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(guò)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(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(gè)絕緣體，而在過(guò)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(zhǎng)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(guò)閥片的泄漏電流的增加。電流中的阻性分量急劇增加，會(huì)使閥片上溫度上升而發(fā)生熱崩潰，嚴(yán)重時(shí)，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(cè)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(dòng)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(chǎng)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(jià)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(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到104 ~ 105V / cm時(shí)，其電阻率即降到1 Ω? cm；當(dāng)外加作用電壓降低時(shí)，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(duì)稱的。

金屬氧化物閥片在正常工作電壓下， 通過(guò)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(shí)，電流加大。把通過(guò)閥片的阻性電流為1mA時(shí)，作用于避雷器上的電壓mA U1 為起始動(dòng)作電壓。由于氧化鋅閥片有良好的非線性特性，在通過(guò)10kA沖擊電流時(shí)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(guó)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(guò)的電流很小，阻性分量?jī)H為10~15uA左右，這樣小的電流不會(huì)燒壞閥片，因此可以不用串聯(lián)間隙來(lái)隔離工頻運(yùn)行電壓;當(dāng)電壓升高時(shí)，它的電阻變得很小，可以通過(guò)大電流，殘壓也很低，使設(shè)備得到保護(hù)，而過(guò)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(shí)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(jiǎn)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(guò)1mA～10kA這個(gè)范圍內(nèi)電流時(shí)，α 值一般在0.02～0.06之間。在額定電壓作用下，通過(guò)的電流極小，因此可以做成無(wú)間隙避雷器。保護(hù)性能好。它不需要間隙動(dòng)作，電壓一旦升高，即可迅速吸收過(guò)電壓能量，抑制過(guò)電壓的發(fā)展；有良好的陡度響應(yīng)特性；無(wú)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(wú)續(xù)流，動(dòng)作負(fù)載輕，耐重復(fù)動(dòng)作能力強(qiáng)。伏安特性是對(duì)稱的，沒(méi)有極性問(wèn)題，可制成直流避雷器。

通流容量大。避雷器容易吸收能量，沒(méi)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(guò)電壓，而且完全可以用來(lái)限制操作過(guò)電壓，甚至還可以耐受一定持續(xù)時(shí)間的短時(shí)（工頻）過(guò)電壓。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，易于大批量生產(chǎn)，造價(jià)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(huì)由于污穢或者帶電清洗時(shí)改變外套表面電位分布而影響避雷器的性能。同時(shí)，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?guó)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(lái)特高壓系統(tǒng)關(guān)鍵的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備。