110kV变压器中性点的避雷器和保护间隙通常采用并联的方式进行配合，这套组合主要用于保护变压器中性点的绝缘，特别是在变压器中性点采用分级绝缘（即中性点的绝缘水平低于线端）的情况下。

一、保护间隙和避雷器的各自特点

避雷器和保护间隙在功能上各有侧重，通过并联实现优势互补：

⚡保护间隙：主要承担工频过电压保护（单相接地短路）

工作原理：当变压器中性点对地的电压升高到某一设定值（即间隙的击穿电压）时，间隙间的空气会被击穿，形成短路通道，将过电压直接引入大地，从而钳制中性点的电位。

优点：结构简单、成本低、通流容量大，在工频和操作过电压下表现稳定。

缺点：动作后会产生截波，对变压器绝缘不利；灭弧能力相对较弱；放电分散性较大。

工频：作用时间长（毫秒级），间隙击穿需要一定的时间积累（放电时延），所以工频击穿电压较低。

雷电：作用时间极短（微秒级），电压上升极快，电子来不及复合，击穿电压很高。

同一个间隙，其雷电冲击击穿电压通常是工频击穿电压的1.5~2倍。

🛡️避雷器（多为氧化锌）：主要承担雷电过电压保护

工作原理：在正常电压下，它呈高阻态，相当于断路。当遇到陡波前、高幅值的雷电过电压时，它会瞬间变为低阻态，将雷电流迅速泄放到大地，并将电压限制在很低的残压水平。过电压消失后，它又能自动恢复到高阻态。

优点：伏秒特性平坦，动作精准，放电分散性小，无续流，保护特性优异。

缺点：长时间承受工频过电压可能会导致热崩溃，甚至爆炸；不能防护长时间的工频过电压。

二、理想的分工配合方式

避雷器和保护间隙在同一系统接入点上如何实现不同场景过电压下的明确分工，理想的分工如下：

雷电过电压下：避雷器动作，间隙不动作：

雷电过电压特点是波头陡（上升速度快）、幅值高、持续时间极短（微秒级）。雷电波袭来，电压在几微秒内冲到很高。避雷器极快响应（纳秒级），电阻瞬间变小，开始导通，将雷电流泄放到大地。避雷器动作后，会将电压限制（钳位）在它自身的“残压”水平。这个残压值被设计得低于保护间隙的击穿电压。

避雷器残压＜保护间隙雷电波击穿电压

因此，间隙两端的电压还没高到能把空气击穿的程度，雷电就被避雷器泄放完了，间隙自然不动作。

工频过电压下：间隙动作，避雷器不动作

系统发生接地故障，在110或220kV叠加中性点“失地”，变压器中性点电压升高，但上升速度慢，持续时间长。保护间隙在工频电压的持续作用下，空气被加热、电离，最终击穿。

避雷器一开始也会导通，试图限制电压。间隙一旦击穿，就形成了一条低电阻的“短路通道”，分流了大部分工频电流，从而旁路了避雷器，避雷器导通截止，保护避雷器不被烧坏。

三、实际设备的选型配合和动作过程

110kV变压器中性点（一般绝缘等级60kV、工频1min耐压140kV、雷电波冲击耐压325kV），配置中性点避雷器和保护间隙为：

避雷器：一般型号YH1.5W-72/186，该避雷器持续运行电压58kV（可持续运行）、额定电压72kV（接近放电电压）、残压186kV；

保护间隙：配套110kV变压器中性点棒间隙的距离设定在110mm棒-棒间隙，工频击穿电压约73~76kV，50%雷电冲击放电电压约为125~135kV。

实际设备的选型下的配合：

 工频过电压下：系统正常运行最大工频过电压63.5kV<间隙工频击穿电压73kV、避雷器额定电压72kV<变压器中性点工频耐受电压140kV。

间隙的工频击穿电压应高于63.5kV，防止在普通单相接地时误动（避免不必要的跳闸）。但在出现更高过电压（如非全相运行、谐振，电压可能升至 75~80kV）时，间隙必须动作，以保护避雷器不热崩溃。

雷电过电压下：一般强度雷电，避雷器先动作；极端高强度雷电，间隙先动作；

间隙雷电冲击击穿电压130kV <避雷器残压186kV<变压器雷电冲击耐受电压325kV

场景A：一般强度的雷击（峰值约150kV~170kV）

t = 0 ~ 0.5μs：电压快速上升。电压经过90kV（避雷器起始动作点）：避雷器瞬间开始导通，泄放电流。

电压经过130kV（间隙标称击穿点）：间隙感受到了高电压，但是空气电离需要时间，间隙还在“酝酿”中，尚未击穿。

t = 0.6 ~ 1.0μs：由于避雷器已经在泄流，强行把电压钳位在了160kV左右（还没到186kV，因为电流未到额定值）。

此时，虽然电压（160kV）>间隙标称值（130kV），但因为作用时间太短（才过了0.5微秒），间隙内部的流注还没来得及发展成贯穿通道。

t = 1.2μs (波峰)：雷电波能量开始被避雷器泄放殆尽，电压开始下降。

间隙未形成击穿，间隙不动作。

结果：避雷器先动作，间隙不动作

场景B：极端超强雷击（峰值可能达300kV+）

t = 0 ~ 0.2μs：电压极陡峭地上升。电压瞬间冲破130kV，直逼200kV。避雷器拼命导通，但雷电流太大（比如50kA），避雷器的残压被抬高到200kV。

t = 0.3μs：此时候电压极高（200kV >> 130kV）。极高的电场强度会极大缩短空气的电离时间（放电时延变得极短，可能只需0.1微秒），间隙瞬间击穿。

结果：间隙抢先动作，将电压直接拉低至0（接地），此时避雷器被旁路。