四、信息系统避雷器的抗浪涌能力
雷电是一种能量极大的电磁干扰源，它在电网或信息系统上产生的雷电流和雷电过电压称作浪涌（冲击）电流和浪涌电压。抑制干扰的传输途径，提高信息系统的抗浪涌能力，以达到电磁兼容（EMC）的要求。干扰抑制和抗浪涌的技术有多种方法，除等电位联接、接地（工作接地、防雷接地等）、屏蔽、滤波器、合理布线外，避雷器是一种最主要的措施之一。避雷器的品种繁多，用途不一，本文仅对低压电源避雷器、网络避雷器、信号避雷器的抗浪涌能力作概略分析。
1、低压电源避雷器
低压电源避雷器是用于交流1KV以下配电系统中，它能承受较大的浪涌电流，可达几万安培以上。低压电源避雷器采用以抗浪涌能力较强的器件，常用浪涌抑制器件有火花间隙和氧化锌压敏电阻。
（1）火花间隙是具有绝缘、放电和灭弧的作用，在正常情况下，火花间隙对地是绝缘的，而当遭受雷击时，火花间隙中的介质被浪涌电流强烈游离导通，产生电弧，由于电动力和热的作用，迅速拉长电弧，该电弧碰到撞击板会切割成许多小段电弧，在放电过程结束后电弧熄灭，完成了能量转换，泄入大地。采用火花间隙，虽然浪涌吸收能力强，但剩余电压偏高。
（2）氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体材料，加入适量掺杂物，用常规的陶瓷工艺制备而成。其氧化锌压敏电阻是一种伏特性为非线性的元件。当压敏电阻两端加上电压时，在某一电压值（压敏电压值）以下几乎没有电流通过，一旦浪涌电压超过压敏电压值时，电流会急剧地增大，其伏安特性见图3a。这样，氧化锌压敏电阻可以起到很好的电压箝拉作用如图3b所示。

氧化锌压敏电阻和其他非线性元件（如雪崩二极管等）相比具有使用电压范围宽（从几伏到几万伏以上），耐浪涌能力较强，工艺简单、价廉，电压温度系数小等优点。但它的箝位特性差些。

2、网络避雷器、信号避雷器

网络避雷器、信号避雷器采用的浪涌抑制器件有气体放电管、雪崩二极管、固体放电管、氧化锌压敏电阻等。

（1）气体放电管是一种冷阴极放电管，管内充有惰性气体。气体放电管在电路中和被保护的设备并联。没有浪涌电压时，放电管的阻抗非常大，不会导通。当浪涌电压侵入时，放电管里的气体分子发生电离，产生出自由电子和正离子，这时气体就变得能导电了。此时，管压降下降，使设备两端电压降低，这样给浪涌电压提供了泄放通路，保护设备或系统免受雷电过电压的损坏。气体放电管对浪涌抑制波形如图4所示。

放电管允许的放电电流值和放电时间有关。电流愈大，不损坏放电管所允许的放电时间就愈短。放电后，放电管要经过一段所谓恢复时间才能恢复原来的特性，放电电流愈小，放是时间愈短，则恢复时间也愈短。气体放电管由于气体放电的特性，所以，它的浪涌吸收能力较大，可大于10kA（几十微秒），但它对浪涌电压响应速度较低。

（2）用于网络避雷器、信号避雷器的氧化锌压敏电阻与低压电源避雷器所采用氧化锌压敏电阻抑制浪涌电压的原理和作用相同，但由于两者被保护对象的耐压和抗浪涌能力不同，所以网络避雷器、信号避雷器选用的氧化锌压敏电阻的压敏电压值和通流容量值就比较低。

（3）雪崩二极管（硅瞬变电压吸收二极管）是利用PN结方反向击穿电压基本不随其电流而变化这一特性，来达到电压箝位目的。其特点是在瞬间高能量冲击下，能以极高的速度改变本身的阻抗，由高阻变到低阻，从而吸收浪涌电流。将管子两端电压箝制在允许的电压值上，保护了电路和设备的安全。

硅雪崩二极管具有较快的响应速度，残留尖峰小，抑制效果好。同时，浪涌过后能自行恢复，没有延时时间，但它承受浪涌能力比气体放电管低。

（4）固体放电管是一种新型的浪涌抑制器件，它是基于晶闸管的原理和结构的二端负阻器件。固体放电管的工作状态如同一个开关，没有浪涌时，其漏电流IDRM极小（＜5μA），对系统无影响。一旦浪涌侵入，大于其断态峰值电压UDRM时，产生雪崩效应；当浪涌电流超过开关电流IS，其电压即为导通电压UT（＜5V），浪涌电流就此旁路，实现了能量转移，从而保护了电子设备。浪涌之后，当电流降到最小维持电流IH值之下时，固体放电管自然恢复，回于阻断状态，其U-I特性曲线见图5。

固体放电管响应速度快（响应时间＜1ns）、功耗低、吸收浪涌电流较大、重复性好，兼有气体放电管和雪崩二极管的优点。缺点是在交流或直流电源主电路上需要串联电阻或快速熔断器，用以限流，使浪涌后电流回复到维持值以下。

以上几种浪涌抑制器件各有优点缺点。为了获得最佳防雷效果，可以将几种浪涌抑制器组合在一起，综合其优点，构成一种多级保护的形式（二级或三级）。例如对通信电源，可靠有效的防雷措施是采用三级保护。第一级用气体放电管，将大的浪涌电流限制到后续保护系统可允许的范围；第二级用压敏电阻；第三级用浪涌电压抑制器（雪崩二极管或固体放电管），使输出的箝位电压达到规定值，如图6所示。采用这种多级保护后，被保护的通信电源不会因雷击而损

五、结束语

信息系统避雷器是防感应雷的有效措施之一，也是一种比较先进的保护方法，它不仅适用于雷电过电压保护，而且可以对工频过电压、操作过电压、谐振过电电压进行抑制。从目前发展趋势来看，世界各国都在大力推广使用，以提高信息系统的安全。各国在逐渐完善标准体系的同时，各种信息系统避雷器需求量日益增加。而在我国，虽然从1997年起开始制定一些信息系统避雷器行业标准，但还没有信息系统避雷器产品的国家标准。为了使信息系统避雷器在质量和产量方面得到健康发展，建议国家质量技术监督局应尽早组织有关部门制定信息系统避雷器国家标准和相应管理办法。

信息系统避雷器是一种安全保护器，对可靠性的要求很高，生产厂家必须有严格的质量管理体系，以保证产品质量。同时，希望有关部门能监督检查，实行产品生产许可证或质量认证制度，决不能让不合格的产品流入市场。