避雷器的结构、原理

避雷器又叫过电压保护器，是用来保护各种电气设备免受雷击过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一种电器。避雷器的类型主要有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器。

一、避雷器的结构、原理

1、管型避雷器

管型避雷器是一种保护间隙，是最简单的避雷器。

1）结构

如上图所示，管型避雷器主要由产气管、内部间隙S1、外部间隙S2三部分组成。产气管由纤维、有机玻璃或塑料等制成，其内部间隙装在产气管内，一个电极为棒形，另一个棒极为环形，外部间隙装在管型避雷器与带电的线路之间。

2）工作原理

当输电线路遭到雷击或发生感应雷时，大气过电压使管型避雷器的内部间隙和外部间隙击穿，强大的雷电流通过接地装置流入大地。但随之而来的是电力系统的工频续流，其值也很大。雷电流和工频续流在管子内部间隙发生强烈的电弧，使产气管内壁的产气材料产生大量的气体，在管内形成很大压力，起到使气体从环形电极的开口喷出的纵吹作用，从而使电弧电流过零时熄灭，因此不用切断电路。这时，外部间隙的空气恢复了绝缘，使管型避雷器与系统隔离，恢复系统的正常运行。

2、阀型避雷器

阀型避雷器是一种能释放雷电或电力系统操作过电压能量，保护电气设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。

1）结构

如上图所示，阀型避雷器主要由装在密封瓷套中的火花间隙和非线形电阻阀片组成。单个火花间隙由数个圆盘形的铜质电极组成，每对间隙用0.5～1mm厚云母垫圈隔开；普通阀型避雷器根据额定电压的不同，由数个或数十个单个的火花间隙构成；非线形电阻阀片是用特殊碳化硅制成的饼状元件，其颗粒相互接触，但其接触面不大于颗粒表面的1/10，它的电阻随着通过电流的不同在很大范围内变化。

2）工作原理

阀型避雷器的火花间隙承受工频电压时是一个高阻值电阻，类似关闭的阀门，使工频电流很难通过；在遇到雷击过电压、内部过电压冲击时，又变成一个低阻值电阻，类似阀门开启，使冲击电流很容易通过；雷电流过去后，工频电流又使阀形电阻片呈现很高的电阻，类似阀门关闭。此时火花间隙迅速阻断电流。

3、氧化锌避雷器

氧化锌避雷器又称金属氧化物避雷器、压敏避雷器，具有良好保护性能。

1）结构

如上图所示，氧化锌避雷器的主要元件是氧化锌阀片，它由金属氧化物（主要是氧化锌）制成。内绝缘杆用来固定一组串联的氧化锌阀片。压力弹簧用来压紧串联的氧化锌阀片，使之有良好的电接触。

2）工作原理

氧化锌阀片利用氧化锌良好的非线性伏安特性，在正常工频电压下呈现极大的电阻，使流过避雷器的电流极小；当过电压作用时，电阻急剧下降，泄放过电压的能量，达到保护的效果。这种避雷器和传统避雷器的差异是它没有放电间隙，利用氧化锌的非线性特性起到泄流和开断的作用。

二、避雷器的防雷原理避雷器是变电所保护电力设备免遭雷电冲击波袭击的设备。工频额定电压时，两极间呈绝缘状态而不导通。当线路侵入雷电冲击过电压，并达到避雷器动作电压时，避雷器导通释放电荷，并将雷电流经过接地装置泄入大地，使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下而对电气设备进行保护。

三、避雷器的用途

1、管型避雷器

1）纤维管式避雷器GXW

用于变电所进线和线路绝缘弱点保护。

2）无续流管式避雷器GSW

用于变电所进线和线路绝缘弱点保护及6kV、10kV交流配电系统电气设备的保护。

2、阀型避雷器

1）碳化硅避雷器

（1）低压型普通阀式避雷器FS

用于低压网络保护交流电气设备、电表和配电变压器的低压绕组。

（2）配电型普通阀式避雷器FS

用于6kV、10kV交流配电系统保护配电变压器和电缆头。

（3）电站型普通阀式避雷器FZ

用于保护3～220kV交流系统电站设备。

（4）旋转电机用磁吹阀式避雷器FCD

用于保护交流旋转电机。

（5）电站型磁吹阀式避雷器FCZ

用于保护35～500kV交流系统电站设备。

（6）线路型磁吹阀式避雷器FCⅩ

用于保护330kv及以上交流系统线路设备。

（7）直流磁吹阀式避雷器FCL

用于保护直流系统电气设备。

2）氧化锌避雷器

（1）低压型氧化锌避雷器Y

用于低压网络保护交流电气设备、电表和配电变压器的低压绕组。

（2）配电型氧化锌避雷器Y

用于6kV、10kV交流配电系统保护配电变压器和电缆头。

（3）旋转电机用氧化锌避雷器Y

用于保护交流旋转电机。

（4）电站型氧化锌避雷器Y

用于保护3～500kV交流系统电站设备。

（5）中性点保护用氧化锌避雷器Y

用于电机、变压器的中性点保护

（6）直流氧化锌避雷器YL

用于保护直流系统电气设备。