金属氧化物避雷器的结构与用途

1、金属氧化物避雷器的结构与用途

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。

依照规程1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[53]，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[ 5 4 ]。

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 的值约为最大允许工作电压峰值的1.05～1.15倍。

2、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。