气体放电管是一种间隙型防雷元件,广泛应用于通信信号领域的雷击浪涌防护,具有寄生电容小、绝缘电阻高的优点。处于长期工作状态下的气体放电管存在多次遭受雷电冲击放电动作的情况,会引起气体放电管动作保护性能下降,甚至诱发保护失效导致设备故障。但多次放电条件下放电管动作保护性能劣化规律以及劣化机理尚不明晰,亟需开展多次放电条件下气体放电管动作保护性能劣化规律及机理研究,并提出针对性的抑制措施,提升通信信号系统雷击防护措施长期可靠性。本文开展了多次放电实验条件下气体放电管动作保护性能劣化规律、劣化机理和抑制方法三方面的研究内容,具体内容如下:1)搭建了气体放电管多次放电老化实验平台,开展了气体放电管多次放电老化实验,测量了不同放电次数条件下气体放电管的直流击穿电压、冲击击穿电压、绝缘电阻等动作保护性能参数,获得了气体放电管的动作保护性能劣化规律;2)通过扫描电子显微镜、X射线能谱仪以及3 D激光测量显微镜,观测了不同放电次数的电极和管壁的表面形貌特征,检测了电极表面元素成分,分析了电极烧蚀过程和管壁溅射物沉积过程,揭示了气体放电管动作保护性能劣化原因;3)结合电极烧蚀特征,基于电磁场有限元法,构建了电极表面溅射物电场计算模型,研究了气体放电管在不同溅射物形状、大小以及数量下的电场变化规律,分析气体放电管动作保护性能劣化机理,最后通过改变电子粉和电极材料,提升了气体放电管动作保护性能。研究结果表明:1)从0-3万次放电,GDT的直流击穿电压先从90 V上升到115 V,再下降到40 V,绝缘电阻先保持稳定后降低,整体从GΩ降到kΩ级,冲击击穿电压从480 V下降到320 V;2)随着放电次数的增多,气体放电管电极表面电子粉逐渐消耗,引起直流击穿电压上升,电极各种溅射颗粒和突起增多,引起直流击穿电压下降,管壁溅射物沉积导致绝缘电阻下降,电极表面粗糙度增加,积聚的电荷增多引起冲击击穿电压下降,所以电极表面劣化以及管壁溅射物沉积是气体放电管动作保护性能劣化的重要原因;3)随着电极表面溅射物越尖锐和越长,即曲率半径越小,内部的场强越大,且集中在溅射物顶部,引起电场畸变程度越大,影响放电过程。因此改用逸出功小、抗溅射的电子粉和钨铜合金电极来保证击穿电压的稳定,同时减少电极溅射物的产生,提升气体放电管动作保护性能。研究结果为气体放电管的优化设计和提高信号系统可靠性提供理论支撑。