避雷器有哪些常见类型？

避雷器是保护电力系统设备免受雷电过电压和操作过电压损害的关键设备，其核心功能是通过限制电压幅值和泄放多余能量来保障系统安全。根据工作原理、结构特点和应用场景，避雷器可分为以下常见类型：

一、按工作原理分类

1. 保护间隙（Spark Gap）

原理：由两个金属电极构成间隙，当过电压使间隙击穿时，形成短路通道泄放电流，随后通过熔断器或断路器切断故障。

特点：

结构简单、成本低，但灭弧能力弱，可能引发持续短路。

需配合自动重合闸装置使用，适用于低压系统或临时防护。

应用：早期用于低压配电系统，现逐渐被其他类型替代。

2. 管式避雷器（Expulsion Type Surge Arrester）

原理：由产气材料（如有机玻璃）制成的内间隙和外间隙组成。过电压时内外间隙击穿，产气材料受电弧高温分解产生气体，吹灭电弧并形成绝缘恢复。

特点：

灭弧能力强，但动作后需更换产气元件。

适用于输电线路的雷电过电压保护。

应用：多用于35kV及以下电压等级的线路保护。

3. 阀式避雷器（Silicon Carbide Arrester）

原理：以碳化硅（SiC）阀片为核心元件，其非线性电阻特性使阀片在正常电压下呈高阻态（限制电流），过电压时呈低阻态（泄放能量）。

特点：

结构分为普通阀式和磁吹阀式，后者通过磁场延长电弧停留时间，提高灭弧能力。

响应速度较慢，残压较高，逐渐被金属氧化物避雷器取代。

应用：曾广泛用于中压系统，现多用于对残压要求不高的场合。

4. 金属氧化物避雷器（MOA, Metal Oxide Surge Arrester）

原理：以氧化锌（ZnO）阀片为核心，其非线性系数极低（α≈0.01~0.04），在正常电压下几乎不导通，过电压时迅速变为低阻态，残压低且响应速度快。

特点：

无间隙设计，避免间隙击穿带来的能量损耗和老化问题。

通流容量大，抗污秽能力强，寿命长（可达20年以上）。

分为无间隙型和带串联间隙型（后者用于特高压系统以限制阀片压力）。

应用：广泛应用于各级电压等级（从低压到超高压）的电力系统，是当前主流避雷器类型。

二、按结构形式分类

1. 无间隙避雷器（Gapless Arrester）

结构：直接由氧化锌阀片串联组成，无外部间隙。

优点：响应速度快（纳秒级），残压低，保护性能优越。

缺点：长期承受系统电压可能导致阀片老化，需严格监控泄漏电流。

应用：适用于中压到超高压系统，如配电变压器、开关柜等设备的保护。

2. 带串联间隙避雷器（Gapped Arrester）

结构：在氧化锌阀片前串联空气间隙或固体间隙。

优点：间隙隔离系统电压，延长阀片寿命，适用于特高压或污染严重地区。

缺点：间隙击穿可能产生截波，对设备绝缘造成威胁。

应用：多用于500kV及以上特高压线路或发电机保护。

3. 复合外套避雷器（Polymeric Housing Arrester）

结构：采用硅橡胶或乙丙橡胶等有机材料作为外套，替代传统瓷套。

优点：重量轻、抗污秽能力强、防爆性能好，适用于恶劣环境。

缺点：有机材料可能老化，需定期检查外套完整性。

应用：广泛用于户外配电设备和输电线路。

4. 可拆卸式避雷器（Detachable Arrester）

结构：模块化设计，阀片组可单独更换，便于维护。

优点：降低运维成本，提高设备可用性。

应用：适用于对可靠性要求高的场景，如数据中心、轨道交通等。

三、按应用场景分类

1. 电站型避雷器

用途：保护发电厂、变电站内的变压器、断路器等核心设备。

特点：额定电压高（如110kV、220kV），通流容量大，需承受持续操作过电压。

2. 配电型避雷器

用途：保护10kV及以下配电线路和设备（如配电变压器、电缆分支箱）。

特点：体积小、成本低，注重防爆和抗污秽性能。

3. 线路型避雷器

用途：直接安装在输电线路杆塔上，防止雷击断线或绝缘子闪络。

特点：需承受长期机械振动和恶劣天气，通常采用复合外套结构。

4. 发电机避雷器

用途：保护发电机定子绕组免受操作过电压损害。

特点：额定电压低（如6.3kV、10.5kV），但需承受高频操作过电压。

5. 电容器组避雷器

用途：限制电容器组投切时产生的操作过电压。

特点：需具备快速响应和多次通流能力。

四、特殊类型避雷器

1. 直流避雷器（DC Arrester）

用途：用于直流输电系统（如±800kV特高压直流工程）。

特点：需承受直流电压的持续作用，阀片配方和结构设计需优化以减少极化效应。

2. 轨道交通避雷器

用途：保护地铁、高铁的牵引供电系统（如27.5kV接触网）。

特点：需适应频繁的弓网离线电弧和操作过电压。

3. 风电避雷器

用途：保护风力发电机组（如叶片、齿轮箱、发电机）免受雷击损害。

特点：需具备抗振动、耐盐雾等特性，通常采用复合外套结构。

五、选型原则

额定电压：需与系统标称电压匹配，并考虑暂时过电压水平。

残压：避雷器动作时的电压峰值，应低于被保护设备的绝缘水平。

通流容量：根据系统可能出现的电压能量选择。

环境适应性：根据安装地点（如高海拔、污秽、腐蚀）选择合适外套材料。

通过合理选型和定期维护，避雷器可有效延长电力系统设备寿命，减少雷击和过电压事故，保障电网安全稳定运行。