原理
 |
| 二極放電管 |
二極放電管是由兩個一定距離的電極和外殼組成,管內充有一定壓力的氣體(惰性氣體或氫氣)。當接有放電管的通信路受到雷擊或其它強電干擾“過電壓”作用時,由於感應電壓極高,也就是說放電管兩電極間出現的過電壓超過放電管本身的擊穿電壓時,管內的氣體在電場作用下,迅即發生電離而形成導體,破壞原先的絕緣狀態。於是大量的電流在放電管電壓的大量電荷被立即接地,強行切斷了衝擊波,使雷擊能量不能通過保護設備,從而對設備和人身安全起到了保護作用。此時,能夠進入被保護物的電壓,僅為雷電流通過放電管及其引線和接地裝置產生的所謂“殘壓”。當雷電流通以後,即當過電壓消失後,管內的氣體又很快恢復到原來的絕緣狀態,電路又一切恢復正常。
結構
下面為一個二極放電管的結構示意圖，它由純鐵電極、鎳鉻鈷合金帽、銀銅焊帽和陶瓷管體等主要部件構成。管內放電電極上塗敷有放射性氧化物，管內內壁也塗敷有放射性元素，用於改善放電特性。放電電極主要有針形和杯形兩種結構，在針形電極的放電管中，電極與管體壁之間還要加裝一個圓筒熱屏，該熱屏可以使陶瓷管體受熱趨於均勻，不致出現局部過熱而引起管斷裂。熱屏內也塗敷放射性氧化物，以進一步減小放電分散性。在杯形電極的放電管中，杯口處裝有鉬網，杯內裝有銫元素，其作用也是減小放電分散性。 |
| 二極放電管 |
1—陶瓷管
2-銀銅焊帽
3-金屬管帽
主要參數
1．直流放電電壓：在上升陡度低於100V/s的電壓作用下，放電管開始放電的電壓值稱為其直流放電電壓。由於放電具有分散性，圍繞著這個平均值還需要同時給出允許的偏差上限和下限值。
2．衝擊放電電壓：在具有規定上升陡度的暫態電壓脈衝作用下，放電管開始放電的電壓值稱為其衝擊放電電壓。由於放電管的回響時間或動作時延與電壓脈衝的上升陡度有關，對於不同的上升陡度，放電管的衝擊放電電壓是不相同的。一些製造廠通常是給出在上升陡度為1KV/μs的衝擊放電電壓值，實際上，出於一般套用的考慮，還應給出放電管在100V/μs、500V/μs、1KV/μs、5KV/μs和10KV/μs等不同上升陡度下的衝擊放電電壓，以儘量包括在各種保護套用環境中可能遇到的暫態過電壓上升陡度範圍。
3．工頻耐受電流：放電管通過工頻電流5次，使管子的直流放電電壓及絕緣電阻無明顯變化的最大電流稱為其工頻耐受電流。當套用於一些交流供電線路或易於受到供電線路感應作用的通訊線路時，應注意放電管的工頻耐受問題。經驗表明，感應工頻電流較小，一般不大於5A，但其持續時間卻很長；供電線路上的過電流很大，可高達數百安培，但由於繼電保護裝置的動作，其持續時間卻很短，一般不超過5s。
4．衝擊耐受電流：將放電管通過規定波形和規定次數的脈衝電流，使其直流放電電壓和絕緣電阻不會發生明顯變化的最大值電流峰值稱為管子的衝擊耐受電流。這一參數總是在一定波形和一定通流次數下給出的，製造廠常給出在8/20μs波形下通流10次的衝擊耐受電流，也有給出在10/1000μs波形下通流300次的衝擊耐受電流。
5．絕緣電阻和極間電容：放電管的絕緣電阻很大，製造廠給出的該參數值一般為絕緣電阻的初始值，約為數千兆歐，在放電管的不斷使用過程中，絕緣電阻值將會降低。阻值的降低會造成在被保護系統正常運行時管子中泄漏電流的增大，也有可能產生噪音干擾。放電管的極間寄生電容很小，兩極放電管的極間電容一般在1pF～5pF範圍，極間電容值可以在很寬的頻率範圍內保持近似不變，且同型號放電管的極間電容值分散性很小。
選型參考
在設計防雷保護電路時，放電管的選用常採用經驗作法，經驗作法就是先根據放電管在被保護系統中的工作狀況來選擇管子的直流放電電壓。
對於設定在普通交流線路上的放電管，要求它線上路正常運行電壓及其允許的波動範圍內不能動作，則它的直流放電電壓應滿足：
 |
| 二極放電管電壓與電流關係 |
 |
| 3-3 |
上式中的ufdc為直流放電電壓，min(ufdc)表示取直流放電電壓的下限值，Up為線路正常運行電壓的峰值，1.15係數是考慮系統運行電壓可能出現的最大允許波動為15％，1.25係數是線上路運行電壓波動的基礎上再追加25％的安全裕度。取放電管直流放電電壓的允許偏差為0.2，則有：
min(ufdc)＝（1-0.2）ufdc＝0.8ufdc （ 3-4 ）
將式（3-4）代入式（3-3），可得放電管的直流放電電壓：
 |
| 公式 |
對於設定在直流線路上的放電管，要求其直流放電電壓應滿足下式：
ufdc≥1.8Uw
上式中Uw為線路正常工作直流電壓。
從不影響被保護系統正常運行的要求出發，希望將放電管的直流放電電壓選得高一些。但直流放電電壓高的管子，其衝擊放電電壓也相應提高，有可能超過被保護設備的耐受水平，而使設備受到損害。從被保護電子設備的可耐受性來看，又希望管子的直流放電電壓應儘量選得低一些。因此，放電管直流放電電壓應在這兩種相互制約的要求之間進行折衷選擇。
在初步選定了放電管的直流放電電壓後，最好應根據被保護系統所在的具體雷電暫態環境及系統的電路網路，預計放電管可能會遇到的苛刻過電壓與過電流條件，估算放電管的衝擊放電電壓，並使該電壓低於被保護電子設備的耐受水平，另外還要大致地校核一下管子的衝擊耐受能力，必要時還需校核管子的工頻耐受能力。
