01
避雷器的參考電壓
對于任何類型的避雷器而言，所有國家的設計師們總是力圖從下面三個方面努力，來探求一種最佳的避雷器特性，它們是；
1）在系統正常工作電壓以上的某個電壓值導通
2）在過電壓作用期間，在它上面的電壓值變化很小
3）在過電壓低于某個電壓值時導通終止。
從上面的三點看，避雷器的導通特性占了兩點，所以導通特性是避雷器的最重要和最首要的特性，如果這個特性不好，其它均免談。
碳化硅避雷器的導通靠間隙，即過電壓超過間隙的擊穿電壓時，間隙馬上放電，所以碳化硅避雷器的放電特性很重要。
氧化鋅避雷器沒有間隙，因為它的非線性特性好，所以不需要間隙，因此氧化鋅避雷器沒有放電特性。
那么我們馬上就要問：氧化鋅避雷器是靠什么來導通的呢？簡單地說，是靠它優異的非線性導通的。
什么是非線性？非線性反映在紙上就是一條曲線（線性反映在紙上是一條直線），既然是曲線，則一定在某處要拐彎，所以曲線至少存在一個拐點，這個拐點對應的電壓就是氧化鋅的導通電壓。
日本標準干脆就把這個拐點電壓稱為避雷器的起始動作電壓，而IEC標準則把它稱為工頻參考電壓，細究起來，IEC的這個名稱并不好，有些故弄玄虛，而起始動作電壓的名稱很直接，就是避雷器的導通電壓之意，這個起名人一定是一個體察民情的人。
因為只有在系統正常工作電壓以上的某個電壓值避雷器才允許導通，所以這個導通電壓（即工頻參考電壓）應該大于系統的正常工作電壓，即應該大于避雷器的持續運行電壓。又由于避雷器能夠耐受暫時的過電壓（即在暫時過電壓時避雷器不能導通），而避雷器的額定電壓與暫時過電壓相對應，所以這個咬口的工頻參考電壓還應該大于避雷器的額定電壓。
我們知道，避雷器實質上是一個電氣開關，正常電壓時它斷開，不讓送到千家萬戶的發電廠的電流隨隨便便地經過它旁路掉；在危險的過電壓時，避雷器該出手了，于是它關閉，讓危險的大電流引火燒身。從某種意義上說，非線性這條曲線的拐點也是一個開關，在拐點之前，它不釋放大電流，而在拐點之后，它把大電流釋放。
為什么IEC標準中要加上“參考”兩個字呢？部分原因是：非線性曲線的拐點電壓以及相應的拐點電流實際上很難精確地測量，因為氧化鋅避雷器的非線性特性是一條曲線而不是折線，對于折線而言有很明確的拐點，而曲線的拐彎處也是一小段曲線，所以很難確定到底是在哪一個點拐彎，而只能說：在一小段區域內曲線開始拐彎。何況在電氣的高壓測量中，還要受到周圍各種因素的影響，更增加了測量的誤差性，具體到氧化鋅避雷器，拐點電壓還要受到氧化鋅材料和加工工藝的影響，因此加上“參考”兩個字比較妥當。
此外，由于在拐彎點之前，即使出現暫時過電壓，避雷器也不能動作，所以拐點電壓可以表征避雷器的耐受短時工頻過電壓的能力，這種能力又與避雷器的壽命、熱穩定性有關，因此拐點電壓對確定產品的壽命、熱穩定性具有重要的參考意義，所以加上“參考”兩個字也有一定的必要。
最后我們來把在避雷器中接觸到的各種電壓按大小排一個順序：系統額定電壓（相電壓<線電壓）<避雷器持續運行電壓<避雷器額定電壓<避雷器參考電壓<避雷器的殘壓。
02
避雷器的通流能力
對于任何避雷器來講，它的主要參數有三個：殘壓、非線性系數和通流能力。
任何產品都有使用壽命問題，通流能力就是表征避雷器閥片能夠通過多大電流的能力，當然這些電流是雷電過電壓和操作過電壓產生的，這些過電壓把雷電的能量和電力系統中的能量用電流的形式傾瀉到避雷器的閥片上，看它能否能承受住。
在系統電壓較低時（220kV及以下），操作過電壓產生的能量大部分是很低的，避雷器的能量吸引能力（即通流能力）由雷電過電壓決定。又由于在220kV及以下的電力系統，通常在接地問題上和其它防雷措施上下的工夫不多，所以增加了避雷器對于雷電波的承受能力。
在試驗中，用什么方法來衡量避雷器對于雷電波的承受能力呢？一般地說，即用一定波形一定幅值的沖擊電流通過閥片數次而閥片不致破壞，這稱為沖擊通流能力試驗，我國現行標準規定該試驗的電流波形為4/10微秒。
這是因為如果雷落在變電站附近，則事故嚴重。經過計算表明：在最嚴重的時候，通過避雷器的雷電流可以在1-3微秒內達到最大值，幅值可達60kA。
所以試驗標準采用4/10微秒的沖擊電流波，幅值視避雷器的等級不同分別為10、25、60、100千安，施加次數為二次，這樣的波作用在避雷器上，持續的作用很短。
除上述試驗之外，避雷器還要做長持續時間通流能力試驗，一般又稱為方波通流能力試驗或2ms方波通流能力試驗。
這是因為通過避雷器的雷電流往往拖有比較長的尾巴，即在雷電流的主放電之后，常常伴隨一個幅值較低，但持續時間較長的電流，波形接近矩形波。
另一個原因是隨著超高壓輸電線路的發展，操作過電壓的危害日益嚴重，這種過電壓的波形也接近矩形波，我國標準規定方波的持續時間為2ms，幅值視避雷器的等級不同，分別為75、200、400、600、800~1000安，施加次數為3次1組，共6組18次。
03
避雷器的荷電率
首先我聲明，我不喜歡荷電率這個名稱，避雷器是外來物，所以荷電率是我國的學者翻譯過來的，我認為翻譯得不好。首先“荷電”就不符合我國的習慣，念起來咬口，理解起來也不易明白。
當然，避雷器中的所有其它術語都只針對一件事，比如額定電壓、持續運行電壓、殘壓、通流等等，而荷電率有“率”這個字，“率”就表示涉及兩個事情，而且這兩件事情要做除法，這就意味著荷電率這個概念應該比其它概念理解起來要困難一些。
我們先不管“荷電”這兩個字，先看看氧化鋅避雷器在系統中的運行特點，在敘述中偶爾插入“荷電”兩個字。
1）由于它不帶間隙，所以系統的工作電壓長期作用在氧化鋅閥片上
這是氧化鋅避雷器的特點，閥形避雷器有間隙，所以系統電壓不會作用在它上面，即碳化硅閥片正常運行時它不帶電，換句咬口的話說，就是它不荷電。反之，氧化鋅閥片（也稱為ZnO閥片，或ZnO電阻片，我們下面經常把這幾種說法交替使用，讓大家熟悉不同的說法）在正常運行時長期荷電，于是它會逐漸老化，甚至最終導致熱崩潰，這是決定氧化鋅避雷器壽命的主要因素。
老化還存在一個速度問題，實際表明，ZnO閥片的老化速度取決于長期作用的系統工作電壓，即取決于ZnO閥片的長期荷電，在這個意義上，我們可以說荷電與閥片的老化有關。而系統工作電壓與持續運行電壓相對應，所以荷電也與持續運行電壓有關，為了保證ZnO電阻的壽命，我們必須限制其持續運行電壓。
2）由于它不帶間隙，所以避雷器的導通是依靠其閥片的非線性曲線的拐點完成的。
ZnO避雷器什么時候才能不長期荷電呢？只有在其導通之后，而參考電壓與避雷器的拐點導通電壓相對應，所以，在這個意義上，我們可以說，參考電壓與避雷器脫離“荷電”有關。現在我們再來看荷電率的意義，它是持續運行電壓峰值與參考電壓的比值，而分子代表荷電，分母代表“不荷電”，又因為避雷器在持續運行電壓下不能導通，所以荷電率永遠小于1。
最后再談談荷電率的名稱，從上面我們看到，荷電實際就是加壓，對于中國人來講，加壓比荷電更易于接受，而持續運行電壓有“持續”兩個字，所以表示長期加壓。另外“率”表示兩者相比，所以荷電率的的含義是：沒有導通時長期加的電壓（該電壓相對比較小）與導通時的電壓（該電壓相對比較大）之比。
