i3 A I 3 A cost t 360) i3 B I 3 B cos( i I cos( t 360) 3C 3C
三相MOA，通常都是相同型号且同批生产的。各项性能应 当基本一致。 如果三相电压平衡、不含谐波分量，且三相MOA的电容及 非线性电阻相同，三相电流中的基波分量互相抵消，接地线中 只剩下三次谐波零序电流I0 ，它等于各相三次谐波阻性电流之 和，即I0 = 3 Ir3 。三次谐波阻性电流随阻性电流的增加而增加, 并且总的阻性电流与三次谐波分量之间成一定的比例关系。在 线检测中，MOA 正常工作时的I r3数值较小，当一相或者三相 避雷器出现问题时，三相电流不平衡, I0 增大，且含有基波成份, 因此能发现故障。
I /A
MOA避雷器ZnO阀片的伏安特性曲线
1）在正常运行电压下, ZnO 阀片工作在其线性区a1时,一般只有数十μA 的微小 电流通过电阻R (常称为阻性电流分量) ,而通过阀片电容C 的电流Ic 则在几百μA 以上,可见在正常情况下阻性电流分量只占全电流的5 %～20 %。当MOA 存在 缺陷时,其阻性分量往往成倍增大,容性分量却增加不大,所以对MOA 阻性电流 分量的监测十分重要。 2）外加电压增加到一定数值后，U－I特性从a1区进入a2区。国内取1mA为准， 认为在这时阀片开始由绝缘体变为导体。电流对电压的影响非常敏感，电压稍 有增加，电流急剧增加。
MOA避雷器工作机理（续）
100 500 20 10 5 2 1
U/kV
正正正正正正
a1
10-7 10-5 10-3
a2
10-1
a3
101 103 105
I /A
MOA避雷器ZnO阀片的伏安特性曲线
3）在高场强区域a3，其特性相当于一个低阻值的线性电阻。
雷电或操作过电压产生的能量大部分被MOA避雷器吸收释放， 起到对电力设备保护的作用。 当过电压结束后，MOA避雷器又会工作在正常运行电压下， 保持高阻状态，流过很小的泄漏电流。
氧化锌避雷器(MOA)的在线监测
西安交通大学电气学院 汲胜昌 2004.12
本讲内容提要
在线监测MOA的意义 MOA避雷器的基本结构、等值电路 及工作机理 目前在线监测MOA的方法，包括原 理、接线及各自的优缺点。
在线监测MOA的意义
随着氧化锌避雷器在电力系统广泛地应用，大大地提高 了电力系统的安全性。产生了巨大的经济效益。经过现场的 运行表明：由于目前采用的氧化锌避雷器大多不带有任何间 隙, 这样氧化锌阀片长期直接承受工频电压, 运行期间总有 电流流过阀片, 另外再加上冲击电压及内部受潮等因素的作 用，会引起避雷器阀片老化、阻性泄漏电流增加和功耗加剧, 导致避雷器阀片温度升高直至发生热崩溃, 从而引发电力系 统事故。因此，对氧化锌避雷器的阻性泄漏电流进行长期的 在线监测是保证其安全运行的重要手段。
目前氧化锌避雷器的监测方法
总泄漏电流法 零序电流法（阻性电流三次谐波法） 常规补偿法 基波法
氧化锌避雷器的总泄漏电流值的大小不能完全反映氧化锌避 雷器的绝缘状况，而其阻性泄漏电流峰值的大小是表征绝缘特性 优劣的重要指标。
监测总泄漏电流I x
由于MOA的泄漏电流的容 性分量基本不变,因此可以 简单地认为其总电流I x 的 增加能在一定程度上反映 其阻性分量电流的增长情 况,测量总泄漏电流可以在 避雷器放电记录器两端并 联微安表(见图) ,流过微 安表的电流约为避雷器的 总泄漏电流。
零序电流法的优缺点
此方法简便，缺点是I0 有变化时不易判断出是那一 相出现异常。另外，系统电 压中若含有谐波分量，则电 容电流也将含有三次谐波 Ir3 ，与Ir3叠加后将使测量 到的I0比实际阻性电流的三 次谐波分量增大很多，造成 错觉。
UA UB UC
I x I x I C
C
I x I C
I C1
I x1
I R1
U 1
监测阻性电流三次谐波分量 的零序电流法
UA UB UC
MOA A MOA B MOA C
UA UB UC
I x I x I C
C
I x I C
C
I R
R
I R
R
I R
R
I C
C
零序电流法接线图
i1 A I1 A cost i1B I1B cos(t 120) i I cos(t 120) 1C 1C
C IΒιβλιοθήκη RR I RR
I R
R
I C
C
补偿法
金属氧化物避雷器阀片的劣化或 老化反映为阻性电流增大，因此直接 测量阻性电流能反映金属氧化物避雷 器的健康状况。补偿的原理就是抽取 系统电压补偿总泄漏电流中的容性电 流分量，以得到阻性电流分量。
高压端 均压环（与高压端相连）
法兰 中 轴 线
节单元：由内向外依次为绝缘 杆、ZnO阀片、SF6气体、瓷套
金属塔
地面
MOA避雷器实物图
MOA避雷器总体结构图
MOA阀片的基本结构
3
2
1
MOA阀片的微观结构 1-ZnO晶粒 2-晶界层 3-尖晶石晶粒
MOA 阀片的主要成分是ZnO，还掺有Bi2O3、Co2O3、MnO2、 Sb2O3 等其它金属氧化物。这种阀片具有极好的非线性保护特性。 由于其晶界层的相对介电常数可达500～2000，使阀片具有相当大的 电容量，在运行中流过阀片的电流主要是电容电流。
I x
I R
R
Rc
I C
C
U
N
μA
监测总泄漏电流的优缺点
质量好的MOA，早期的事故 较少，要有问题往往是受潮等 引起的，这时以在线监测通过 MOA的全电流的方法最为简 便。一般认为当全电流比过去 增加1～2倍时，MOA已达到 危险的边缘。 但全电流法对于发现MOA的 早期老化很不灵敏。因为早期 老化反映在阻性电流的显著增 大，而由于阻性电流在全电流 中只占很小的比例，因此测量 全电流时变化并不会很明显。
Zno电阻片的等值电路
I x
Rc
I C
C
I R
R
U
Zno阀片的等值电路
Rc—Zno晶粒本体的电阻 C—晶界层的固有电容 R—晶界层的电阻
MOA避雷器工作机理
100 500 20 10 5 2 1
U/kV
正正正正正正
a1
10-7 10-5 10-3
a2
10-1
a3
101 103 105