開關型電涌保護器要能夠在低壓配電系統安全運行，首先要選擇滿足運行技術條件的核心元器件。目前市場上使用的開關型電涌保護器主要元器件有三種：大通流陶瓷氣體放電管、金屬間隙、石墨間隙。
(1) 采用大通流陶瓷氣體放電管制作的開關型電涌保護器，由于放電管的弧光壓降比較低，一般都無法切斷續流。盡管有人采用多個放電管串聯，提高弧光壓降，目前也只在 150V 左右，這樣，對于交流系統在電壓過零點的時候，是可以切斷續流的，但是，如果是直流系統，則續流還是無法切斷。圖 1 是放電管在線沖擊的電網波形圖。
從圖 1 可以看出，當放電管動作時，由于續流無法切斷，造成空開跳閘。
(2) 采用空氣間隙制作的開關型電涌保護器，電極是采用特殊金屬材料制作的，將兩個電極的中間距離調整一個適當值，當電極兩端的電壓達到某個電壓值時，電極間的空氣發生擊穿，使高壓通過弧光放電把過電壓泄放到大地。電涌保護器盡管采用了磁吹的方式進行滅弧處理，這種方式只有在電源容量比較小、電源內阻大的情況下才有能夠滅弧。但該電涌保護器一般都安裝在電源的第一級，由于電源的能量很大，電涌保護器一般都會產生很大的續流，有時甚至會向外噴火，易造成爆炸和燃燒事故。在線沖擊的電網波形也如圖 1 所示。
(3) 采用石墨間隙制作的開關型電涌保護器是在絕緣殼體內嵌入多層石墨電極，在石墨電極之間隔出空氣間隙，從兩端引出金屬電極制作的間隙電涌保護器。石墨間隙電涌保護器具有通流能力較強、啟動電壓低（≤2000V）、殘壓低、無續流等特點。石墨間隙電涌保護器雖然具備上述的優點，但對石墨電極的加工制作的工藝要求很高，如果處理不好，當承受較大雷電流沖擊時，將會發生石墨電極斷裂和石墨層脫落的現象，造成電涌保護器炸裂或短路，發生電涌保護器失效和電源短路事故。另外，電涌保護器空氣間隙的擊穿電壓也會隨著環境溫度的變化發生改變。在線沖擊的電網波形也如圖 1 所示。
從上面三組試驗情況來看，除了材料自身原因外，造成電網事故的主要原因就是電涌保護器動作以后，由于弧光電壓比較低，致使工頻電流通過電涌保護器對地泄放，發生電涌保護器的燃燒、爆炸和電網跳閘等事故。因此，我們可以這樣認為：開關型電涌保護器要想在交流電網上使用，就必須解決電涌保護器的續流問題，而解決續流的關鍵，就是如何提高電涌保護器的弧光電壓。然而，提高弧光電壓的關鍵就是看所選用的元器件自身能否滿足技術要求。
3 開關型電涌保護器的元器件選擇
既然確定了元器件是實現開關型電涌保護器無續流的關鍵，我們不妨從元器件的選擇入手。與國內放電管制造商經過近一年時間的努力，設計研發了一種新型放電管—疊層放電管，該產品采用特殊工藝制造，是在一個封閉磁環內同時加工成三個氣體放電管，具有通流能力強（8/20μs 波形 100kA，10/350μs 波形 50kA）、弧光低壓高（≥350V）、電氣性能穩定等特點。通過大量試驗和分析，我們可以看到以下結果。
3.1疊層放電管的大通流沖擊試驗結果
通過對疊層放電管實施 8/20μs 波形 50-100kA，10/350μs 波形 25-50kA（國家檢測中心）沖擊試驗。在科通實驗室用 8/20μs 波形試驗臺進行 50kA、100kA 沖擊，經過 5 次 25kA、2 次 50kA 沖擊后；國家防雷產品檢測中心用 10/350μs 波形試驗臺進行 25kA、50kA 沖擊，經過 5 次 25kA、2 次 50kA 沖擊后，疊層放電管沒有發生炸裂和短路的現象。由此可見，疊層放電管在通流能力方面是可以滿足設計要求的。圖 2、圖 3 是沖擊試驗的波形圖。
3.2 疊層放電管的在線沖擊試驗結果
疊層放電管的在線沖擊試驗是在國家防雷產品檢測中心進行的，采用的是 8/20μs 波形 25kA 沖擊加工頻電流 1500A，經過連續變換相位從 0~360 度施加沖擊電壓，疊層放電管始終沒有續流產生，圖 4、圖 5 是疊層放電管的在線沖擊試驗波形：
從圖 4、圖 5 的波形圖上我們可以清楚的看到，當疊層放電管受到雷電流沖擊時，在交流電網正弦波上明顯變化的波形，但是只在一瞬間電網就恢復了正常。這說明當疊層放電管動作時，對電網完全沒有產生影響。
3.3 疊層放電管在實際應用中的問題
疊層放電管盡管在耐沖擊能力和無續流方面滿足了產品的應用要求，但是，在實際使用時，由于疊層放電管的沖擊點火電壓比較高，如果單獨使用可能會出現發生雷擊時不動作。以 220V 電源系統使用的疊層放電管為例：該放電管的直流擊穿電壓在 2500V 左右，采用 1.2/50μs 波形 6kV 沖擊時，沖擊點火電壓為 4600V 左右；采用 8/20μs 波形 10kA 沖擊時，沖擊點火電壓為 2700V 左右。圖 6、圖 7 為試驗波形圖。
從以上分析來看，單獨采用疊層放電管制作開關型電涌保護器是存在問題的，如何使用疊層放電管制造出性能優良的開關型電涌保護器，在下面做簡單的介紹。
4 新型開關型電涌保護器的制作
既然單獨采用疊層放電管制作開關型電涌保護器存在點火電源過高的問題，就從疊層放電管的點火電路入手，解決疊層放電管的點火問題。以下是兩種通過試驗證明可行的點火電路：
4.1 采用電子點火電路
在疊層放電管的中間引出點火電極，然后將點火電路的三個接點分別連接到疊層放電管的上下電極和點火電極上，具體電路如圖 8 所示。
當雷擊高電壓從接點 1 侵入進來以后，在 G1 兩端的電感上產生了較高的感應電勢，然后在互感器的高壓端產生一個更高的感應電壓將疊層放電管的其中 2-3 層擊穿，在利用 Rv1 上的殘壓將疊層放電管其他未擊穿的層次擊穿，從而使得整個疊層放電管導通，對地瀉放雷電電流。當工頻電流從接點 1 引入進來時，由 Rv1 進行阻斷，避免點火電路被燒壞。
使用電子點火裝置以后，可以準確地控制和調整疊層放電管的啟動電壓，可靠地保護后續設備。點火電路需要根據在不同電壓等級的電網使用進行不同的設計，并且需要精選元件進行制作，確保點火電路在遭受雷擊時不被損壞。圖 9 和圖 10 是疊層放電管沒有采用點火電路和采用點火電路在 1.2/50 μs、6kV 沖擊下的試驗波形。
圖 11 和圖 12 是疊層放電管沒有采用點火電路和采用點火電路在 8/20μs 20kA 沖擊下的試驗波形。
根據以上試驗進行分析，不帶點火電路的疊層放電管的沖擊點火電壓比帶點火電路的疊層放電管的沖擊點火電壓高出 2 倍以上。由此可見，采用點火電路以后，可以大大降低疊層放電管的點火電壓，從而滿足實際使用的條件。
4.2 采用 MOV 直接點火
選用合適電壓等級和通流能力的 MOV，根據不同電網的實際要求與疊層放電管進行并接也同樣可以實現疊層放電管的低點火電壓啟動。由于采用 MOV 直接點火的方式比較簡單，在這里就不做詳細介紹。只是在 MOV 的選型上，特別要注意啟動電壓、通流容量與實際使用的電路需要良好的配合，否則，將會導致開關型電涌保護器的故障和失效。
5? 新型開關型電涌保護器與 MOV 的配合使用
目前，開關型電涌保護器主要應用在配電系統的前端進行保護，盡管開關型電涌保護器具有通流能力強、殘壓低等優點，但是，開關型電涌保護器的響應時間比限壓型電涌保護器慢很多，所以，許多國外品牌的開關型電涌保護器都采用了與 MOV 配合使用的模式，通稱為 B+C 型電涌保護器。我們通過試驗對此進行了驗證。圖 13 和圖 14 示出試驗波形圖。
以上試驗波形圖來看，用 8/20μs 20kA 單獨沖擊開關型電涌保護器時（見圖 13），在波頭前沿大約有 100~200ns 的響應時間間隔，這就是陶瓷氣體放電管的響應特性。當開關型電涌保護器與 MOV 配合使用時，就可以把兩者的優點充分體現出來（如圖 14 所示）。沖擊的波頭由 MOV 響應，后續的電流能量由開關型電涌保護器充分進行釋放，得到良好的保護效果。
6 結論
通過以上的試驗分析，認為只要徹底解決開關型電涌保護器的續流問題，就可以使其在低壓系統防雷中起到良好的保護作用。因為產品目前還缺乏實際應用的案例，單靠試驗數據還可能會出現一些問題，所以特地編寫此文章供大家分析討論，希望能夠得到專家們的寶貴意見。