避雷器并联在被保护设备或设施上,正常时处在不通的状态。出现雷击过电压时,击穿放电,切断过电压,发挥保护作用。过电压终止后,避雷器迅速恢复不通状态,恢复正常工作。避雷器主要用来保护电力设备和电力线路,也用作防止高电压侵入室内的安全措施。避雷器有保护间隙、管型避雷器和阀型避雷器之分,应用最多的是阀型避雷器。
阀型避雷器主要由瓷套、火花间隙和非线性电阻组成。瓷套是绝缘的,起支撑和密封作用。火花间隙是由多个间隙串联而成的。每个火花间隙由两个黄铜电极和一个云母垫圈组成。云母垫圈的厚度为0.5~1mm。由于电极间距离很小,其间电场比较均匀,间隙伏-秒特性较平,保护性能较好。非线性电阻又称电阻阀片。电阻阀片是直径为55~100mm的饼形元件,由金刚砂(SiC)颗粒烧结而成。非线性电阻的电阻值不是一个常数,而是随电流的变化而变化的:电流大时阻值很小,电流小时阻值很大。
在避雷器火花间隙上串联了非线性电阻之后,能遏止振荡,避免截波,又能限制残压不致过高。还有一点必须注意到,虽然雷电流通过非线性电阻只遇到很小的电阻,而尾随而来的工频续流比雷电流小得多,会遇到很大的电阻,这为火花间隙切断续流创造了良好的条件。这就是说,非线性电阻和间隙的作用类似一个阀门的作用:对于雷电流,阀门打开,使泄入地下;对于工频电流,阀门关闭,迅速切断之。其“阀型”之名就是由此而来的。
火花间隙相当于多个串联的大小相等的电容。由于各电极对地电容和高压部分电容不同,而且还受外界条件的影响,使得电压在各间隙上的分布是不均匀的,使避雷器的性能受到影响。为此,可将火花间隙分成若干组,每组火花间隙上并联适当的均压电阻。如果均压电阻值比间隙电容的容抗值小得多,则间隙上电压的分配决定于均压电阻的大小,可做到大体上是均匀的。电站用FZ10型阀型避雷器就是这种避雷器。
压敏阀型避雷器是一种新型的阀型避雷器,这种避雷器没有火花间隙,只有压敏电阻阀片。压敏电阻阀片是由氧化锌、氧化铋等金属氧化物烧结制成的多晶半导体陶瓷元件,具有极好的非线性伏安特性,其非线性系数α=0.05,已接近理想的阀体。在工频电压的作用下,电阻阀片呈现极大的电阻,使工频电流极小,以致无须火花间隙即可恢复正常状态。压敏电阻的通流能力很强,因此,压敏避雷器体积很小。压敏避雷器适用于高、低压电气设备的防雷保护。
