防雷设计中选用闪电保护装置应注意的几个问题

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1 气体放电管（GDT） 　　一些浪涌保护装置采用气体放电管（GDT）技术。GDT是个内有惰性气体的密封管，其通过一易老化密封端口插入射频输线。在正常工作条件，该管不工作；在有闪电时，高压脉冲将耦合到同轴线上。随着脉冲幅度的增加，脉冲电平超过动态电压门限，使惰性气体处于导通状态，并将能量释放到地下。放电管起作用前，同轴线上很短的时间会有能量。该能量等于放电管的动态电压门限。没有放电前管子能容忍的最大的脉冲电压与脉冲跳火电压有关。GDT的特性列于表1。
表1 气体放电管的特性
特性 符号 定义 脉冲 典型值   脉冲跳火电压   Uzdyn   动态电压门限 1KV/μS   800V
需要指出的是：电压以1KV/ms上升，放电 管800ns后才能激发。在激发过程中，一小部分电压（电弧电压）将通过设备，其大约为20V。当脉冲衰减时，放电管又处于不工作的状态，但有一小部分残余电压出现在RF传输线上。 　　保护系统的装置能力被定义为脉冲放电电流额定，它小于或等于20KA；也可定义为在不影响设备工作情况下其可以经受十次的脉冲峰值电流。最大脉冲放电电流指的是设备在闪电条件下可经受的峰值电流，其数值小于或等于50KA。浪涌保护器经常在需要给有源天线提供偏压的情况下使用。浪涌保护器的最大可用电压（超过静态电压门限前）定义为直流跳火电压。该限值列于表2。
表2 直流跳火电压
特性  符号 定义 脉冲 典型值 直流跳火电压 Uzstat   静态电压门限   N/A   230V
这些场合，有必要合理选择装置，从而确保气体放电管在闪电后能够回到不工作的状态。这个特性为滞后电压。如果装置继续导通，保护线将短路，放电管将被加热，这种状况称为“发光模式”。如果该状况持续的话，放电管会由于过热而损坏。GDT的使用寿命是和散热的大小成正比的。可能出现放电管不能释放所有的能量，而损坏了放电管的极限情况。因此，有必要有计划地检修和定期更换放电管。（参见图1） 2、 λ/4短路线调谐器 　　λ/4短路线调谐器是三端同轴连接装置。连接电源的端口终端短路，通过计算精确给定其长度刚好等于工作频率的四分之一波长。
图1 浪涌保护器的基本特性
与浪涌保护器不同的是，它的实际目的主要是减小残留脉冲、跳火电压和残留电压。短路线调谐器能吸收闪电能量，而不需添加其他元件。这些装置驻波比很小，并有很好的衰减特性。它们工作在150MHz（±75MHz）频段。这种相对窄的频带使其只能在特定设备上使用。短路线调谐器也能通过基本中心频率的谐波能量。图2为典型的短路线调谐器的测试脉冲和响应曲线。
图2 典型的短路线调谐器的测试脉冲和响应
由于短路线调谐器内没有有源器件，所以不必检修。但是，要注意，在其周围出现很强的雷电现象时，还要需要检查短路线调谐器的工作状况。（参见图3）  浪涌保护器   优点 缺点 宽带 要定期检修 允许传输线上的直流偏差 最高频率2.5GHz 无谐波带通 有初始穿通电压 容易安装 带通内驻波比小   容易取代GDT       短调线谐路器 维护最少 窄带   没有穿通电压 谐波带通 无跳火或残留电压 不允许传输线上的直流偏置 安装容易
表3 保护设备的比较
图3 短路线调谐器的典型特性
3、 结论 　　浪涌保护装置的特性为脉冲放电电流额定。短路线调谐器弥补了标准浪涌保护器的一些缺点，但也有其局限性。在选择最优化装置时，需要认真比较。