什么是金属氧化物避雷器

金属氧化物避雷器（MOA）是用于保护输变电设备的绝缘免受过电压危害的重要保护电器，它具有响应快、伏安特性平坦、性能稳定、通流容量大、残压低、寿命长、结构简单等优点，广泛使用于发电、输电、变电、配电等系统中。复合外套金属氧化物避雷器是用硅橡胶复合材料做外套，和传统的瓷外套避雷器相比，具有尺寸小、重量轻、结构坚固、耐污性强、防爆性能好等优点。

金属氧化物避雷器的特点

金属氧化物避雷器的非线性电阻阀片主要成分是氧化锌，氧化锌的电阻片具有极为优越的非线性特性。正常工作电压下其电阻值很高，实际上相当于一个绝缘体，而在过电压作用下，电阻片的电阻很小，残压很低。但正常工作电压下，由于阀片长期承受工频电压作用而产生劣化，引起电阻特性的变化，导致流过阀片的泄漏电流的增加。电流中的阻性分量急剧增加，会使阀片上温度上升而发生热崩溃，严重时，甚至引起避雷器的爆炸事故。依照《金属氧化物避雷器通用技术规范》规定，金属氧化物避雷器的检测项目共6项，分别为：

（1）绝缘电阻；

（2）直流U1mA及0.75U1mA下的泄漏电流；

（3）运行电压下的交流泄漏电流；

（4）工频参考电流下的工频参考电压；

（5）底座绝缘电阻；

（6）检查放电计数器动作情况。

金属氧化物避雷器的结构特性

金属氧化物避雷器的基本结构是阀片，阀片用氧化锌（ZnO）为主要材料，掺以少量其他金属氧化物添加剂经高温焙烧而成，具有良好的非线性压敏电阻特性，因此又叫压敏避雷器。

这种烧结体的基本结构是高电导的氧化锌晶粒，电阻率为1 Ω⋅ cm。边缘由高电阻性的（主要是金属氧化物附加物）粒界层包围，电阻率在低电场强度下约为1010 ~ 1014Ω⋅cm。在较高的电压作用下，金属氧化物附加物的粒界层中的价电子被拉出，或者由于碰撞电离产生电子崩而使载流子大量增加。当电场强度达到104 ~ 105V / cm时，其电阻率即降到1 Ω⋅ cm；当外加作用电压降低时，由于复合使载流子减少，电阻又变大，因此具有良好的非线性。且它的非线性伏安特性在正、反极性是对称的。

金属氧化物阀片在正常工作电压下， 通过的阻性电流很小， 一般约为10 ~ 15μA，接近绝缘状态。作用于阀片上的电压升高时，电流加大。把通过阀片的阻性电流为1mA时，作用于避雷器上的电压mA U1 为起始动作电压。由于氧化锌阀片有良好的非线性特性，在通过10kA冲击电流时残压与mA U1 的比值一般不大于1.9，压比越小，其保护性能越好。mA U1 的值约为允许工作电压峰值的1.05～1.15倍。

氧化锌避雷器的基本工作原理

金属氧化物避雷器又称金属氧化锌避雷器，它是70年代初期出现的新型避雷器，迄今为止，在我国电网中已广泛应用。它与普通阀型避雷器的主要区别在于阀片材料不同，普通阀型避雷器的阀片材料是碳化硅（金刚砂），而金属氧化物避雷器的阀片材料是由半导体氧化锌和其他金属氧化物（如氧化钻、氧化锰等）在高温（1000℃以上）下烧结而成。

氧化锌阀片又称压敏电阻，具有比碳化硅更优良和更理想的非线性电阻特性。在系统运行电压下，它的电阻很大，通过的电流很小，阻性分量仅为10~15uA左右，这样小的电流不会烧坏阀片，因此可以不用串联间隙来隔离工频运行电压;当电压升高时，它的电阻变得很小，可以通过大电流，残压也很低，使设备得到保护，而过电压消失之后，它又恢复原状。

金属氧化物避雷器的优点

只有压敏电阻片的新型避雷器，压敏电阻片是由氧化锌等金属氧化物烧结而成的多晶半导体陶瓷元件，具有理想的阀特性。同时具有非线性系数小、保护特性好、能量吸收能力强、通流能力大、结构简单和稳定性好等优点。

非线性系数α 值很小。在金属氧化物阀片中通过1mA～10kA这个范围内电流时，α 值一般在0.02～0.06之间。在额定电压作用下，通过的电流极小，因此可以做成无间隙避雷器。保护性能好。它不需要间隙动作，电压一旦升高，即可迅速吸收过电压能量，抑制过电压的发展；有良好的陡度响应特性；无间隙的氧化物避雷器的性能几乎不受温度、湿度、气压、污秽等环境条件的影响，因而性能稳定。

金属氧化物避雷器基本无续流，动作负载轻，耐重复动作能力强。伏安特性是对称的，没有极性问题，可制成直流避雷器。

通流容量大。避雷器容易吸收能量，没有串联间隙的制约，仅与阀片本身的强度有关。同碳化硅阀片比较，氧化物阀片单位面积的通流能力大4～4.5倍。因此，用这样的阀片制成避雷器，不但可以限制大气过电压，而且完全可以用来限制操作过电压，甚至还可以耐受一定持续时间的短时（工频）过电压。

结构简单，尺寸小，易于大批量生产，造价低。

适用于多种特殊需要。金属氧化物避雷器耐污性能好，不会由于污秽或者带电清洗时改变外套表面电位分布而影响避雷器的性能。同时，由于阀片不受大气环境影响，能适应于各种绝缘介质，所以也适用于高海拔地区和6 SF 全封闭组合电器等多种特殊需要。

金属氧化物避雷器有一系列优点，发展潜力很大，是世界各国避雷器发展的主要方向，必将逐步取代传统的带间隙的避雷器，也将是未来特高压系统关键的过电压保护设备。