從避雷器的結(jié)構(gòu)分類到工程應用
作者: 莊嚴
1. 避雷器的種類
名目繁多的避雷器在我國的市場上已經(jīng)超過了上百種，如何對不同品牌、不同型號的避雷器進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----簡單組合、復雜組合
6） 碳化硅類
按照其保護性質(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)，當電極間的電壓達到一定程度時，擊穿空氣電弧在電極上進行爬電。
優(yōu)點：放電能力強，通流量大（可以達到100KA）漏電流小
熱穩(wěn)定性好
缺點：殘壓高，反映時間慢，存在續(xù)流
工藝特點：由于金屬電極在放電時承受較大電流，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和正常使用。放電電極的生產(chǎn)主要還是集中在國外一些避雷器生產(chǎn)企業(yè)，，電極的主要成分是鎢金屬的合金。
工程應用：該種結(jié)構(gòu)的避雷器主要應用在電源系統(tǒng)做B級避雷器使用。但由于避雷器自身的原因容易引起火災，避雷器動作后（飛出）脫離配電盤等事故。根據(jù)型號的不同適合與各種配電制式。
工程安裝時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)在國內(nèi)市場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)流問題而且是逐層放電，無形中增大了產(chǎn)品自身的通流能力。
優(yōu)點：放電電流大 測試最大50KA（實際測量值）漏電流小
無續(xù)流 無電弧外瀉 熱穩(wěn)定性好
缺點：殘壓高，反映時間慢
工藝特點：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的散熱問題，不存在后續(xù)電流問題，最大的特點是沒有電弧的產(chǎn)生，且殘壓與開放式間隙避雷器比較要低很多。
工程應用：該種避雷器應用在各種B、C類場合，與開放式間隙比較不用考慮電弧問題。根據(jù)型號的不同該種產(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等級。
優(yōu)點：體積小 通流能力強（10-15KA） 漏電流小 無電弧噴瀉
缺點：殘壓較高 有續(xù)流 產(chǎn)品一致性差（啟動電壓、殘壓）反映時間慢
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：體積?。怏w管可以很?。?通流量大 無電弧
缺點：產(chǎn)品一致性差（啟動電壓、殘壓）有續(xù)流 殘壓較高
工藝特點：空氣放電管還是屬于開放式產(chǎn)品，在工作時不保證絕對沒有點火花從排壓孔噴出，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極有熱保護裝置（短路裝置），在放電管工作時溫度超過了一定范圍，短路裝置啟動使放電管整體導通。防止溫度過高造成放電管內(nèi)氣壓生高器件爆裂。
工程應用：一般空氣放電管現(xiàn)在很少應用，而氣體放電管現(xiàn)在被廣泛的應用在信號防雷器上。型號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。當電壓沒有波動時氧化鋅呈高阻態(tài)，當電壓出現(xiàn)波動達到壓敏電阻的啟動電壓時壓敏電阻迅速呈現(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級場合的使用。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題。
優(yōu)點：通流容量大，殘壓較低，反應時間較快（≤25ns），
無跟隨電流（續(xù)流）
缺點：漏電流較大，老化速度快。熱穩(wěn)定一般
工藝特點：多數(shù)采用積木結(jié)構(gòu)。
工程應用：根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，壓敏電阻避雷器廣泛的應用在B、C、D級以及信號避雷器。 但是應解決的問題是工程中有個別產(chǎn)品存在燃燒現(xiàn)象，所以在產(chǎn)品選型時應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)絡等信號避雷產(chǎn)品中大量的應用，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。
優(yōu)點：殘壓低 動作精度高 反應時間快 無續(xù)流 體積小
缺點：通流量小
2. 5壓敏電阻/氣體放電管組合類
2.5.1簡單組合避雷器
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，而減少了單一器件的缺點。
優(yōu)點：通流量大 反應時間快
缺點：殘壓相對較高
工程應用：僅在N-PE制式使用的避雷器，適合電壓波動率較大地區(qū)使用。
2.5.2復雜型組合式避雷器
這種避雷器充分發(fā)揮各種元器件的優(yōu)點，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：通流量大 反映時間快 殘壓低 無續(xù)流 熱穩(wěn)定性好
缺點：無聲音報警 無計數(shù)器
工藝特點：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間快的特點，有結(jié)合了氣體放電管具有較高通流能力的優(yōu)點。在電路上避雷器使用了較多的氧化鋅電阻來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。
工程應用：
一體化避雷器根據(jù)型號的不同廣泛應用與B、C、D各種安裝環(huán)境。由于是一體化設計，所以更適合在不具備安裝距離的場合使用。（IEC規(guī)定B、C、D模塊化避雷器三級間的最短距離在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。此方面問題本文不做詳細說明。