氧化鋅避雷器（MOA）的核心在于其氧化鋅電阻片（閥片）展現的強非線性伏安特性。這種特性使其能在系統正常運行時近乎絕緣，而在過電壓侵襲時瞬間變為低阻通路，實現自動限壓、泄流和能量吸收，無需傳統火花間隙。
核心：非線性伏安特性三區工作模型
高阻區（正常運行）：
條件：?承受系統持續運行電壓 (
Uc)。機理：?ZnO晶粒間的晶界層形成高勢壘。
表現：?電阻極大（10?-1012 Ω·cm），僅通過微安級泄漏電流（主要為容性分量?
Ic）。作用：?對系統呈高阻抗，不影響正常運行，自身功耗極低。
非線性區（過電壓保護）：
條件：?電壓超過參考電壓 (
Uref ≈ U1mA)。機理：?強電場下晶界勢壘被擊穿（隧道效應、熱發射），電阻指數級驟降。
表現：?電流激增（毫安至千安級），但兩端電壓被鉗制在相對穩定的殘壓 (
Ur)?水平。作用：?核心功能！?將過電壓峰值 (
Upeak) 限制在設備絕緣耐受水平 (BIL/BSL) 以下，保護設備安全。
飽和區（大能量泄放）：
條件：?遭遇極高幅值或長持續時間過電壓。
機理：?電流極大，ZnO晶粒體電阻主導。
表現：?殘壓?
Ur?隨電流增大緩慢上升（動態電阻?。?/p>作用：?確保極端情況下仍能可靠泄放巨大沖擊電流 (
Iimp)，并將電壓限制在安全范圍。閥片依靠通流容量吸收能量 (W = ∫U·I dt) 而不損壞。
動態工作過程
過電壓侵襲：?雷電/操作過電壓波 (
Uimp > Uc) 到達MOA兩端。瞬間響應（納秒級）：?閥片自動進入非線性區。
電壓鉗位：?MOA兩端電壓被限制在殘壓?
Ur?(Ur < Upeak?且?Ur < BIL)。泄流與吸能：?沖擊電流?
Iimp?經MOA泄放入地，其能量轉化為閥片熱能并耗散。自恢復：?過電壓消失后，電壓降至?
Uref?以下，閥片自動恢復高阻狀態。
核心優勢：無間隙設計
摒棄串聯火花間隙，僅由氧化鋅閥片柱構成。
優勢：
響應極快（納秒級）：?無間隙擊穿延時。
無截波、無續流：?動作后不影響系統。
保護特性穩定：?不受污穢、濕度、氣壓影響。
結構簡單可靠：?維護需求低。
優異保護性能：?低殘壓、平坦的伏安特性、大通流容量。
關鍵性能參數
參數 | 符號/單位 | 物理意義與重要性 |
持續運行電壓 | Uc?(kV rms) | MOA能長期安全承受的系統最高工作電壓。泄漏電流需穩定微小。 |
參考電壓 | U1mA?(kV DC) | 閥片進入顯著導通狀態的閾值（直流1mA下殘壓）。衡量閥片性能和保護水平的基礎。 |
標稱放電電流 | In?(kA, 8/20μs) | 劃分避雷器等級（如5kA, 10kA），表征泄放標準雷電流的能力。 |
雷電沖擊殘壓 | Ur?(kV peak, at?In) | 核心保護指標！?在In下測得的殘壓峰值。必須低于被保護設備的雷電沖擊耐受電壓(BIL)。 |
保護比 | Ur / U1mA | 比值越小，非線性特性越好，保護性能越優。 |
通流容量 | (kA, kJ) | 耐受規定波形（如4/10μs大電流、2ms方波）沖擊而不損壞的能力，反映能量吸收極限。 |
結語
恩彼邁氧化鋅避雷器的工作原理本質是其閥片智能感知電壓并改變自身電阻：低壓高阻保運行，高壓低阻限壓泄流。這種基于材料本征特性的無間隙、自恢復機制，使其成為響應迅速、保護可靠、免維護的電網過電壓防護基石。深入理解其非線性特性和關鍵參數，是確保電力設備安全運行的核心。
