从避雷器的结构分类到工程应用
作者: 庄严
1. 避雷器的种类
名目繁多的避雷器在我国的市场上已经超过了上百种，如何对不同品牌、不同型号的避雷器进行分类也许就摆在我们面前。
从组合结构分；现在市场上的避雷器有几下几种：
1） 间隙类————开放式间隙、密闭式间隙
2） 放电管类———开放式放电管密封式放电管
3） 压敏电阻类——单片、多片
4） 抑制二极管类
5） 压敏电阻/气体放电管组合类----简单组合、复杂组合
6） 碳化硅类
按照其保护性质有可以分为：开路式避雷器、短路式避雷器或开关型、限压型；
按照工作状态（安装形式）又可分为：并联避雷器和串联式避雷器。
2避雷器的结构及特性
2.1.1开放式间隙避雷器
间隙避雷器的工作原理：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。
2.1.2 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。
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，反映时间慢
工艺特点：石墨为主要材料，产品内采用全铜包被解决了避雷器在放电时的散热问题，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。
2.2放电管类避雷器
2.2.1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
2.2.2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。
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。
2.3氧化锌电阻类避雷器
2.3.1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。
2.3.2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。
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 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. 5压敏电阻/气体放电管组合类
2.5.1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。
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。
2.5.2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）
3. 6碳化硅避雷器（阀式避雷器）
碳化硅避雷器主要应用于高压电力防雷，目前仍是电力系统使用率较高的电力防雷产品。此方面问题本文不做详细说明。