避雷器的結構、原理及用途

避雷器又叫過電壓保護器，是用來保護各種電氣設備免受雷擊過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓衝擊而損壞的一種電器。避雷器的類型主要有管型避雷器、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。
一、避雷器的結構、原理
1、管型避雷器

管型避雷器是一種保護間隙，是最簡單的避雷器。

1）結構

如上圖所示，管型避雷器主要由產氣管、內部間隙S1、外部間隙S2三部分組成。產氣管由纖維、有機玻璃或塑料等製成，其內部間隙裝在產氣管內，一個電極為棒形，另一個棒極為環形，外部間隙裝在管型避雷器與帶電的線路之間。

2）工作原理

當輸電線路遭到雷擊或發生感應雷時，大氣過電壓使管型避雷器的內部間隙和外部間隙擊穿，強大的雷電流通過接地裝置流入大地。但隨之而來的是電力係統的工頻續流，其值也很大。雷電流和工頻續流在管子內部間隙發生強烈的電弧，使產氣管內壁的產氣材料產生大量的氣體，在管內形成很大壓力，起到使氣體從環形電極的開口噴出的縱吹作用，從而使電弧電流過零時熄滅，因此不用切斷電路。這時，外部間隙的空氣恢複了絕緣，使管型避雷器與係統隔離，恢複係統的正常運行。

2、閥型避雷器

閥型避雷器是一種能釋放雷電或電力係統操作過電壓能量，保護電氣設備免受瞬時過電壓危害，又能截斷續流，不致引起係統接地短路的電器裝置。

1）結構

如上圖所示，閥型避雷器主要由裝在密封瓷套中的火花間隙和非線形電阻閥片組成。單個火花間隙由數個圓盤形的銅質電極組成，每對間隙用0.5～1mm厚雲母墊圈隔開；普通閥型避雷器根據額定電壓的不同，由數個或數十個單個的火花間隙構成；非線形電阻閥片是用特殊碳化矽製成的餅狀元件，其顆粒相互接觸，但其接觸麵不大於顆粒表麵的1/10，它的電阻隨著通過電流的不同在很大範圍內變化。

2）工作原理

閥型避雷器的火花間隙承受工頻電壓時是一個高阻值電阻，類似關閉的閥門，使工頻電流很難通過；在遇到雷擊過電壓、內部過電壓衝擊時，又變成一個低阻值電阻，類似閥門開啟，使衝擊電流很容易通過；雷電流過去後，工頻電流又使閥形電阻片呈現很高的電阻，類似閥門關閉。此時火花間隙迅速阻斷電流。

3、氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器又稱金屬氧化物避雷器、壓敏避雷器，具有良好保護性能。

1）結構

如上圖所示，氧化鋅避雷器的主要元件是氧化鋅閥片，它由金屬氧化物（主要是氧化鋅）製成。內絕緣杆用來固定一組串聯的氧化鋅閥片。壓力彈簧用來壓緊串聯的氧化鋅閥片，使之有良好的電接觸。

2）工作原理

氧化鋅閥片利用氧化鋅良好的非線性伏安特性，在正常工頻電壓下呈現極大的電阻，使流過避雷器的電流極小；當過電壓作用時，電阻急劇下降，泄放過電壓的能量，達到保護的效果。這種避雷器和傳統避雷器的差異是它沒有放電間隙，利用氧化鋅的非線性特性起到泄流和開斷的作用。

二、避雷器的防雷原理

避雷器是變電所保護電力設備免遭雷電衝擊波襲擊的設備。工頻額定電壓時，兩極間呈絕緣狀態而不導通。當線路侵入雷電衝擊過電壓，並達到避雷器動作電壓時，避雷器導通釋放電荷，並將雷電流經過接地裝置泄入大地，使雷電壓幅值限製在被保護設備雷電衝擊水平以下而對電氣設備進行保護。

三、避雷器的用途
1、管型避雷器
1）纖維管式避雷器GXW
用於變電所進線和線路絕緣弱點保護。
2）無續流管式避雷器GSW
用於變電所進線和線路絕緣弱點保護及6kV、10kV交流配電係統電氣設備的保護。
2、閥型避雷器
1）碳化矽避雷器
（1）低壓型普通閥式避雷器FS
用於低壓網絡保護交流電氣設備、電表和配電變壓器的低壓繞組。
（2）配電型普通閥式避雷器FS
用於6kV、10kV交流配電係統保護配電變壓器和電纜頭。
（3）電站型普通閥式避雷器FZ
用於保護3～220kV交流係統電站設備。
（4）旋轉電機用磁吹閥式避雷器FCD
用於保護交流旋轉電機。
（5）電站型磁吹閥式避雷器FCZ
用於保護35～500kV交流係統電站設備。
（6）線路型磁吹閥式避雷器FCⅩ
用於保護330kv及以上交流係統線路設備。
（7）直流磁吹閥式避雷器FCL
用於保護直流係統電氣設備。
2）氧化鋅避雷器
（1）低壓型氧化鋅避雷器Y
用於低壓網絡保護交流電氣設備、電表和配電變壓器的低壓繞組。
（2）配電型氧化鋅避雷器Y
用於6kV、10kV交流配電係統保護配電變壓器和電纜頭。
（3）旋轉電機用氧化鋅避雷器Y
用於保護交流旋轉電機。
（4）電站型氧化鋅避雷器Y
用於保護3～500kV交流係統電站設備。
（5）中性點保護用氧化鋅避雷器Y
用於電機、變壓器的中性點保護
（6）直流氧化鋅避雷器YL
用於保護直流係統電氣設備。