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四、阀型避雷器的消弧原理
防雷设备的构造与运行-阀型避雷器,避雷器在雷击放电后，应保证其火花间隙在半周波内将工频续流切断。避雷器的阀片在其zui大容许电压下能限制工频续流在额定值（一般为80安峰值）以下，以保证火花间隙的可靠消弧。火花间隙遮断续流的主要原理，是利用冷阴极附近介质强度的恢复特性。如图3—42所示，短弧的维持是依靠A范围内的自由电子放射和b，范围内的热电子放射来维持的。当电流通过零值时，间隙上的电压也经过零值，此时自由电子放射停止，处于阴极附近A范围内的绝缘强度迅速恢复，B范围内的去游离作用进行得相当慢。由于A范围占整个间隙空间的一个很大部分，间隙愈小，所占比例愈大，因此小间隙的消弧性能更好。图3—43表示单位火花间隙介质强度的增长情况。根据试验，每个短弧间隙都有约700伏的起始绝缘强度，所以一般避雷器均采用多间隙的结构。
避雷器间隙在熄灭额定续流时的熄弧比kr，系工频击穿电压与熄弧电压（也即zui大容许电压）的比值，为了保证间隙的可靠消弧，kr不应小于1.8（实际上FZ型避雷器的kr为2.3～2.4）。避雷器的zui大容许（熄弧）电压，由其安装处导线对地可能发生的zui大稳态电压决定，此电压一般考虑一相接地时其他两健全相的对地电压，它与安装地点的系统常数有关。
根据对称分量原理，当A相接地时，B、C相的电压标么值（以安装处的运行相电压为基准）分别为
式中Z0≈jx0为由接地点看出的系统零序阻抗；Z0≈jx1≈jx2，为系统正序阻抗；r0为接地点的零序电阻（它等于接地点电阻的3倍），当r0≈0时，uB=uc；如r0＞0,则uc＞uB。避雷器的zui大容许电压应按uc值来选择。图3—44中画出中性点接地系统中各种不同
及
的情况下，单相接地时无故障相对地电压与相电压的比值曲线。避雷器的特性在很大程度上决定于它的zui大容许电压，由于超高压电网的
比值的降低，有条件采用zui大容许电压被低（如70%zui高运行线电压）的避雷器，以获得更好的保护效果。但是对于远距离的超高压线路来说，往往可能产生较大的过电压，因此有时需采用80%以上的避雷器。为了保证工频续流不大于额定值，对中性点直接接地的系统，避雷器的zui大容许电压一般不应低于zui高运行线电压的75%；对中性点不直接接地系统，不应低于zui高运行接电压的100 %。
当线路电抗与避雷器内电阻的比值愈大时，则续流与电网电压的相角差（郎拔流通过零值瞬简的电压相角）愈大，遮断续流时，电网恢复电压升高速度就愈快，因此消弧就比较困难。根据分析，当
超过0.4时，续流与电压就不能维持，同相关系，消弧就不可靠。ICH系额定zui大续流（即相当于线路电抗为零时的续流）；IK3系避雷器安装点的接地短路电流。相角差
与
的关系如图3—45中曲线所示。由于电阻元件的非线性，a值愈小或ICH/IK3值下降，则续流波的尖峰越突出，同时电流趋于零的陡度愈缓慢，因此a值或ICH/IK3，值的下降，都有利于电弧的熄灭。
避雷器火花间隙的并联电阻，可使恢复电压的电场，平均分布在各个火花间隙之间，从而便于消弧。火花间隙绝缘强度的恢复，与通过续流的大小也有关系，续流大则间隙内电离分子较多，绝缘恢复较慢；反之则较快。
近年来为了进一步改善避雷器的冲击特性，以及提高避雷器限制内过电压的能力，各国都在研究如何提高间隙的灭弧能力。新型的间隙结构已经制造出来，例如：磁吹间隙和气吹间隙即是依靠电磁力或压缩空气来进行灭弧的。有关磁吹避雷器的结构和特性将在以后专门进行介绍。
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