管型避雷器工作原理

管型避雷器利用产气材料在电弧高温下产生的大量高压气体来熄灭工频续流电弧，其结构如图1所示。它有一个由产气材料制成的管子，常用来制作产气管的材料有纤维纸板、硬橡胶、乙烯塑料和有机玻璃等。在产气管内的间隙称为内间隙或灭弧间隙，其电极一个为棒形电极，另一个为环形电极。由于产气管的制作材料不能长时间承受高电压的作用，为了把产气管和工作电压隔离开，避免产气管被流经管子的工频泄漏电流烧坏，管型避雷器还装设了一个外间隙，它位于大气中，与内间隙串联。雷击时内外间隙均被击穿，雷电流经间隙流入大地，过电压消失后，在工频电压作用下，间隙中流过工频续流，其值为管型避雷器安装处的短路电流，工频续流电弧的高温使管内产气材料分解出大量气体，管内压力升高，气体在高压力作用下由环形电极的开口孔喷出，进行强烈的吹弧，从而使工频续流在第一次过零时就被切断，其灭弧能力比保护间隙大为提高。

图1 管型避雷器结构图

1-产气管；2-棒形电极；3-环形电极；4-工作母线；S1-内间隙；S2-外间隙

管型避雷器一般都规定了切断工频续流的上下限。因为续流太大，则产气过多，会使管子炸裂；续流太小，则产气过少，电弧难以熄灭。理想的管塑避雷器允许切断的电流上限应尽可能高，而电流下限则应尽量低，但实际上很难做到。管型避雷器每动作一次，都要消耗一部分产气材料，所以其动作次数也有一定的规定。

一般的管型避雷器是利用工频续流电弧产生的气体来灭弧的，为了进一步提高灭弧能力，出现了一种利用雷电流电弧产生的气体来灭弧的管型避雷器。这种避雷器的两个电极之间有一个紧靠产气管内壁的产气芯棒，雷电过电压作用时，沿芯棒与管壁的间隙发生放电，由于缝隙狭小，电弧与产气材料紧密接触，产气多且压力大，这样不但提高了灭弧能力，还可以减少产气材料的消耗，延长其寿命。

管型避雷器伏秒特性陡，放电分散性大，与冲击放电伏秒特性较平坦的变压器等设备不易配合，而且动作后工作母线直接接地产生截波，对绕组的匝间绝缘不利，因此不宜用来保护有绕组的高压设备，只能用作线路弱绝缘保护和变电站的进线段保护。管型避雷器常用的有PT型纤维胶木管和PTB型塑料管两种。

与保护间隙的相比，管型避雷器较强的灭弧能力。管型避雷器的原理结构如图2所示，由两个间隙串联组成。一个间隙S1装在产气管内，称为内间隙，另一个间隙S2装在产气管外，称为外间隙。外间隙的作用是使产气管在正常运行时与工频电压隔离。产气管用纤维、塑料或橡胶等在电弧高温下易于气化的有机材料制成。当雷电冲击波入侵时，间隙S1与S2均被击穿，使雷电流泻人大地，冲击电流消失后，在工频续流电弧的高温作用下，产气管内分解出大量气体，形成数十甚至上百个大气压力。高压气体从环形电极孔急速喷出，使工频电弧熄灭。