什么是金屬氧化物避雷器

金屬氧化物避雷器（MOA）是用于保護(hù)輸變電設(shè)備的絕緣免受過電壓危害的重要保護(hù)電器，它具有響應(yīng)快、伏安特性平坦、性能穩(wěn)定、通流容量大、殘壓低、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用于發(fā)電、輸電、變電、配電等系統(tǒng)中。復(fù)合外套金屬氧化物避雷器是用硅橡膠復(fù)合材料做外套，和傳統(tǒng)的瓷外套避雷器相比，具有尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、耐污性強(qiáng)、防爆性能好等優(yōu)點(diǎn)。

金屬氧化物避雷器的特點(diǎn)

金屬氧化物避雷器的非線性電阻閥片主要成分是氧化鋅，氧化鋅的電阻片具有極為優(yōu)越的非線性特性。正常工作電壓下其電阻值很高，實(shí)際上相當(dāng)于一個絕緣體，而在過電壓作用下，電阻片的電阻很小，殘壓很低。但正常工作電壓下，由于閥片長期承受工頻電壓作用而產(chǎn)生劣化，引起電阻特性的變化，導(dǎo)致流過閥片的泄漏電流的增加。電流中的阻性分量急劇增加，會使閥片上溫度上升而發(fā)生熱崩潰，嚴(yán)重時，甚至引起避雷器的爆炸事故。依照《金屬氧化物避雷器通用技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，金屬氧化物避雷器的檢測項(xiàng)目共6項(xiàng)，分別為：

（1）絕緣電阻；

（2）直流U1mA及0.75U1mA下的泄漏電流；

（3）運(yùn)行電壓下的交流泄漏電流；

（4）工頻參考電流下的工頻參考電壓；

（5）底座絕緣電阻；

（6）檢查放電計(jì)數(shù)器動作情況。

金屬氧化物避雷器的結(jié)構(gòu)特性

金屬氧化物避雷器的基本結(jié)構(gòu)是閥片，閥片用氧化鋅（ZnO）為主要材料，摻以少量其他金屬氧化物添加劑經(jīng)高溫焙燒而成，具有良好的非線性壓敏電阻特性，因此又叫壓敏避雷器。

這種燒結(jié)體的基本結(jié)構(gòu)是高電導(dǎo)的氧化鋅晶粒，電阻率為1 Ω? cm。邊緣由高電阻性的（主要是金屬氧化物附加物）粒界層包圍，電阻率在低電場強(qiáng)度下約為1010 ~ 1014Ω?cm。在較高的電壓作用下，金屬氧化物附加物的粒界層中的價電子被拉出，或者由于碰撞電離產(chǎn)生電子崩而使載流子大量增加。當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到104 ~ 105V / cm時，其電阻率即降到1 Ω? cm；當(dāng)外加作用電壓降低時，由于復(fù)合使載流子減少，電阻又變大，因此具有良好的非線性。且它的非線性伏安特性在正、反極性是對稱的。

金屬氧化物閥片在正常工作電壓下， 通過的阻性電流很小， 一般約為10 ~ 15μA，接近絕緣狀態(tài)。作用于閥片上的電壓升高時，電流加大。把通過閥片的阻性電流為1mA時，作用于避雷器上的電壓mA U1 為起始動作電壓。由于氧化鋅閥片有良好的非線性特性，在通過10kA沖擊電流時殘壓與mA U1 的比值一般不大于1.9，壓比越小，其保護(hù)性能越好。mA U1 的值約為允許工作電壓峰值的1.05～1.15倍。

氧化鋅避雷器的基本工作原理

金屬氧化物避雷器又稱金屬氧化鋅避雷器，它是70年代初期出現(xiàn)的新型避雷器，迄今為止，在我國電網(wǎng)中已廣泛應(yīng)用。它與普通閥型避雷器的主要區(qū)別在于閥片材料不同，普通閥型避雷器的閥片材料是碳化硅（金剛砂），而金屬氧化物避雷器的閥片材料是由半導(dǎo)體氧化鋅和其他金屬氧化物（如氧化鉆、氧化錳等）在高溫（1000℃以上）下燒結(jié)而成。

氧化鋅閥片又稱壓敏電阻，具有比碳化硅更優(yōu)良和更理想的非線性電阻特性。在系統(tǒng)運(yùn)行電壓下，它的電阻很大，通過的電流很小，阻性分量僅為10~15uA左右，這樣小的電流不會燒壞閥片，因此可以不用串聯(lián)間隙來隔離工頻運(yùn)行電壓;當(dāng)電壓升高時，它的電阻變得很小，可以通過大電流，殘壓也很低，使設(shè)備得到保護(hù)，而過電壓消失之后，它又恢復(fù)原狀。

金屬氧化物避雷器的優(yōu)點(diǎn)

只有壓敏電阻片的新型避雷器，壓敏電阻片是由氧化鋅等金屬氧化物燒結(jié)而成的多晶半導(dǎo)體陶瓷元件，具有理想的閥特性。同時具有非線性系數(shù)小、保護(hù)特性好、能量吸收能力強(qiáng)、通流能力大、結(jié)構(gòu)簡單和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

非線性系數(shù)α 值很小。在金屬氧化物閥片中通過1mA～10kA這個范圍內(nèi)電流時，α 值一般在0.02～0.06之間。在額定電壓作用下，通過的電流極小，因此可以做成無間隙避雷器。保護(hù)性能好。它不需要間隙動作，電壓一旦升高，即可迅速吸收過電壓能量，抑制過電壓的發(fā)展；有良好的陡度響應(yīng)特性；無間隙的氧化物避雷器的性能幾乎不受溫度、濕度、氣壓、污穢等環(huán)境條件的影響，因而性能穩(wěn)定。

金屬氧化物避雷器基本無續(xù)流，動作負(fù)載輕，耐重復(fù)動作能力強(qiáng)。伏安特性是對稱的，沒有極性問題，可制成直流避雷器。

通流容量大。避雷器容易吸收能量，沒有串聯(lián)間隙的制約，僅與閥片本身的強(qiáng)度有關(guān)。同碳化硅閥片比較，氧化物閥片單位面積的通流能力大4～4.5倍。因此，用這樣的閥片制成避雷器，不但可以限制大氣過電壓，而且完全可以用來限制操作過電壓，甚至還可以耐受一定持續(xù)時間的短時（工頻）過電壓。

結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，易于大批量生產(chǎn)，造價低。

適用于多種特殊需要。金屬氧化物避雷器耐污性能好，不會由于污穢或者帶電清洗時改變外套表面電位分布而影響避雷器的性能。同時，由于閥片不受大氣環(huán)境影響，能適應(yīng)于各種絕緣介質(zhì)，所以也適用于高海拔地區(qū)和6 SF 全封閉組合電器等多種特殊需要。

金屬氧化物避雷器有一系列優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展?jié)摿艽?，是世界各國避雷器發(fā)展的主要方向，必將逐步取代傳統(tǒng)的帶間隙的避雷器，也將是未來特高壓系統(tǒng)關(guān)鍵的過電壓保護(hù)設(shè)備。