最原始的避雷器是羊角形间隙，出现于19世纪末期，用于架空输电线路，防止雷击损坏设备绝缘而造成停电。20世纪20年代，出现了铝避雷器、氧化膜避雷器和丸式避雷器，30年代出现了管式避雷器，50年代出现了碳化硅避雷器，70年代又出现了金属氧化物避雷器。现代高压避雷器，不仅用于限制雷电过电压，也用于限制操作过电压。

避雷器有管式和阀式两大类。阀式避雷器分为碳化硅阀式避雷器和金属氧化物避雷器（又称氧化锌避雷器）。

其结构原理见图1。内间隙（又称灭弧间隙）置于产气材料制成的灭弧管内，外间隙将管子与电网隔开。雷电过电压使内外间隙放电，内间隙电弧高温使产气材料产生气体，管内气压迅速增加，高压气体从喷口喷出灭弧。管式避雷器具有较大的冲击通流能力，可用在雷电流幅值很大的地方。但管式避雷器放电电压较高且分散性大，动作时产生截波，保护性能较差。主要用于变电所、发电厂的进线保护和线路绝缘弱点的保护。

图1 管式避雷器结构原理

其基本工作元件是叠装于密封瓷套内的火花间隙和碳化硅阀片（电压等级高的避雷器产品具有多节瓷套）。火花间隙的主要作用是平时将阀片与带电导体隔离，在过电压时放电和切断电源供给的续流。碳化硅避雷器的火花间隙由许多间隙串联组成，放电分散性小，伏秒特性平坦，灭弧性能好。碳化硅阀片是以电工碳化硅为主体，与结合剂混合后，经压形、烧结而成的非线性电阻体，呈圆饼状。碳化硅阀片的主要作用是吸收过电压能量，利用其电阻的非线性（高电压大电流下电阻值大幅度下降）限制放电电流通过自身的压降（称残压）和限制续流幅值，与火花间隙协同作用熄灭续流电弧。按结构不同，又分为普通阀式和磁吹阀式两类。后者利用磁场驱动电弧来提高灭弧性能，从而具有更好的保护性能。

其基本工作元件是密封在瓷套内的氧化锌阀片。氧化锌阀片是以氧化锌（ZnO）为基体，添加少量的三氧化二铋（Bi₂O₃）、二氧化锰（MnO₂）、三氧化二锑（Sb₂O₃）等制成的非线性电阻体，具有比碳化硅好得多的非线性伏安特性，在持续工作电压下仅流过微安级的泄漏电流，动作后无续流。因此，它不需要火花间隙，从而使结构简化，并具有动作响应快、耐多重雷电过电压或操作过电压作用、能量吸收能力大、耐污秽性能好等优点。由于其保护性能优于碳化硅避雷器，已广泛用于交、直流系统保护发电、变电设备的绝缘，尤其适合于中性点有效接地的110千伏及以上电网。

通常接于带电导线和地之间（图2），与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时，立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；当电压值正常后，又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。

图2 避雷器