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防雷器

防雷器 ，又稱避雷器、浪涌保護器、電涌保護器、過電壓保護器等，主要包括電源防雷器和信號防雷器（北京光電恒通科技有限責任公司），防雷器是通過現代電學以及其它技術來防止被雷擊中的設備。避雷器中的雷電能量吸收，主要是氧化鋅壓敏電阻和氣體放電管。

1歷史

**原始的防雷器是羊角形間隙，出現于19世紀末期，用于架空輸電線路，防止雷擊損壞設備絕緣而造成停電，故稱“防雷器”。20世紀20年代，出現了鋁防雷器，氧化膜防雷器和丸式防雷器。30年代出現了管式防雷器。50年代出現了碳化硅防雷器。70年代又出現了金屬氧化物防雷器。現代高壓防雷器，不僅用于限制電力系統中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統操作產生的過電壓。

2組成

防雷器包括：電源防雷器和信號防雷器，以及天饋防雷器。防雷器也命名為：避雷器，浪涌保護器，電涌保護器，簡稱SPD。在信息時代，電腦網絡和通訊設備越來越精密，而雷電以及大型電氣設備的瞬間過電壓會越來越頻繁的通過電源、天線、無線電信號收發設備等線路侵入室內電氣設備和網絡設備，造成設備或元器件損壞，人員傷亡，傳輸或儲存的數據受到干擾或丟失，甚至使電子設備產生誤動作或暫時癱瘓、系統停頓，數據傳輸中斷，局域網乃至廣域網遭到破壞。其危害觸目驚心，間接損失一般遠遠大于直接經濟損失。防雷器就是依據現代電學以及其它技術集成、制造的過電壓和過電流嵌位設備。

3工作原理

1．管式避雷器，其基本工作原理是內間隙（又稱滅弧間隙）置于產氣材料制成的滅弧管內，外間隙將管子與電網隔開。雷電過電壓使內外間隙放電，內間隙電弧高溫使產氣材料產生氣體，管內氣壓迅速增加，高壓氣體從噴口噴出滅弧。管式避雷器具有較大的沖擊通流能力，可用在雷電流幅值很大的地方。但管式避雷器放電電壓較高且分散性大，動作時產生截波，保護性能較差。主要用于變電所、發電廠的進線保護和線路絕緣弱點的保護。

2．碳化硅避雷器，其基本工作原理是疊裝于密封瓷套內的火花間隙和碳化硅閥片（電壓等級高的避雷器產品具有多節瓷套）。火花間隙的主要作用是平時將閥片與帶電導體隔離，在過電壓時放電和切斷電源供給的續流。碳化硅避雷器的火花間隙由許多間隙串聯組成，放電分散性小，伏秒特性平坦，滅弧性能好。碳化硅閥片是以電工碳化硅為主體，與結合劑混合后，經壓形、燒結而成的非線性電阻體，呈圓餅狀。碳化硅閥片的主要作用是吸收過電壓能量，利用其電阻的非線性（高電壓大電流下電阻值大幅度下降）限制放電電流通過自身的壓降（稱殘壓）和限制續流幅值，與火花間隙協同作用熄滅續流電弧。碳化硅避雷器按結構不同，又分為普通閥式和磁吹閥式兩類。后者利用磁場驅動電弧來提高滅弧性能，從而具有更好的保護性能。碳化硅避雷器保護性能好，廣泛用于交、直流系統，保護發電、變電設備的絕緣。

3．金屬氧化物避雷器，其基本工作原理是密封在瓷套內的氧化鋅閥片。氧化鋅閥片是以ZnO為基體,添加少量的 Bi2O3、MnO2、Sb2O3、Co3O3、Cr2O3等制成的非線性電阻體，具有比碳化硅好得多的非線性伏安特性，在持續工作電壓下僅流過微安級的泄漏電流，動作后無續流。因此金屬氧化鋅避雷器不需要火花間隙，從而使結構簡化，并具有動作響應快、耐多重雷電過電壓或操作過電壓作用、能量吸收能力大、耐污穢性能好等優點。由于金屬氧化鋅避雷器保護性能優于碳化硅避雷器，已在逐步取代碳化硅避雷器，廣泛用于交、直流系統，保護發電、變電設備的絕緣，尤其適合于中性點有效接地(見電力系統中性點接地方式)的110千伏及以上電網。

4基本特點

防雷器，也叫浪涌保護器，是一種為各種電子設備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護的電子裝置。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時，浪涌保護器能在極短的時間內導通分流，從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。

防雷器基本特點有：

1、保護通流量大，殘壓極低，響應時間快；

2、采用**新滅弧技術，徹底避免火災；

3、采用溫控保護電路，內置熱保護；

4、帶有電源狀態指示，指示浪涌保護器工作狀態；

5、結構嚴謹，工作穩定可靠。

5性能特點

l 　單相一體化電源防雷箱采用共模、差模全保護模式

l 　單相一體化電源防雷箱采用多級壓敏嵌位并聯技術

l 　單相一體化電源防雷箱采用通流量大殘壓低、響應時間快

l 　單相一體化電源防雷箱采用帶負載過流、過熱、失效分離裝置

l 　單相一體化電源防雷箱的

6作用特點

防雷器的作用是用來保護電力系統中各種電器設備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓沖擊而損壞的一種電器。防雷器的類型主要有保護間隙、閥型防雷器和氧化鋅防雷器。保護間隙主要用于限制大氣過電壓，一般用于配電系統、線路和變電所進線段保護。閥型防雷器與氧化鋅防雷器用于變電所和發電廠的保護，在500KV及以下系統主要用于限制大氣過電壓，在超高壓系統中還將用來限制內過電壓或作內過電壓的后備保護。

7主要分類

防雷器有高壓和低壓防雷器之分，本節介紹的是低壓配電系統中的防雷器（電涌保護器SPD）

⒈ 電涌保護器的種類名目繁多的防雷器在中國的市場上已經超過了上百種，如何對不同品牌、不同型號的防雷器進行分類也許就擺在我們面前。

從組合結構分；現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

按照其保護性質有可以分為：開路式避雷器、短路式避雷器或開關型、限壓型；

按照工作狀態（安裝形式）又可分為：并聯避雷器和串聯式避雷器。

⒉ 避雷器的結構及特性

⒉1.1 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，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。

優點：放電能力強，通流量大（可以達到100KA）漏電流小

熱穩定性好

缺點：殘壓高，反映時間慢，存在續流

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。放電電極的生產主要還是集中在國外一些避雷器生產企業，，電極的主要成分是鎢金屬的合金。

工程應用：該種結構的避雷器主要應用在電源系統做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。

⒉1.2 密閉式間隙避雷器

現在國內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放電，每層放電間隙相互絕緣，這種疊層技術不僅解決了續流問題而且是逐層放電，無形中增大了產品自身的通流能力。

優點：放電電流大 測試**大50KA（實際測量值）漏電流小

無續流 無電弧外瀉 熱穩定性好

缺點：殘壓高，反映時間慢

工藝特點：石墨為主要材料，產品內采用全銅包被解決了避雷器在放電時的散熱問題，不存在后續電流問題，**大的特點是沒有電弧的產生，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。根據型號的不同該種產品適合與各種配電制式。

⒉2 放電管類避雷器

⒉2.1 開放式放電管避雷器

開放式放電管避雷器，實質與開放式間隙避雷器是一樣的產品，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 有續流 產品一致性差反映時間慢

⒉2.2 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極兩種結構。

優點：體積小（氣體管可以很小）通流量大 無電弧

缺點：產品一致性差（啟動電壓、殘壓）有續流殘壓較高

工藝特點：空氣放電管還是屬于開放式產品，在工作時不保證**沒有點火花從排壓孔噴出，氣體放電管是密封結構，一般有2極和3極良種結構形式，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氣壓生高器件爆裂。工程應用：一般空氣放電管現在很少應用，而氣體放電管現今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。

⒉3 氧化鋅電阻類避雷器

⒉3.1 單片壓敏電阻避雷器

單片壓敏電阻避雷器是80年代由日本**先發明使用。直到現在，單片敏電阻的使用率也是避雷器中**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，當電壓出現波動達到壓敏電阻的啟動電壓時壓敏電阻迅速呈現低阻態，將電壓限制在一定范圍三相電源防雷器

內。

⒉3.2 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**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。多片壓敏電阻的產生從根本上解決了壓敏電阻通流量的問題。

優點：通流容量大，殘壓較低，反應時間較快（≤25ns），

無跟隨電流（續流）

缺點：漏電流較大，老化速度快。熱穩定一般

工藝特點：多數采用積木結構。

工程應用：根據結構不同，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品存在燃燒現象，所以在產品選型時應注意廠家使用的外殼材料。

⒉4 抑制二極管類防雷器

抑制二極管類防雷產品主要是網絡等信號避雷產品中大量的應用，主要采用的器件有P*KE（雪崩管）等系列等產品。工作原理是基于PN結反向擊穿保護。

優點：殘壓低 動作精度高 反應時間快無續流 體積小

缺點：通流量小2.5 壓敏電阻/氣體放電管組合類

⒉5.1 簡單組合避雷器

組合式避雷器典型結構是N-PE結構形式，這種避雷器與單一結構的避雷器相比，綜合了兩種不同產品的優點，而減少了單一器件的缺點。

優點：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使用。

⒉5.2 復雜型組合式避雷器

這種避雷器充分發揮各種元器件的優點，在結構上一般使用數量較多的壓敏電阻和氣體放電管。這種結構的避雷器一般具有較高的通流能力，且殘壓較低。行業內也稱這種結構的避雷器為一體化避雷器。

優點：通流量大 反映時間快 殘壓低無續流 熱穩定性好

缺點：無聲音報警 無計數器

工藝特點：一體化避雷器的電路結構緊湊，充分發揮了氧化鋅電阻反映時間快的特點，有結合了氣體放電管具有較高通流能力的優點。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構使避雷器的使用壽命大大提高。

工程應用：

一體化避雷器根據型號的不同廣泛應用與B、C、D各種安裝環境。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規定B、C、D模塊化避雷器三級間的**短距離在10M以上）