這種避雷器(MOA)又稱(chēng)之為氧化鋅避雷器、它是20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)的一種新型避雷器，具有保護(hù)性能好、通流容最大、動(dòng)作響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及體積小等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在已形成從低壓到高壓，直至超高壓等系列產(chǎn)品，并得到較為廣泛的應(yīng)用。從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，MOA必將取代傳統(tǒng)的碳化硅避雷器。
     該避雷器所采用的閥片是由微小的氧化鋅(ZnO》晶粒作為主要材料， 再摻以微量的、更小的氧化鉍(Bi2O)、 氧化鈷(Co20)、氧化猛(MnO)、和氧化絡(luò)(Cr2O3)等多種金屬氧化物粉末，經(jīng)過(guò)成型、高溫繞結(jié)、表面處理等一系列工藝過(guò)程而制成，因此又稱(chēng)這種氧化鋅片為金屬氧化物電阻片。
     在該電阻片中，氧化鋅晶粒的直徑大約在10-15um，為N型半導(dǎo)體材料，電阻率較低，大約在1-10Ω.cm，而周?chē)裳趸G等組成的晶界層，厚度大約在lum,屬P型半導(dǎo)體材料，電阻率高達(dá)10的8次方Ω.cm。在正常工作電壓下，晶界層上的電場(chǎng)強(qiáng)度較低，只有少量電子可以靠熱激發(fā)穿過(guò)晶界層的勢(shì)壘，形成很小的漏電流，所以該電阻片呈高阻狀態(tài)。當(dāng)外加電壓升高，晶界層上的電場(chǎng)強(qiáng)度增大到足夠值時(shí)，產(chǎn)生隧道效應(yīng)、大量電子可以通過(guò)晶界層，使流過(guò)的電流急速增大，于是該電阻片的電阻值大幅度降低，呈低阻狀態(tài)。氧化鋅電阻片的這種效應(yīng)使其伏安特性具有顯著的非線性特性。如果用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)表示，即可表達(dá)為:

               I=KUa

式中: K為氧化鋅的材料系數(shù):a為非線性系數(shù)，共值大約在26.
    與碳化硅的a=4-6相比，氧化鋅電阻片的非線性系數(shù)高得多。正是由于這種優(yōu)異的非線性伏安特性，使得氧化鋅電阻片可以不用串聯(lián)放電間隙來(lái)隔離工作電壓而直接接到電網(wǎng)上運(yùn)行也不致被燒壞，這樣避雷器便成為無(wú)間隙的了。但是，氧化鋅電阻片還必須具有吸收來(lái)自雷電沖擊能量后的自動(dòng)恢復(fù)能力面不致遭受損壞。否則，氧化鋅電阻片的溫度和漏電流會(huì)不斷增加，最后導(dǎo)致過(guò)熱而破壞，這種情況稱(chēng)之為氧化鋅電阻片的熱擊穿。

   氧化鋅電阻片的通流能力較大，一般大約為碳化硅電阻片的4-4.5倍， 而且性能穩(wěn)定，具有耐多重雷擊和重復(fù)動(dòng)作的操作過(guò)電壓能力，特別適合在長(zhǎng)電纜和大電容器組、高海拔地區(qū)和SF6全封閉組合器中用作避雷器。不過(guò)氧化鋅電阻片在運(yùn)用中長(zhǎng)期受工頻電壓作用，也會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，所以在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)定期檢測(cè)漏電流等參數(shù)，以確保其安全可靠。

   氧化鋅電阻片的陡波響應(yīng)特性也十分優(yōu)越，如圖4.30所示。它沒(méi)有間隙放電的延時(shí)，而只需考慮陡被下伏安特性曲線的上翹情況即可。不過(guò)，該曲線的上翹與碳化硅的情況相比卻低得多，因而氧化鋅電阻片極大地提高了對(duì)陡波過(guò)電壓的保護(hù)效果。這點(diǎn)對(duì)于具有較平坦伏安特性的SF6氣體絕緣變電站(GIS) 的保護(hù)尤其適合，易于絕緣配合，增加了安全裕量，提高了保護(hù)性能。 

   此外，氧化鋅電阻片的漏電流在微安級(jí)，因而實(shí)際上可以視為是無(wú)漏流的。并且在雷電或操作過(guò)電壓的作用下，它只吸收過(guò)電壓能量(并將其轉(zhuǎn)化成電阻材料的發(fā)熱)而不吸收續(xù)流能量，這樣不僅減輕了電阻片自身的負(fù)擔(dān)而且對(duì)系統(tǒng)的影響也甚微。與碳化硅電阻片相比，氧化鋅電阻片單位面積的殘壓僅為4.15kV。如果雷電沖擊下的保護(hù)電平為相電壓2倍的話，則流過(guò)氧化鋅電阻片的漏電流將低于10-5A，相比在碳化硅電阻上的漏電流將高達(dá)數(shù)百安培。

    氧化鋅電阻片除具有優(yōu)異的伏安特性、陡波響應(yīng)特性外還具有良好的溫度響應(yīng)特性，如圖4.31所示。

    由該圖可以看出，在低電流范圍內(nèi)(<10-3A/cm?)，氧化鋅電阻片具有負(fù)的溫度系數(shù)，而在大電流段則具有很小的正溫度系數(shù)，不過(guò)，在通常情況下都可以忽略不計(jì)，因此氧化鋅電阻片的保護(hù)特性不受溫度變化的影響，這點(diǎn)使得由它制作的

   金屬氧化物避雷器適合在與系統(tǒng)最高工作電壓相等的持續(xù)運(yùn)行電壓作用下，溫度變化也能穩(wěn)定而可靠的工作，而不會(huì)發(fā)生熱擊穿而損壞。

   由于配方不同。氧化鋅電阻片在性能上分為相互不能替代的兩大類(lèi)。一類(lèi)其電壓梯度高(在100 ~ 250V/mm)，大電流特性好(U10ka/U1mA≤1.4)，但只對(duì)≤2ms窄脈沖敏感，且能量密度較小;而另一類(lèi)則能量密度較大，承受寬脈沖浪涌能力強(qiáng)，但電壓梯度僅在20 ~ 50V/mm, 大電流特性也較差(U10ka/U1ma>2.0)。前一類(lèi)通常用于避雷器中，而后一類(lèi)則常常用于低壓系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器里。另外，一個(gè)氧化鋅電阻片可看做是由許多微型PN結(jié)串聯(lián)而成的，增加氧化鋅電阻片的軸向長(zhǎng)度就相當(dāng)于增加了PN結(jié)串聯(lián)的數(shù)目，可以提高電阻片的擊穿電壓，而增加氧化鋅電阻片的半徑就相當(dāng)于增加了PN結(jié)并聯(lián)的數(shù)目，可以提高電阻片的通流能力，由此采用不同的氧化鋅電阻片尺寸便可以制造出不同規(guī)格的避雷器來(lái)

   有關(guān)金屬氧化物避雷器的電氣性能可分別見(jiàn)表4.8和表4.9所列

    在110 ~ 500kV電力系統(tǒng)，我國(guó)一般都采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，這對(duì)金屬氧化物避雷器的應(yīng)用十分有利。但在10 ~35kV中性點(diǎn)非直接接地的電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時(shí)，一般允許帶單相接地故障運(yùn)行兩小時(shí)，甚至更長(zhǎng)時(shí)間而線路斷路器也不跳閘。此時(shí)其他健全相的電壓升高到線電壓，這對(duì)無(wú)間隙氧化鋅避雷器將是一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。如果這時(shí)再發(fā)生弧光接地或諧振電壓，氧化鋅避雷器動(dòng)作放電時(shí)就有可能爆炸損壞，對(duì)此，應(yīng)采用并聯(lián)間隙或串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器來(lái)防止該問(wèn)題發(fā)生。

    并聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器，其電路原理如圖4.32所示，圖中R1和R2為氧化鋅電阻片，G為并聯(lián)間隙。正常運(yùn)行時(shí)，由R1和R2共同承擔(dān)工作電壓，荷電率較低，可將漏電流限制到足夠低的數(shù)值。當(dāng)沖擊放電電流太大時(shí)，避雷器殘壓有可能超過(guò)要求的保護(hù)電平時(shí)，G被擊穿，將R2短路，于是避雷器殘壓此時(shí)僅由R決定了。避雷器的U1mA原來(lái)是由R1和R2共同來(lái)確定，因此U10KA/U1mA可以降低。估計(jì)在避雷器并聯(lián)間隙后，可以將該壓比從無(wú)間隙的2 ~2.2倍降低到1.7~1.8倍。

    串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器，其電路原理如圖4.33所示，圖中G1和G2為串聯(lián)間隙，R1 R2為碳化硅分路電阻，Rz為氧化鋅電阻片，C為調(diào)節(jié)沖擊因素的并聯(lián)電容。正常工作情況下，R1和R2作為G和G2的均壓電阻，又與Rz構(gòu)成-一個(gè)分壓器，分擔(dān)著避雷器的電壓負(fù)荷。若R1和R2負(fù)擔(dān)50%的電壓，其余一半由Rz負(fù)擔(dān)，顯然也就降低了氧化鋅電阻片的荷電率。這是碳化硅電阻片做不到的，因?yàn)樾‰娏鲿r(shí)它的電阻與分路電阻相比太小了，但氧化鋅電阻片則不同，小電流時(shí)它的電阻完全可以與分路電阻相比較。當(dāng)過(guò)電壓作用時(shí)，R1與R2上的電壓升高，G1與G2被擊穿，避雷器的殘壓這時(shí)完全由氧化鋅電阻片來(lái)決定。同樣在滅弧中，兩間隙也僅負(fù)擔(dān)- -半恢復(fù)電壓，其余一半由氧化鋅電阻片分擔(dān)，從而大大減輕了間隙的滅弧負(fù)擔(dān)。這個(gè)原理可以將串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器的壓比降低到1.24。