压敏电阻器与气体放电管配合使用的主要特性探析

1、压敏电阻器与气体放电管配合使用的主要特性探析摘要：本文简述了压敏电阻器与气体放电管相互之间的配合使用。从保护可靠性的角 度分析，采用两者有效的配合使用，不但可以提高泄放暂态过电压的能力，减缓压敏电阻器 的性能劣化。而且为降低压敏电阻器在大幅值8/20电流波冲击时，残压过高提供了有力依 据。1前言随着国民经济的飞速发展,国家对铁路及电力系统投资规模不断扩大，有线电视放大 器、CB传输器、家用娱乐系统、电脑等类似设备日益增多，经常有可能接触到电网所感应 的过电压侵入电力系统损坏电气设备。作为过电压防护的元器件，无疑为氧化锌压敏电阻器 提供了极为广泛的应用空间。但是，氧化锌压敏电阻器在大幅值8/20

2、电流波冲击下的残压 过高，而且随着8/20电流波越大操作残压越高，不时地超过了设备绝缘耐受值，从而发生 绝缘击穿损坏电气设备。因此，深入探究氧化锌压敏电阻器与气体放电管相互之间的配合使用，将是人们引以 关注的问题。2配合使用的具体方式2.1压敏电阻器与气体放电管串并联应用压敏电阻器与气体放电管串并联，其目的就是降低大幅值8/20电流波冲击下的残 压。将两个压敏电阻器串联，在后一个压敏电阻器上并联一个气体放电管（如图1所示）。正 常情况下，两个压敏电阻器共同承担工作电压，即可达到应有的保护水平。但是一旦遇到冲 击放电电流过大，残压超过应有的保护水平时，冲击残压使气体放电管导通短接第二个压敏 电阻

3、器，此时系统的残压将由第一个压敏电阻器决定，残压将大大降低。然而，压敏电阻器并联气体放电管的前提是，压敏电阻器的VimA值必须略大于或等 于气体放电管的直流点火电压，因为当压敏电阻器的VimA值过低，则气体放电管有可能 在暂态过电压作用期间不会放电导通。如果这样的话，过电压的所有能量仍将由压敏电阻器 来泄放，这对压敏电阻器是不利的。图1图2图W2.2压敏电阻器与气体放电管并联单一的压敏电阻器与气体放电管并联（见图2）,可以有效的克服压敏电阻器在通过大电 流后其自身性能的劣化。在气体放电管尚未放电导通之前，压敏电阻器已开始工作，对暂态 过电压进行钳位，泄放大电流。当气体放电管导通后，它将与压敏电

4、阻器进行并联分流，以 减小压敏电阻器的通流压力，从而缩短压敏电阻器通过大电流的时间，有助于减缓压敏电阻 器性能的劣化。但是，同样存在上述参考电压的选择。2.3压敏电阻器与气体放电管串联如果压敏电阻器与气体放电管串联，气体放电管起到一个开关的作用，放电瞬时的残 压略有降低（如图3所示）。3分析与讨论以上试验结果简单的可以说明：压敏电阻器与气体放电管串联，在不影响压敏保护水 平的前提下，可略降低VimA值，一方面气体放电管可以阻断系统正常工作时压敏中的泄 漏电流，减缓压敏电阻器的性能的劣化;另一方面利用压敏响应速度快、非线性特性好、通 流容量大等诸多优点，及时对电气设备进行保护，杜绝气体放电管放电

5、时的续流问题、动作 灵敏度问题、以及对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制等问题，即气体放电管使 压敏电阻器的荷电率为零，压敏电阻器的非线性特性又使气体放电管动作后立即熄弧，无续 流、动作负载轻、耐重复动作能力强，气体放电管不再承担灭弧任务;此外，从降低残压的 角度讲，压敏VimA值越低残压越低，但从压敏切断气体放电管续流角度讲（如果电源馈电 电流可以维持气体放电管辉光放电，而馈电电压大于气体放电管辉光放电电压时，气体放电 管将难以自动灭弧），压敏VimA值越高越好，这是因为在气体放电管至辉光放电过程中交 流正弦波形发生改变，在短时间内限制了电压及减少了能量（以34X34方片，VimA=6

6、20， 600V气体放电管为例），同时开始断断续续为压敏电阻器提供几10毫安的电流，此时，针 对气体放电管，压敏电阻器因高阻值而成为一个“限流”元件，压敏电阻器也因晶界开始击穿， 同时阻值发生变化，此时可分担180V左右的电压，而维持气体放电管辉光放电所需电压为 （70 150）V。压敏电阻器与气体放电管并联，虽说在气体放电管导通后，可对压敏电阻器进行并联 分流，以减小压敏电阻器的通流压力。但是将VimA值选择过低，当系统出现暂态过电压 侵害，气体放电管有可能不会被压敏电阻器的冲击残压点火导通。如果这样的话，系统中过 电压的所有能量将由压敏电阻器来泄放，这将对压敏电阻器是一种考验。如果将Vim

7、A值 选择略大于或等于气体放电管的直流点火电压，即压敏电阻器的冲击残压略大于或等于气体 放电管的直流点火电压，将有助于减缓压敏电阻器性能的劣化，但是不会达到降低残压的目 的。不过，这时压敏电阻器和气体放电管上流过的电流与其自身的有效电阻成反比，符合欧 姆定律。其次，采用这样的配合并不可能解决气体放电管放电时的续流问题，更不宜应用于 交流电源系统的保护。压敏电阻器与气体放电管串并联，也存在VimA电压值的选择。VimA值选择过低， 将会出现上述压敏电阻器与气体放电管串联的情况，而且暂态过电压的所有能量仍将由压敏 电阻器泄放，这对压敏电阻器是不利的。所以，只有将VimA值选择略大于或等于气体放 电

8、管的直流点火电压，系统正常情况时，串联的两个压敏电阻器共同承担工作电压，达到应 有的保护。在遭到冲击放电电流过大时，第一个压敏电阻器的冲击残压使气体放电管导通， 短接第二个压敏电阻器。相对而言，一旦气体放电管导通，此时的情况将同第一个压敏电阻 器与气体放电管串联，这样的话，系统的残压将由第一个压敏电阻器决定，残压将大幅度降 低。4结论应用压敏电阻器与气体放电管串并联，在压敏电阻器的VimA值略大于或等于气体 放电管的直流点火电压时，残压将大大降低，而且减缓了压敏电阻器的性能劣化。采用压敏电阻器与气体放电管并联，当气体放电管导通后，不但减小了压敏电阻器 的通流压力，而且缩短了压敏电阻器通过大电流的时间，减缓了压敏电阻器的性能的劣化， 但对残压的影响不大。压敏电阻器与气体放电管串联，由于串联间隙