近几年，在国内电力市场，组合式变压器得到了比较蓬勃的发展，已经由前几年主要靠进口，转移到国内变压器生产厂家了，国内生产的组合式变压器也有上万台产品在全国正常运行。组合式变压器区别于以前的油浸式变压器，主要是在保护功能上比较科学、实用。它的过电流保护由高压侧串联的“插入式熔丝和限流熔断器”实现;过电压保护通过高压侧加装肘型避雷器来实现，避免组合式变压器遭受雷击过电压和系统操作过电压损坏。这里主要分析组合式变压器的过电压保护实现，要能够在组合式变压器中有效实现过电压保护，就必须充分了解肘型避雷器特性，及选用原则、使用规范。下面章节将详细阐述。
肘型避雷器为无间隙金属氧化物避雷器，所以我们主要从金属氧化物避雷器工作原理、组合式变压器使用的肘型避雷器特殊性、选用原则及肘型避雷器使用规范，分析组合式变压器的过电压保护实现。
金属氧化物避雷器的研制起始于70年代初，因为其性能方面优点，发展很快。金属氧化物避雷器(MOA)，其阀片是以氧化锌为主要材料，掺以少量其它金属氧化物等添加剂经高温的压敏电阻。一般是由串联和/或并联的非线形金属氧化物电阻片组成而没有任何串联或并联放电间隙的避雷器。无间隙氧化物避雷器具有结构简单，保护性能好，吸收能量大等优点，而且阀型避雷器的重要参数：灭弧电压、工频放电电压、冲击放电电压对它无意义。金属氧化物避雷器的主要电气参数如下：
指允许短期加在避雷器上的最大工频电压(有效值)。在系统中出现短时工频电压升高时，此电压直接作用在氧化锌阀片上，只要其值不超过额定电压，避雷器就能可靠限制雷电或操作过电压。
也可以称为避雷器持续运行电压，指允许长期施加在避雷器上的最大工作相电压(有效值)。
指阀片伏安曲线由小电流区转入击穿区时所对应的电压值。从这一电压开始，认为避雷器进入限制过电压的工作状态，又称为起始动作电压。通常以流过1mA工频阻性电流或直流电流时，避雷器上的工频电压峰值定义。
标称放电电流是用来划分避雷器等级的。标准放电电流有：20kA、10kA、5kA、2.5kA、1.5kA。
指放电电流通过避雷器阀片所产生的压降。一般包括徒波冲击电流残压(1/T2(≤20μs))、雷电冲击电流残压 (8/20μs波形) 、和操作冲击电流(30μs
指避雷器阀片通过电流的能力。
用于组合式变压器的肘型避雷器为交流无间隙氧化物避雷器，主要由肘型橡胶外套、柱形氧化物电阻片、插入式导电杆、锁紧螺母、螺栓、外端盖和接地引线组成，为全绝缘避雷器。在避雷器内层靠近导电杆连接部分是半导电材料;外层也为半导电材料，通过接地孔接地，构成全屏蔽结构;导电杆的前一段有灭弧材料，所以使用绝缘操作杆，可以带电拔插避雷器。
肘型避雷器需要控制的性能参数与普通的氧化物避雷器一致。组合式变压器用肘型避雷器与其它产品上用的氧化物避雷器区别主要在于绝缘外套为EPDM(三元乙丙橡胶)，助燃。
目前组合式变压器主要应用在中性点不接地系统中，主要参数选用原则如下：
一般情况下(3～10kV，非直接接地系统, 10s以上切断故障), 组合式变压器用肘型避雷器额定电压Ur按下式选择：
K———切断短路故障时间系数，取1.3;
Um———系统最高工作电压(kV)。
最大长期工作电压≥0.8×Ur，这部分避雷器生产厂家生产时都有考虑。
标准放电电流选用5kA以上。
这是很关键的一个参数，如何残压值选择过大，不能起到有效的过电压保护作用;选择过小，避雷器使用寿命缩短。
选用原则是：组合式变压器的全波冲击绝缘水平与避雷器的雷电冲击保护水平 (8/20μs波形) 比值要大于等于1.4倍。
按上述原则正确选取组合式变压器用肘型避雷器型号，可以对组合式变压器起到有效的过电压保护。
无间隙氧化物避雷器具有诸多的优点，但因为无间隙氧化物避雷器没有放电间隙，电阻片不仅要承受雷电和操作过电压作用，还要承受正常持续运行电压和暂时过电压，因而存在老化和热稳定的问题。表现为泄漏电力随施加电压时间增加逐渐增大，一旦发热超过散热，会使阀片烧坏。这在组合式变压器使用的肘型避雷器中，结果更为严重。因为组合式变压器用肘型避雷器外绝缘材料———三元乙丙橡胶，助燃。如果阀片烧坏，可能导致整个避雷器起燃、爆炸，温度高的情况下，如果再有变压器油从元件口流出的话，可能引起大面积的燃烧。所以在组合式变压器中，合理选用肘型避雷器后，在使用过程，仍要注意从以下几个方面防范。
对于金属氧化物避雷器，只要过电压超过避雷器额定电压，避雷器保护作用就开始，就会加快避雷器老化。所以出厂时不能带避雷器做工频耐压试验, 否则可能引起避雷器损坏。
根据国内配电变压器安全行程要求，应将肘型避雷器接地线有效接地，而且因为肘型避雷器的安装为套在单(双)通套管上，肘型避雷器与套管的配合要紧密，否则避雷器可能受潮，引起接地故障，则放电电压、灭弧电压发生变化，不能有效对雷击消弧。因此安装时确认以下几点：
(1)确认组合式变压器接地线已与系统接地相连接;
(2)确认已将避雷器接地端与组合式变压器接地相连;
(3)安装前，使用专用润滑油润滑肘型避雷器接触面，可以比较容易保证肘型避雷器与高压套管插座结合紧密;
(4)使用绝缘操作杆将避雷器插进套管接头，一定要把避雷器插到位(看不到套管的黄色位置环)，这样可以保证密封性。
肘型金属氧化物避雷器在使用过程中，在外观上是无法判断它是否受过雷击或性能上有所损坏的。
所以在相关电力行业标准DL/T804-2002《交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则》及《电力设备预防性试验规程》中规定，为预防避雷器损坏，保证安全运行，在避雷器运行过程中必须进行相关的预防性试验，以判断是否符合运行条件，具体规定为：
每年雷雨季节前(天气晴朗干燥时)要对避雷器进行一次检测，如有损坏，立即更换。检测主要有以下几项，用户应根据实际情况进行检测：
(有条件的用户，建议第2.3.3.1、2.3.3.2项试验都做。条件不允许的用户，做第1项检验，但当第1项检查结果显示有问题时，一定要检测第2项表中项目)
(1)必须进行的预防性试验
在系统电压下测量避雷器的全电流或阻性电流，当阻性电流增加到初始值(避雷器出厂时，一般要提供)的2倍时，应停电检查序(2)相关试验;
(2)停电检查项目(按表1)
注意:如果上述试验中发现相关指标超标, 应立即换下故障避雷器, 不可继续带电使用。
在组合式变压器里，合理使用肘型避雷器，可以保护组合式变压器免受弧光接地、雷击和限制操作过电压的损坏。但因为肘型避雷器为氧化锌无间隙结构，且三元乙丙橡胶助燃，如果性能参数选用不当，不但过电压时不能有效保护，还会引起避雷器过热、爆炸，后果是严重的，可能导致组合式变压器事故。所以，在组合式变压器的设计中，要按上文所述，合理选用肘型避雷器，并在使用过程中注意维护。
摘要：重点分析金属氧化物避雷器的组成原理、主要电气性能参数, 与传统阀式避雷器相比, 优势何在。肘型金属氧化物避雷器的主要结构材料、在组合式变压器中运用的工作原理、运用时如何进行参数选择。补充阐述, 在使用过程中, 肘型金属氧化物避雷器在组合式变压器中运用时需要遵守的试验、安装、使用和维护规范。通过分析, 阐明只有合理使用、维护肘型避雷器, 才能有效实现组合式变压器的过电压保护, 否则有可能恰得其反。
关键词：金属氧化物避雷器,组合式变压器,过电压保护,肘型避雷器,残压,泄漏电流
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