從避雷器的結(jié)構(gòu)分類到工程應(yīng)用
作者: 莊嚴(yán)

1. 避雷器的種類

名目繁多的避雷器在我國(guó)的市場(chǎng)上已經(jīng)超過(guò)了上百種，如何對(duì)不同品牌、不同型號(hào)的避雷器進(jìn)行分類也許就擺在我們面前。

從組合結(jié)構(gòu)分；現(xiàn)在市場(chǎng)上的避雷器有幾下幾種：

1） 間隙類————開放式間隙、密閉式間隙

2） 放電管類———開放式放電管密封式放電管

3） 壓敏電阻類——單片、多片

4） 抑制二極管類

5） 壓敏電阻/氣體放電管組合類----簡(jiǎn)單組合、復(fù)雜組合

6） 碳化硅類

按照其保護(hù)性質(zhì)有可以分為：開路式避雷器、短路式避雷器或開關(guān)型、限壓型；

按照工作狀態(tài)（安裝形式）又可分為：并聯(lián)避雷器和串聯(lián)式避雷器。

2避雷器的結(jié)構(gòu)及特性

2.1.1開放式間隙避雷器



間隙避雷器的工作原理：基于電弧放電技術(shù)，當(dāng)電極間的電壓達(dá)到一定程度時(shí)，擊穿空氣電弧在電極上進(jìn)行爬電。

優(yōu)點(diǎn)：放電能力強(qiáng)，通流量大（可以達(dá)到100KA）漏電流小

熱穩(wěn)定性好

缺點(diǎn)：殘壓高，反映時(shí)間慢，存在續(xù)流



工藝特點(diǎn)：由于金屬電極在放電時(shí)承受較大電流，所以容易造成金屬的升華，使放電腔內(nèi)形成金屬鍍膜影響避雷器的啟動(dòng)和正常使用。放電電極的生產(chǎn)主要還是集中在國(guó)外一些避雷器生產(chǎn)企業(yè)，，電極的主要成分是鎢金屬的合金。

工程應(yīng)用：該種結(jié)構(gòu)的避雷器主要應(yīng)用在電源系統(tǒng)做B級(jí)避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火災(zāi)，避雷器動(dòng)作后（飛出）脫離配電盤等事故。根據(jù)型號(hào)的不同適合與各種配電制式。



工程安裝時(shí)一定要考慮安裝距離，避免引起不必要的損失和事故。

2.1.2 密閉式間隙避雷器

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)有一種多層石墨間隙避雷器，這種避雷器主要利用的是多層間隙連續(xù)放電，每層放電間隙相互絕緣，這種疊層技術(shù)不僅解決了續(xù)流問(wèn)題而且是逐層放電，無(wú)形中增大了產(chǎn)品自身的通流能力。



優(yōu)點(diǎn)：放電電流大 測(cè)試最大50KA（實(shí)際測(cè)量值）漏電流小

無(wú)續(xù)流 無(wú)電弧外瀉 熱穩(wěn)定性好

缺點(diǎn)：殘壓高，反映時(shí)間慢

工藝特點(diǎn)：石墨為主要材料，產(chǎn)品內(nèi)采用全銅包被解決了避雷器在放電時(shí)的散熱問(wèn)題，不存在后續(xù)電流問(wèn)題，最大的特點(diǎn)是沒(méi)有電弧的產(chǎn)生，且殘壓與開放式間隙避雷器比較要低很多。

工程應(yīng)用：該種避雷器應(yīng)用在各種B、C類場(chǎng)合，與開放式間隙比較不用考慮電弧問(wèn)題。根據(jù)型號(hào)的不同該種產(chǎn)品適合與各種配電制式。

2.2放電管類避雷器

2.2.1開放式放電管避雷器



開放式放電管避雷器，實(shí)質(zhì)與開放式間隙避雷器是一樣的產(chǎn)品，都屬于空氣放電器。但是與間隙放電器比較它的通流能力就降了一個(gè)等級(jí)。

優(yōu)點(diǎn)：體積小 通流能力強(qiáng)（10-15KA） 漏電流小 無(wú)電弧噴瀉

缺點(diǎn)：殘壓較高 有續(xù)流 產(chǎn)品一致性差（啟動(dòng)電壓、殘壓）反映時(shí)間慢

2.2.2密閉式氣體放電管

密閉式氣體放電管也叫惰性氣體放電管，主要是內(nèi)部充盈了惰性氣體，放電方式是氣體放電，靠擊穿氣體來(lái)起到一次性瀉放電流的目的。一般有2極和3極兩種結(jié)構(gòu)。外型與上圖相似。

優(yōu)點(diǎn)：體積小（氣體管可以很小） 通流量大 無(wú)電弧

缺點(diǎn)：產(chǎn)品一致性差（啟動(dòng)電壓、殘壓）有續(xù)流 殘壓較高

工藝特點(diǎn)：空氣放電管還是屬于開放式產(chǎn)品，在工作時(shí)不保證絕對(duì)沒(méi)有點(diǎn)火花從排壓孔噴出，氣體放電管是密封結(jié)構(gòu)，一般有2極和3極良種結(jié)構(gòu)形式，一般3極有熱保護(hù)裝置（短路裝置），在放電管工作時(shí)溫度超過(guò)了一定范圍，短路裝置啟動(dòng)使放電管整體導(dǎo)通。防止溫度過(guò)高造成放電管內(nèi)氣壓生高器件爆裂。



工程應(yīng)用：一般空氣放電管現(xiàn)在很少應(yīng)用，而氣體放電管現(xiàn)在被廣泛的應(yīng)用在信號(hào)防雷器上。型號(hào)的不同也有在電源避雷器上使用。

2.3氧化鋅電阻類避雷器

2.3.1單片壓敏電阻避雷器

單片壓敏電阻避雷器是80年代有日本最先發(fā)明使用。直到現(xiàn)在，單片敏電阻的使用率也是避雷器中最高的。壓敏電阻避雷器的工作原理是利用了壓敏電阻的非線性特點(diǎn)。當(dāng)電壓沒(méi)有波動(dòng)時(shí)氧化鋅呈高阻態(tài)，當(dāng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)達(dá)到壓敏電阻的啟動(dòng)電壓時(shí)壓敏電阻迅速呈現(xiàn)低阻態(tài)，將電壓限制在一定范圍內(nèi)。

2.3.2多片壓敏電阻避雷器

由于單片壓敏電阻的通流量一直不夠理想（一般單片壓敏電阻最大放電電流在20KA\8/20uS）,在這種前提下多片組合壓敏電阻避雷器產(chǎn)生，多片壓敏電阻組合避雷器主要是解決了單片壓敏電阻的通流量較小，不能滿足B級(jí)場(chǎng)合的使用。多片壓敏電阻的產(chǎn)生從根本上解決了壓敏電阻通流量的問(wèn)題。



優(yōu)點(diǎn)：通流容量大，殘壓較低，反應(yīng)時(shí)間較快（≤25ns），

無(wú)跟隨電流（續(xù)流）

缺點(diǎn)：漏電流較大，老化速度快。熱穩(wěn)定一般

工藝特點(diǎn)：多數(shù)采用積木結(jié)構(gòu)。

工程應(yīng)用：根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，壓敏電阻避雷器廣泛的應(yīng)用在B、C、D級(jí)以及信號(hào)避雷器。 但是應(yīng)解決的問(wèn)題是工程中有個(gè)別產(chǎn)品存在燃燒現(xiàn)象，所以在產(chǎn)品選型時(shí)應(yīng)注意廠家使用的外殼材料。

2.4 抑制二極管類防雷器

抑制二極管類防雷產(chǎn)品主要是網(wǎng)絡(luò)等信號(hào)避雷產(chǎn)品中大量的應(yīng)用，主要采用的器件有P*KE（雪崩管）等系列等產(chǎn)品。工作原理是基于PN結(jié)反向擊穿保護(hù)。

優(yōu)點(diǎn)：殘壓低 動(dòng)作精度高 反應(yīng)時(shí)間快 無(wú)續(xù)流 體積小

缺點(diǎn)：通流量小

2. 5壓敏電阻/氣體放電管組合類

2.5.1簡(jiǎn)單組合避雷器

組合式避雷器典型結(jié)構(gòu)是N-PE結(jié)構(gòu)形式，這種避雷器與單一結(jié)構(gòu)的避雷器相比，綜合了兩種不同產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，而減少了單一器件的缺點(diǎn)。



優(yōu)點(diǎn)：通流量大 反應(yīng)時(shí)間快

缺點(diǎn)：殘壓相對(duì)較高

工程應(yīng)用：僅在N-PE制式使用的避雷器，適合電壓波動(dòng)率較大地區(qū)使用。

2.5.2復(fù)雜型組合式避雷器

這種避雷器充分發(fā)揮各種元器件的優(yōu)點(diǎn)，再結(jié)構(gòu)上一般使用數(shù)量較多的壓敏電阻和氣體放電管。這種結(jié)構(gòu)的避雷器一般具有較高的通流能力，且殘壓較低。行業(yè)內(nèi)也稱這種結(jié)構(gòu)的避雷器為一體化避雷器。

優(yōu)點(diǎn)：通流量大 反映時(shí)間快 殘壓低 無(wú)續(xù)流 熱穩(wěn)定性好

缺點(diǎn)：無(wú)聲音報(bào)警 無(wú)計(jì)數(shù)器

工藝特點(diǎn)：一體化避雷器的電路結(jié)構(gòu)緊湊，充分發(fā)揮了氧化鋅電阻反映時(shí)間快的特點(diǎn)，有結(jié)合了氣體放電管具有較高通流能力的優(yōu)點(diǎn)。在電路上避雷器使用了較多的氧化鋅電阻來(lái)提高整體避雷器的通流能力，用氣體放電管作為備用放電通道。基于這種完善的電路結(jié)構(gòu)使避雷器的使用壽命大大提高。

工程應(yīng)用：

一體化避雷器根據(jù)型號(hào)的不同廣泛應(yīng)用與B、C、D各種安裝環(huán)境。由于是一體化設(shè)計(jì)，所以更適合在不具備安裝距離的場(chǎng)合使用。（IEC規(guī)定B、C、D模塊化避雷器三級(jí)間的最短距離在10M以上）

3. 6碳化硅避雷器（閥式避雷器）

碳化硅避雷器主要應(yīng)用于高壓電力防雷，目前仍是電力系統(tǒng)使用率較高的電力防雷產(chǎn)品。此方面問(wèn)題本文不做詳細(xì)說(shuō)明。