在电涌保护领域,避雷器(也叫电涌保护器 SPD)主要分为两类 —— 限压型以及开关型,分类依据是核心元件的动作特性。这两种避雷器在工作原理、性能参数还有应用场景上,差异很根本。我们选对型号、做好配合,才能搭建起管用的防雷保护体系。
一、核心原理与工作特性的根本不同
这是两者最本质的区别,直接决定了它们所有的技术特性以及适用场景。
限压型避雷器
限压型避雷器的核心非线性元件是金属氧化物压敏电阻(MOV),这种元件的特性就是 “限压”—— 电阻值会跟着施加电压的变化而连续改变。
系统正常运行时,MOV 的电阻特别高,能达到兆欧级,几乎和开路没区别;要是出现过电压,它的电阻值会飞快下降,速度能达到纳秒级。它会一边把过电压能量泄放到地下,一边把被保护线路两端的电压 “钳位” 在一个相对固定的低水平上(这个电压叫残压)。只要电压回落到动作阈值以下,MOV 就会自行恢复成高阻状态。它的伏安特性曲线是连续且平滑的。
开关型避雷器
开关型避雷器的核心元件是气体放电管(GDT)或者间隙类结构,它的特性是 “开关”—— 只会呈现 “开路” 或者 “短路” 这两种完全不同的状态。
正常电压下,间隙里的气体能起到绝缘作用,器件电阻特别高;等过电压达到它的击穿电压,气体就会被快速电离,形成低阻抗通路,状态从 “开路” 一下子变成 “短路”,把过电压泄放掉。过电压消失后,系统的工频电压会形成 “续流”,开关型避雷器必须能在电流过零点时 “切断” 这份续流,重新恢复绝缘状态。它的伏安特性曲线会有一个明显的电压突降。
二、关键性能参数的对比
原理不一样,两者的性能也差得很明显。
响应时间
限压型避雷器响应特别快,一般在 25 到 100 纳秒之间。它依靠电子导电机理工作,响应速度差不多是瞬间的。
开关型避雷器响应要慢些,通常在 100 纳秒到微秒这个范围。气体电离、击穿都需要一点时间,所以会有一点点延迟。
残压(保护水平)
限压型避雷器有连续的钳位特性,残压相对较低并且平稳。这一点很关键,也是它能保护大多数现代电子设备的优势所在。
开关型避雷器击穿的瞬间,会产生一个较高的脉冲尖峰(这个叫火花击穿电压),击穿后会维持一个很低的弧光电压。不过它的初始击穿电压,通常比限压型避雷器的残压高。
通流容量
限压型避雷器的通流容量属于中等水平,单个模块的典型值大概在 20kA 到 100kA(8/20μs)之间。
开关型避雷器的通流容量特别大,轻松就能达到 100kA 以上,能承受直击雷这类超大的浪涌电流。
续流遮断能力
限压型避雷器没有续流问题。只要电压低于钳位值,MOV 就会自行恢复成高阻状态,能有效阻断工频续流。
开关型避雷器必须有强大的续流遮断能力。这是它设计的关键,也是难点 —— 要是不能可靠熄弧,就会造成电源短路事故。

三、典型应用场景与配合策略
有了上面这些特性,两者该用在什么地方就很清楚了。
开关型避雷器
开关型避雷器通流容量大,通常作为第一级保护(也就是粗保护),安装在建筑物的总配电房里,或者 LPZ0 区与 LPZ1 区的交界处。它的任务是泄放绝大部分直击雷或者感应雷电流,扛住最大的能量冲击。不过它的保护水平比较高,没法保护敏感的电子设备。
限压型避雷器
限压型避雷器残压低并且响应快,通常作为第二级或者第三级保护(也就是精细保护),安装在楼层配电箱里、设备前端,或者 LPZ1 区与 LPZ2 区的交界处。它的任务是把经过第一级保护后剩下的过电压,再进一步限制到设备能承受的安全水平。
在现在的多级防雷体系里,这两种避雷器经常一起工作,形成 “开关型(前级)+ 限压型(后级)” 的经典组合。要让它们实现能量匹配并且动作可靠,两级之间必须保证足够的退耦距离 —— 通常依靠线路电感或者专用退耦器来实现,这样才能确保开关型先动作泄放大电流,之后限压型再动作进行精细保护。
四、总结
总结一下,恩彼迈限压型避雷器就像一个反应快、控制准的 “精密调节阀”,恩彼迈开关型避雷器则像一个力气大、一击就见效的 “安全爆破膜”。搞懂它们 “限压” 与 “开关” 的本质区别,是我们进行科学分级电涌保护设计的基础,对保障从电力电源到信息系统的全面安全特别重要。
