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关键词：避雷器  结构  特点分类
防雷器、避雷器在我国电力系统中已经存在并且实践了几十年了，已经不是什么新产品新技术了，但是目前行业里仍有人把80年代的产品技术经过简单包装就变成了进口的新产品新技术。不知道是什么原因。本文从早期的避雷间隙到现代的避雷器，从发展上对避雷器进行详细的产品描述。
1 避雷器的种类
避雷器从早期到现在从结构上并没有什么大的变化。按照结构可以分为以下几种类型：
 
1）  保护间隙
2）  管式避雷器
3）  阀式避雷器
4）  磁吹避雷器
5）  氧化锌避雷器
 
按照保护形式可以分为：开关式、限压式，并联式、串联式；
按照结构又可以分为：间隙避雷器、无间隙避雷器，其中阀式避雷器有分为：普通阀式避雷器和磁吹阀式避雷器。
 
2.避雷器的特点
2.1.1保护间隙
            
图1 保护间隙
  保护间隙是最早应用在电力系统中作为避雷器是用的装置。3、6、10KV电网中的使用率较高。他有两个放电极组成，分别接在被保护设备的两端；一般保护间隙的间距为5、10、10mm。图中2是主放电间隙，3是辅助放电间隙，辅助间隙的作用是防止住保护间隙误动作。保护间隙被击穿后形成共频续流，电弧在电动力及热气流作用下在电极上下移动，当电弧的间距达到电极顶端时，由于电弧直径变长（电流能量减弱），冷却所以可能自动熄弧。
 
特点：
由于保护间隙的自动熄弧能力不强所以一般配合自动重合闸装置共同使用。目前，国内的部分地区还在使用保护间隙作为电网防雷保护装置，大多数地区已经淘汰不用。
2.1.2 新型材料间隙避雷器
 
图2间隙避雷器      
   新型间隙避雷器的工作原理与保护间隙一样：基于电弧放电技术，当电极间的电压达到一定程度时，击穿空气电弧在电极上进行爬电。
优点：放电能力强，通流量大（可以达到100KA）漏电流小
热稳定性好
缺点：残压高，反映时间慢，存在续流
 
工艺特点：由于金属电极在放电时承受较大电流，所以容易造成金属的升华，使放电腔内形成金属镀膜影响避雷器的启动和正常使用。放电电极的生产主要还是集中在国外一些避雷器生产企业，，电极的主要成分是钨金属的合金。
工程应用：该种结构的避雷器主要应用在电源系统做B级避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火灾，避雷器动作后（飞出）脱离配电盘等事故。根据型号的不同适合与各种配电制式。工程安装时一定要考虑安装距离，避免引起不必要的损失和事故。
 
图3开放间隙避雷器安装
2.1.3 密闭式间隙避雷器
现在国内市场有一种多层石墨间隙避雷器，这种避雷器主要利用的是多层间隙连续放电，每层放电间隙相互绝缘，这种叠层技术不仅解决了续流问题而且是逐层放电，无形中增大了产品自身的通流能力。   

图4 新型石墨多层避雷器
优点：放电电流大 测试最大50KA（实际测量值）漏电流小
无续流 无电弧外泻  热稳定性好
缺点：残压高，反应时间慢
工艺特点：石墨为主要材料，不存在后续电流问题，最大的特点是没有电弧的产生，且残压与开放式间隙避雷器比较要低很多。
工程应用：该种避雷器应用在各种B、C类场合，与开放式间隙比较不用考虑电弧问题。根据型号的不同该种产品适合与各种配电制式。
2.1.4开放式放电管避雷器

图5 开放式放电管避雷器
   开放式放电管避雷器，实质与开放式间隙避雷器是一样的产品，都属于空气放电器。但是与间隙放电器比较它的通流能力就降了一个等级。
优点：体积小 通流能力强（10-15KA）漏电流小 无电弧喷泻
缺点：残压较高  有续流产品一致性差（启动电压、残压）反映时间慢
2.1.5密闭式气体放电管
   密闭式气体放电管也叫惰性气体放电管，主要是内部充盈了惰性气体，放电方式是气体放电，靠击穿气体来起到一次性泻放电流的目的。一般有2极和3极两种结构。外型与上图相似。
优点：体积小（气体管可以很小） 通流量大 无电弧
缺点：产品一致性差（启动电压、残压）有续流 残压较高
工艺特点：空气放电管还是属于开放式产品，在工作时不保证绝对没有点火花从排压孔喷出，气体放电管是密封结构，一般有2极和3极良种结构形式，一般3极有热保护装置（短路装置），在放电管工作时温度超过了一定范围，短路装置启动使放电管整体导通。防止温度过高造成放电管内气压生高器件爆裂。

图6 气体放电管3极结构
工程应用：一般空气放电管现在很少应用，而气体放电管现在被广泛的应用在信号防雷器上。型号的不同也有在电源避雷器上使用。
2.2管式避雷器
管式避雷器是具有较强熄弧能力的保护间隙，工作原理是：避雷器内部使用了产气材料，当避雷器内村漏电流时，产气材料产生气体使避雷器开始工作，但是由于这种结构，所以官式避雷器不能够长时间处于正常工作电压上，所以需要另一个保护间隙S2进行隔离保护。当避雷器击穿后，管内的气压增高，当管内压力大于外界压力时，通过排气孔向外喷气，形成气吹熄弧，所以管式避雷器也称做排气避雷器。


图7 管式避雷器
管式避雷器的特点是具有一定的动作上下限，这是因为管内气压过小不能吹灭电弧，气压过大有容易使管子破裂。
特点：产品一致性差，不能够和被保护产品合理的进行绝缘配合；产品动作后会产生较高幅值的截波，对变压器的纵绝缘有较大影响。合适做直流电机的限流器使用。
2.3阀式避雷器
2.3.1普通阀式避雷器
阀式避雷器是由密封的瓷瓶中的放电间隙和阀片组成的。主要原理是当冲击电压达到间隙的冲击电压时间隙击穿，脉冲被截断，这时避雷器整体呈现低电阻状态，由于间隙存在续流，所以当共频续流产生时阀片的电阻迅速增大，使续流逐渐减小达到熄弧的目的。
阀式避雷器目前有FZ、FS两种，FZ是保护中等大容量变电所使用的，FS是用于保护小容量变压器使用的。
特点：阀式避雷器的应用参数中Kb一项是比较重要的参数，Kb是避雷器的残压与额定电压之比。保护比越小说明产品的熄弧能力越强。
2.3.2磁吹阀式避雷器
磁吹避雷器是在间隙避雷器的基础上发展出来的，主要是为了提高避雷器的熄弧能力。采用佃户运动的间隙，利用磁场使电弧来回运动（削弱电弧能量）。
磁吹间隙主要有电弧旋转和电弧拉厂两种形式。我国生产的主要是电弧拉长式磁吹间隙。磁吹间隙主要分FCZ和FCD两种，FCZ主要应用于35KV及以上电压边变电所中，FCD型部分间隙带有并联电容，主要用于保护电机系统。
2.4氧化锌避雷器
2.4.1单片压敏电阻避雷器
单片压敏电阻避雷器是80年代有日本最先发明使用。直到现在，单片敏电阻的使用率也是避雷器中最高的。压敏电阻避雷器的工作原理是利用了压敏电阻的非线性特点。当电压没有波动时氧化锌呈高阻态，当电压出现波动达到压敏电阻的启动电压时压敏电阻迅速呈现低阻态，将电压限制在一定范围内。

2.4.2多片压敏电阻避雷器
由于单片压敏电阻的通流量一直不够理想（一般单片压敏电阻最大放电电流在20KA\8/20uS）,在这种前提下多片组合压敏电阻避雷器产生，多片压敏电阻组合避雷器主要是解决了单片压敏电阻的通流量较小，不能满足B级场合的使用。多片压敏电阻的产生从根本上解决了压敏电阻通流量的问题。

图8 并联压敏电阻
优点：通流容量大，残压较低，反应时间较快（≤25ns），
无跟随电流（续流）
缺点：漏电流较大，老化速度快。热稳定一般
工艺特点：多数采用积木结构。
工程应用：根据结构不同，压敏电阻避雷器广泛的应用在B、C、D级以及信号避雷器。但是应解决的问题是工程中有个别产品存在燃烧现象，所以在产品选型时应注意厂家使用的外壳材料。
2.4.3 抑制二极管类防雷器
抑制二极管类防雷产品主要是网络等信号避雷产品中大量的应用，主要采用的器件有P*KE（雪崩管）等系列等产品。工作原理是基于PN结反向击穿保护。
优点：残压低 动作精度高 反应时间快 无续流 体积小
缺点：通流量小
2.4.4压敏电阻/气体放电管组合类
2.4.5简单组合避雷器
组合式避雷器典型结构是N-PE结构形式，这种避雷器与单一结构的避雷器相比，综合了两种不同产品的优点，而减少了单一器件的缺点。

图9 组合式避雷器
优点：通流量大 反应时间快
缺点：残压相对较高
工程应用：仅在N-PE制式使用的避雷器，适合电压波动率较大地区使用。
2.4.6复杂型组合式避雷器
这种避雷器充分发挥各种元器件的优点，再结构上一般使用数量较多的压敏电阻和气体放电管。这种结构的避雷器一般具有较高的通流能力，且残压较低。行业内也称这种结构的避雷器为一体化避雷器。
优点：通流量大 反映时间快残压低 无续流 热稳定性好
缺点：无声音报警 无计数器
工艺特点：一体化避雷器的电路结构紧凑，充分发挥了氧化锌电阻反映时间快的特点，有结合了气体放电管具有较高通流能力的优点。在电路上避雷器使用了较多的氧化锌电阻来提高整体避雷器的通流能力，用气体放电管作为备用放电通道。基于这种完善的电路结构使避雷器的使用寿命大大提高。
工程应用：
一体化避雷器根据型号的不同广泛应用与B、C、D各种安装环境。由于是一体化设计，所以更适合在不具备安装距离的场合使用。（IEC规定B、C、D模块化避雷器三级间的最短距离在10M以上）

2.5 高压氧化锌避雷器的使用
目前，国内已经开始使用氧化锌避雷器做高压防雷保护，主要应用于110KV-500KV系统中。
3 结束语
   避雷器的发展是随着材料产品的发展而发展的，80年代的材料工艺和现在比必然存在差异，但是新型避雷器的原理与构造和原有技术相比，并没有什么质的改变，仅仅是产品整体性的有了改变和提高。所以那我国原有的技术改头换面说成是进口产品实际是没有意义的。