淺析新型金屬氧化物避雷器技術性能

摘 要：新型金屬氧化物避雷器因為電流非線性特性好、電壓情況良好和保護性能好等優點，在電力系統中得到了廣泛的應用。文章通過對避雷器的介紹，研究了新型金屬氧化物避雷器的優勢，最后對新型金屬氧化物避雷器的幾大技術性能，對在線監測技術、帶電測試技術和預防性試驗進行了分析。

關鍵詞：金屬氧化物避雷器；技術；設備

引言

近年來隨著現代科學技術的不斷發展，新型金屬氧化物避雷器因其優良的技術性能逐漸取代了其他避雷器，成為電力系統的換代保護設備。金屬氧化物避雷器又被稱為MOA，是由金屬氧化物閥片組成的，并可能串聯（或并聯）有放電間隙的避雷器。金屬氧化物避雷器由于保護性能好、非線性特性好和通流能力強等特點，被廣泛應用電力系統中，因此，對新型金屬氧化物避雷器技術性能的研究勢在必行。

1 避雷器的介紹

避雷器能夠有效的保護設備避免雷擊，在進入變電站的雷電沖擊波超過避雷器的保護時，避雷器通過接地引線將雷電引到地上放電，根據接地裝置，控制雷電壓幅值在被保護設備雷電沖擊水平以下，從而保證電氣設備的安全。

按照避雷器發展的先后順序劃分為以下幾種：一是間隙保護，最為簡單的避雷器；二是管型避雷器，放電之后能夠自行弧滅；三是閥型避雷器，可以把零散的放電間隙分成多個短的串聯間隙，非線性電阻也隨之增加，保護性能有所提高；四是磁吹避雷器，利用磁吹式火花之間的縫隙，對滅弧能力進行提高，而且能有效的限制內部過大的電壓；五是氧化鋅避雷器，利用氧化鋅閥片達到理想的伏安特性，即大電流低電阻、電流非線性、避雷器上電壓限制和正常工作下電壓的高電阻等特性，氧化鋅避雷器具備無續流殘壓低、無間隙等優點，對內部過電壓起到有效的預防作用，被廣泛的應用在電力系統中。

2 新型金屬氧化物避雷器的優勢

新型金屬氧化物避雷器是具有壓敏電阻片的避雷器，多晶半導體陶瓷元件是由氧化鋅等金屬氧化物燒結而成的，閥片特性非常理想，同時還有通流能力強、保護特性好、非線性系數小、能量吸收能力強、穩定性好和結構簡單等優點。

通流能力強。避雷器很容易吸收能量，由于不能制約串聯間隙，僅靠閥片本身的強度來支撐，而同碳化硅的閥片單位面積通流要比氧化物閥片面積小很多，所以氧化物閥片制成的避雷器，不僅可以對操作過程中的過電壓進行限制，而且可以對大氣過電壓進行限制，從而來完成對操作過程中的過電壓的限制。

保護性能好。新型金屬氧化物避雷器動作不用間隔，當電壓升高時，快速吸收電壓能量，能夠有效地抑制過電壓現象。

非線性好。非線性系數α的值非常小。當金屬氧化物閥片通過1mA～10kA的電流時，α值大概在0.02～0.06之間。額定電壓下，通過的電流微弱，所以金屬氧化物避雷器也被稱為無間隙避雷器。

金屬氧化物避雷器結構簡單、耐重復動作能力強、易于批量生產、造價低、耐污性能好、適用于多種特殊需要。金屬氧化物避雷器的這些優勢，使得它的發展潛力巨大，是世界各國避雷器的發展方向，也將是未來特高壓系統的過電壓保護設備。

3 新型金屬氧化物避雷器的技術性能

在正常工作情況下，金屬氧化物避雷器的電流非常微弱，受工頻電壓的作用，情況逐漸惡化，電阻特性發生改變，導致泄漏電流的增加。并且金屬氧化物避雷器密封不嚴、結構不好和內部構件受潮等也會導致運行中出現問題。為了使新型金屬氧化物避雷器能夠正常工作，對新型金屬氧化物避雷器的技術性能進行分析，對避雷器進行監測是非常有必要的。

3.1 在線監測技術

目前，我國針對新型金屬氧化物避雷器做了非常多的研究，提出了很多在線監測方案，如零序電流法、電流法和補償法監測阻性電流法等，但有些還處在研究試驗中，沒有實際應用在實際工作中。下面主要對全電流法和數字諧波分析法做詳細的介紹。

全電流法是指通過測量流過避雷器全泄漏電流的大小，從而對金屬氧化物避雷器的運行情況進行監測判斷。這種方法簡單方便，能夠有效的避免避雷器的早期老化。當受潮時，金屬氧化物避雷器有缺損，導致因阻性電流IR隨之增大，這時候通過全電流法可以很容易的判斷出變化的發生。研究表明，全電流增加一倍時，避雷器的受潮情況就已經變得非常嚴重，當全電流增加2-3倍時，已經變得非常危險，對金屬氧化物避雷器進行全電流法的在線監測能夠有效地避免受潮情況發生。在實際的應用中，油田電網已經在推廣使用JJS Y-12、SOW JS-8等在線監測儀，而這兩種在線監測儀的原理采用的就是全電流法。

數字諧波分析法是指采用FFT變換技術，在金屬氧化物避雷器的接地引線過程中接入靈敏度很強的AT，處理數據信號，從而得到阻性電流和全電流的有效值，能夠有效的解決遠傳數據與隔離光電等問題。研究表明，采用數字諧波分析法對電力設備進行在線監測的數據結果較為可靠準確，使電力設備能夠長期穩定安全的運行下去。油田電網已經開始使用的GD-8型絕緣，它的在線監測原理采用的就是數字諧波分析法。

目前，我國還有根據光纖取樣技術監測避雷器的全電流。光纖取樣技術是指在金屬氧化物避雷器運行時對接地電流取樣，把泄漏電流轉變成光脈沖頻率，從而避免了避雷器中隔離高壓、無源取樣、數據遠傳情況的發生。但這種技術還沒完全成熟，它的穩定靈敏性還有待考驗。

3.2 帶電測試技術

帶電測試技術是指在帶電狀態下，對金屬氧化物避雷器進行監測，它能夠有效地避免氧化鋅閥片的受潮和老化，從來判斷避雷器的絕緣情況。帶電測試技術是在金屬氧化物避雷器在線診斷與監測的基礎，對測試人員來說有一定的危險性，但對設備絕緣情況診斷有一定的指導意義。金屬氧化物避雷器帶電測試技術主要采用諧波分析法與補償法兩種。下面主要對諧波分析法進行分析。

諧波分析法是指根據諧波分析和數字測量技術，在泄漏電流中把阻性電流基波值分離出來，有的也用遠紅外技術對金屬氧化物避雷器進行帶電測試。諧波分析法非常簡單、易操作、安全系數高，非常適合現場使用。在正常工作情況中，金屬氧化物避雷器對阻性電流進行分離，會有整體輕度發熱的情況發生，老化則有多個元件普遍發熱的情況發生。通過對金屬氧化物避雷器各個閥片的溫度來分析是否有缺陷存在。研究表明，當溫差在1℃時就能測試出是否有缺陷存在。但這種方法易受外界干擾，還需要配合其他技術來一起進行監測。

3.3 預防性試驗

現階段，金屬氧化物避雷器的預防性試驗主要是測試金屬氧化物避雷器的泄漏電流。一般情況下，伏安特性曲線從小電流進入擊穿區域拐點處，金屬氧化物避雷器才開始對過電壓進行限制，之后限制越來越強。預防性試驗能有有效的判斷工作電流是否符合規定，來保證設備的安全。

4 結束語

研究表明，氧化鋅避雷器損壞的主要原因是操作過程中的過電壓和受潮，因此，對新型金屬氧化物避雷器進行監測顯的尤為重要，關鍵是對新型金屬氧化物避雷器的技術性能進行研究，從而使得設備能夠安全穩定的運行。

參考文獻

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作者簡介：周琨（1984，1-），男，漢，陜西人，本科學歷，助理工程師。