瞬態二極管損壞后短路而引起的設備損壞問題探討

胡宗強（中山市新立防雷科技有限公司，廣東中山528437）

瞬態二極管損壞后短路而引起的設備損壞問題探討

胡宗強
（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二極管前加裝一種快速熔斷型保險管的方法，使得當瞬態二極管因各種原因損壞至短路后，當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二極管從電路中脫離，保證信號防雷器不會因瞬態二極管短路而引發短路電流，保證后級設備的使用安全。并就瞬態二極管在應用中出現短路損壞時短接電流引起的設備損壞問題提出一種解決方案進行探討。

瞬態二極管；短路；防雷保護

0　引言

隨著現代用電設備防雷保護越來越重視，信號類防雷器的應用越來越廣泛，瞬態二極管是信號類防雷器的一個重要防雷元器件，其應用也越來越多。然而因瞬態管自身的短路性損壞從而引起被保護設備的損壞的現象也屢見不鮮，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，才能進一步保證瞬態二極管在應用中起到應有的作用[1]。以下就瞬態管損壞后的解決方案進行進一步的探討，力求達到現代現階段的防雷要求。

1　瞬態二極管在傳統的防雷保護線路中的位置與作用概述

瞬態二極管在防雷器中的應用極為廣泛，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，然后再經瞬態二極管的再次泄流而提供防雷的細保護，從而起到良好的防雷擊保護作用[2]。圖1的線路是最為簡單的放電管+限流電阻+瞬態二極管的保護線路。

圖1中，雷擊時經前級放電管的一次放電，泄去大部分的雷擊感應電流，再經后級的瞬態二極管的再次泄流，從而起到了防雷保護作用。當然放電管和瞬態二極管的品質也至關重要，好品質的放電管和瞬態二極管才能更好地起到防雷保護作用。也可以多加幾級的防雷保護，從而更好地起到防雷保護作用。

圖1　常用的瞬態二極管的防雷保護線路

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二極管損壞，并且瞬態二極管的損壞多數為短路性損壞，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。在雷擊時由于瞬態管的動作與泄流功能保護了設備，但由于瞬態管同時短路性損壞，使得線路短路從而使得線路出現過大的環流電流，從而后續地引起了設備的損壞。

上述情況多數技術人員均認為設備是在雷擊時損壞的，但事實上是因為瞬態二極管短路性損壞后引起的線路大電流而后續性引起設備損壞的。基于上述情況，因而有必要針對于瞬態二極管的短路性損壞后對線路的保護進行探討。

2　瞬態二極管的防雷保護線路的改進

針對于上述瞬態二極管存在的問題，有必要進行防雷線路的改進。

其實原理很簡單，就是在當瞬態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，在瞬態二極管上串入一個保險絲，當瞬態二極管短路時，保險絲便同時斷開，使得瞬態二極管由短路變成開路，從而不再導致設備因瞬態二極管的短路問題而引起損壞。

圖2　改進后的瞬態二極管的防雷保護線路

但保險絲的參數選值則是致關重要的一個環節了。即既要保證雷擊時瞬態二極管流過的最大雷電流時不損壞，又要保證在瞬態二極管短路損壞時在用電設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，其選值根據所需要保護的設備而定。

瞬態二極管的線路也可以進行如圖3所示進行改進。

圖3　再步改進后的瞬態二極管的防雷保護線路

其原理與圖2基本相同，所不同的是增加了雷擊時當雷電流過大時，可恢復式保險絲的瞬間斷開，使得更多的雷電流從放電管處泄流（放電管為粗保護防雷元器件，其雷電通流能力比較強，但其殘壓高，因而需要瞬態二極管作為后級防雷保護），當大雷電流泄去后，可恢復式保險絲再次連通，再經瞬態二極管精細泄流，從而可更好地保護設備的同時，同時也使得瞬態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。

而此線路的關健點在于可恢復式保險的參數選值，選擇得當，其防雷效果就可以進一步提高。

此改進的線路，當瞬態二極管應用中出現短路式損壞時，可恢復式保險絲則會永久性斷開，從而使得被保護設備不會因瞬態二極管的短路式損壞而引起的短路電流引致設備損壞。

3　結語

圖2、圖3所示的線路已在實際應用中得以印證，其成功之處在于保險絲的加入改進、改進后的線路巧妙地應用了快、慢斷式保險絲的特性，從而更好地保護了設備。當然也會有更多的或更好的保護方式，但現線路的改進應可滿足一定時間的防雷保護要求，從而減輕雷電災害對設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：中山大學出版社，1996.

［2］IEC 61643-21：2000.低壓電涌保護器第21部分：電信和信號網絡的電涌保護器（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，男，1973年生，廣西玉林人，大學專科，工程師。研究領域：機電，防雷與接地。