放电管避雷器由于其能承受较大的浪涌电流，通常用于通信线路、电源输入端等需要处理较大能量的场合。

• 金属氧化物避雷器因其快速响应和低残压特性，更适用于精密电子设备、变电站、配电系统等需要精细保护的场所。

区别小结：气体放电管避雷器与金属氧化物避雷器相比，气体放电管避雷器的主要区别在于响应速度和残压。气体放电管初始响应时间较长，但能承受更高的浪涌电流，适用于间歇性大电流冲击的保护；而金属氧化物避雷器反应速度快，残压低，更适合连续工作状态下的过电压防护。此外，金属氧化物避雷器体积更小，维护简便，但在极端条件下可能面临热崩溃的风险。

气体放电管避雷器的选型要点和注意事项

INFINITECH提示，在选型时应考虑以下关键因素：

1. 气体放电管的直流放电电压应高于线路正常工作时的最大电压，以避免影响线路的正常运行。

2. 其脉冲放电电压应低于线路所能承受的最高瞬时电压值，确保在瞬间过电压时，气体放电管能迅速响应，提前限制过电压至安全水平。

3. 保持电压应尽可能高，这样在过电压消失后，气体放电管能迅速熄灭，恢复线路的正常状态。

4. 考虑到气体放电管的响应较慢，需评估系统对响应时间的要求，以及是否需要与其他快速响应元件（如压敏电阻）配合使用。

5. 注意气体放电管的续流特性及其残压，高残压可能会对敏感设备构成威胁，考虑是否需要采取措施减缓续流效应和降低残压。

6. 根据安装空间选择合适大小和结构的气体放电管，如2极或3极结构，后者可能具备热保护装置以防止过热损坏。

7. 确保接地线短且足够粗，以便快速泄放瞬态大电流。同时，安装时需遵循制造商的指导，确保正确且牢固的安装。

8. 气体放电管不适合直接用在电源线上进行差模保护，也不适合信号频率电压接近其击穿电压的场合。

9. 选择的气体放电管耐受电流应不低于线路上可能出现的最大异常电流，以确保在极端条件下也能有效保护。

10. 注意不同批次产品的启动电压和残压可能存在差异，选择信誉好的品牌以保证产品质量的一致性。

气体放电管避雷器的安装与维护方法

安装方法：

1. 位置选择：确定合适的安装位置，一般位于被保护设备前端，靠近电源入口或信号线路入口处，确保能够有效拦截雷电过电压。

2. 检查与测试：在安装前，应检查避雷器的型号、规格是否与设计要求相符，并进行必要的电气性能测试，如直流参考电压、放电电压等，确保其处于良好状态。

3. 安装方向：确认避雷器的安装方向，特别是对于有极性的气体放电管，确保正确安装。

4. 固定与连接：使用合适的固定件将避雷器牢固安装在预定位置，确保连接导线的截面积足够，连接紧固，接触良好，避免因振动松动。

5. 接地：确保避雷器的接地线连接可靠，接地电阻应符合要求，通常小于10欧姆，以实现有效泄放电流。

6. 间距与隔离：与其他设备保持适当间距，避免放电时影响周围设备，同时考虑其排气通道应通畅，不应对其他设备构成威胁。

维护方法：

1. 定期检查：定期检查避雷器外观是否有裂纹、破损或腐蚀迹象，以及安装是否牢固，连接部位是否松动或氧化。

2. 性能测试：按照规定周期进行电气性能测试，如测量泄露电流、绝缘电阻等，判断避雷器是否依然能正常工作。

3. 记录与更换：记录避雷器的工作状态，一旦发现性能下降或达到预期寿命，应及时更换。通常，气体放电管避雷器在经历多次放电后可能需要更换。

4. 清洁与保养：保持避雷器及周围环境的清洁，避免灰尘积累影响散热和性能。

5. 雷雨季节前检查：在雷雨季节来临前，应加强检查和测试，确保避雷器处于最佳工作状态。

6. 专业知识：进行安装和维护时，应由具备相应电气知识和技能的专业人员执行，遵守安全操作规程，确保人身安全。

遵循上述安装与维护方法，可以确保气体放电管避雷器有效发挥作用，延长其使用寿命，保障被保护设备的安全。

气体放电管避雷器的寿命和故障判断

气体放电管避雷器的寿命受多种因素影响，一般可达数年至十几年。故障判断可通过观察外部是否有裂纹、变形，或者利用专业仪器测量其绝缘电阻和导通特性。一旦发现避雷器动作后无法恢复至高阻状态，或绝缘电阻显著下降，即表明已失效，应及时更换。

气体放电管避雷器的测试标准和认证要求

国际上，气体放电管避雷器的测试标准主要包括IEC 61643系列和ANSI/UL 1449等。这些标准涉及避雷器的电气性能、机械强度、环境适应性及安全性等方面。在选购时，确认产品是否通过了相应的国家或地区安全认证，如CE、UL、TUV等，是保证产品质量和安全性的关键步骤。