瞬態(tài)二極管損壞后短路而引起的設(shè)備損壞問題探討

胡宗強(qiáng)（中山市新立防雷科技有限公司，廣東中山528437）

瞬態(tài)二極管損壞后短路而引起的設(shè)備損壞問題探討

胡宗強(qiáng)
（中山市新立防雷科技有限公司，廣東中山528437）

通過在信號防雷器的瞬態(tài)二極管前加裝一種快速熔斷型保險管的方法，使得當(dāng)瞬態(tài)二極管因各種原因損壞至短路后，當(dāng)短路電流增大至一定程度后，快速熔斷型保險管斷開從而使瞬態(tài)二極管從電路中脫離，保證信號防雷器不會因瞬態(tài)二極管短路而引發(fā)短路電流，保證后級設(shè)備的使用安全。并就瞬態(tài)二極管在應(yīng)用中出現(xiàn)短路損壞時短接電流引起的設(shè)備損壞問題提出一種解決方案進(jìn)行探討。

瞬態(tài)二極管；短路；防雷保護(hù)

0　引言

隨著現(xiàn)代用電設(shè)備防雷保護(hù)越來越重視，信號類防雷器的應(yīng)用越來越廣泛，瞬態(tài)二極管是信號類防雷器的一個重要防雷元器件，其應(yīng)用也越來越多。然而因瞬態(tài)管自身的短路性損壞從而引起被保護(hù)設(shè)備的損壞的現(xiàn)象也屢見不鮮，因而，解決這一問題有一定的重要性，保證其防雷擊、抗脈沖能力及自身損壞后的脫開問題，才能進(jìn)一步保證瞬態(tài)二極管在應(yīng)用中起到應(yīng)有的作用[1]。以下就瞬態(tài)管損壞后的解決方案進(jìn)行進(jìn)一步的探討，力求達(dá)到現(xiàn)代現(xiàn)階段的防雷要求。

1　瞬態(tài)二極管在傳統(tǒng)的防雷保護(hù)線路中的位置與作用概述

瞬態(tài)二極管在防雷器中的應(yīng)用極為廣泛，其一般與放電管及限流電阻組合，如圖1所示，放電管作為前級大雷電流的泄流，然后再經(jīng)瞬態(tài)二極管的再次泄流而提供防雷的細(xì)保護(hù)，從而起到良好的防雷擊保護(hù)作用[2]。圖1的線路是最為簡單的放電管+限流電阻+瞬態(tài)二極管的保護(hù)線路。

圖1中，雷擊時經(jīng)前級放電管的一次放電，泄去大部分的雷擊感應(yīng)電流，再經(jīng)后級的瞬態(tài)二極管的再次泄流，從而起到了防雷保護(hù)作用。當(dāng)然放電管和瞬態(tài)二極管的品質(zhì)也至關(guān)重要，好品質(zhì)的放電管和瞬態(tài)二極管才能更好地起到防雷保護(hù)作用。也可以多加幾級的防雷保護(hù)，從而更好地起到防雷保護(hù)作用。

圖1　常用的瞬態(tài)二極管的防雷保護(hù)線路

如圖1所示，由于各種原因，特別是由于雷擊過大從而使得瞬態(tài)二極管損壞，并且瞬態(tài)二極管的損壞多數(shù)為短路性損壞，由于傳輸線路中仍然存在電壓電流（主線路無斷開），從而形成了線路的傳輸線短路。在雷擊時由于瞬態(tài)管的動作與泄流功能保護(hù)了設(shè)備，但由于瞬態(tài)管同時短路性損壞，使得線路短路從而使得線路出現(xiàn)過大的環(huán)流電流，從而后續(xù)地引起了設(shè)備的損壞。

上述情況多數(shù)技術(shù)人員均認(rèn)為設(shè)備是在雷擊時損壞的，但事實上是因為瞬態(tài)二極管短路性損壞后引起的線路大電流而后續(xù)性引起設(shè)備損壞的?；谏鲜銮闆r，因而有必要針對于瞬態(tài)二極管的短路性損壞后對線路的保護(hù)進(jìn)行探討。

2　瞬態(tài)二極管的防雷保護(hù)線路的改進(jìn)

針對于上述瞬態(tài)二極管存在的問題，有必要進(jìn)行防雷線路的改進(jìn)。

其實原理很簡單，就是在當(dāng)瞬態(tài)二極管短路性損壞時讓其斷開原線路，從而由短路變成開路，從而保證線路不再形成短路電流。

如圖2所示，在瞬態(tài)二極管上串入一個保險絲，當(dāng)瞬態(tài)二極管短路時，保險絲便同時斷開，使得瞬態(tài)二極管由短路變成開路，從而不再導(dǎo)致設(shè)備因瞬態(tài)二極管的短路問題而引起損壞。

圖2　改進(jìn)后的瞬態(tài)二極管的防雷保護(hù)線路

但保險絲的參數(shù)選值則是致關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)了。即既要保證雷擊時瞬態(tài)二極管流過的最大雷電流時不損壞，又要保證在瞬態(tài)二極管短路損壞時在用電設(shè)備所能承受的短路電流前斷開。

因為雷擊時雷電流均為瞬間電流，而設(shè)備一般可承受的短路電流的時間都比雷擊電流時間長一些，因而保險絲可選擇慢斷式保險絲，其選值根據(jù)所需要保護(hù)的設(shè)備而定。

瞬態(tài)二極管的線路也可以進(jìn)行如圖3所示進(jìn)行改進(jìn)。

圖3　再步改進(jìn)后的瞬態(tài)二極管的防雷保護(hù)線路

其原理與圖2基本相同，所不同的是增加了雷擊時當(dāng)雷電流過大時，可恢復(fù)式保險絲的瞬間斷開，使得更多的雷電流從放電管處泄流（放電管為粗保護(hù)防雷元器件，其雷電通流能力比較強(qiáng)，但其殘壓高，因而需要瞬態(tài)二極管作為后級防雷保護(hù)），當(dāng)大雷電流泄去后，可恢復(fù)式保險絲再次連通，再經(jīng)瞬態(tài)二極管精細(xì)泄流，從而可更好地保護(hù)設(shè)備的同時，同時也使得瞬態(tài)二極管更不容易形成短路式損壞，使得整個防雷線路的壽命更長。

而此線路的關(guān)健點在于可恢復(fù)式保險的參數(shù)選值，選擇得當(dāng)，其防雷效果就可以進(jìn)一步提高。

此改進(jìn)的線路，當(dāng)瞬態(tài)二極管應(yīng)用中出現(xiàn)短路式損壞時，可恢復(fù)式保險絲則會永久性斷開，從而使得被保護(hù)設(shè)備不會因瞬態(tài)二極管的短路式損壞而引起的短路電流引致設(shè)備損壞。

3　結(jié)語

圖2、圖3所示的線路已在實際應(yīng)用中得以印證，其成功之處在于保險絲的加入改進(jìn)、改進(jìn)后的線路巧妙地應(yīng)用了快、慢斷式保險絲的特性，從而更好地保護(hù)了設(shè)備。當(dāng)然也會有更多的或更好的保護(hù)方式，但現(xiàn)線路的改進(jìn)應(yīng)可滿足一定時間的防雷保護(hù)要求，從而減輕雷電災(zāi)害對設(shè)備造成的危害和損失。

［1］蘇邦禮，崔秉球，吳望平，等.雷電與避雷工程［M］.廣州：中山大學(xué)出版社，1996.

［2］IEC 61643-21：2000.低壓電涌保護(hù)器第21部分：電信和信號網(wǎng)絡(luò)的電涌保護(hù)器（SPD）—性能要求和試驗方法［S］.

(編輯：王智圣)

Discussion on Equipment Damage Problems Caused by Short Circuit of Transient Diode Failure

HU Zong-qiang
（Zhongshan New Lightning Protection Technology Co.，Ltd.，Zhongshan528437，China）

Through themethod of installing a fast fuse type of fuse in frontof the transientdiode of the signalarrester，when the transient diode is damaged to a short circuit for various reasons，the fuse type fuse can be disconnected so that the transient diode can be detached from the circuit，to ensure the lightning arresterwill not cause the short-circuit current by transient diode short-circuit，and ensure the safety of the use of the rear-grade equipment.In this paper，a solution of the transient diode damage sub current equipment damage caused by the problems isdiscussed.

transientdiode；shortcircuit；lightning protection

TN31

A

1009－9492(2015)06－0139－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.039

2015－01－12

胡宗強(qiáng)，男，1973年生，廣西玉林人，大學(xué)?？疲こ處?。研究領(lǐng)域：機(jī)電，防雷與接地。