過電壓保護器
 

       過電壓保護器是一種用于電力系統中的電氣設備保護的裝置，主要用于限制和消除由于系統中出現過電壓而對設備造成的危害。過電壓保護器的工作原理是當系統電壓超過額定電壓時，過電壓保護器能夠及時引導過電流，從而將過電壓的能量分散或吸收，以保護設備免受損壞。過電壓保護器通常安裝在設備的進線、母線和出線等位置，常用的過電壓保護器有金屬氧化物壓敏電阻器（MO），氣體放電管（GDT）、硅控整流二極管（SCR）等。過電壓保護器是有氧化鋅電阻片做主要元件或氧化鋅電阻片與放電間隙串聯。過電壓保護器能防止各種過電壓(包括防雷)，但是不能吸收過電壓。過電壓保護器可以防止由于瞬態電壓或永久性電壓過高而導致的電氣設備損壞。它們通常是使用金屬氧化物（MOV）等器件制成的，當電路中的電壓超過一定閾值時，這些器件就會變成導體，讓電流流過來切斷電路，從而達到保護設備的目的。過電壓保護器使用范圍比較廣，可以保護變壓器、線路、開關、電機、電容等。過電壓保護器是一種電力保護設備，具有電壓保護、電流保護、時間保護等功能。其作用是當系統中出現電壓過高或過低的情況時，通過自動控制電路，使保護器在合適的時候切斷電源，確保電氣設備的安全運行。過電壓保護器的作用主要是保護電氣設備免受高低電壓的損壞。

       過電壓吸收器：過電壓吸收器是一種特殊的過電壓保護器，它是把干式高壓電容器和電阻串聯而成。過電壓吸收器因為并聯阻容式電容的原因不能完全用于防雷。雷電的電容量很大，電容是不可能承受雷電的全部能量的，只能抑制雷電過電壓。過電壓吸收器因為并聯電容的原因具有一定抑制諧振和消除諧波的功能，而過電壓保護器不具有此功能。過電壓吸收器，可以保護變壓器、開關、電機、電容、電抗器等。
避雷器
       避雷器從理論上講也算是一種過電壓保護器，它是一種用于保護電氣設備和人員免受雷擊電壓危害的裝置。它是一種帶有阻抗特性的電氣元件，能夠在雷擊時將雷電能量引向大地。避雷器的工作原理是將雷電通過特殊的構造引向大地，防止雷電進入電氣設備和建筑物。常用的避雷器有針式避雷器和金屬氧化物避雷器。避雷器是一種防雷保護設備，能夠將雷電能量引入地下或導線上，保護設備免受雷電：侵害。避雷器的主要作用是通過導流和分散的方式，將雷電電流引到地面或引入導線，保護電氣設備避免損壞。避雷器的作用主要是保護電氣設備免受雷電侵害。

       避雷器的作用是：限制過電壓以保護電氣設備。避雷器就是在線路或設備上人為地制造絕緣薄弱點即間隙裝置，間隙的擊穿電壓比線路或設備的雷電沖擊絕緣水平低，在正常運行電壓下間隙處于隔離絕緣狀態，在過電壓下間隙被擊穿接地，放電降壓起到保護線路或設備絕緣的作用。避雷器以防雷為主要目的。

       帶間隙氧化鋅避雷器保護原理：帶間隙氧化鋅避雷器與線路高壓絕緣子并聯，當雷擊塔桿或避雷線時，雷電流引起的高壓位使線路氧化鋅避雷器的串聯間隙支輪船，降低節塔臂與導線間的電位差，保護絕緣子不再閃絡，從而避免線路跳閘停電，大串聯間隙動作后，氧化鋅避雷器本體的殘壓不僅被限制到遠低于干絕緣子內閃絡電壓，雨天雷電壓過后的系統工頻電壓下，能自已熄滅工頻電流，保護供電正常。串聯間隙避雷器是內部放電。

       無間隙氧化鋅避雷器保護原理：具有完全的防雷功能，即對雷電陡波和擊電幅值同樣有限壓保護作用。防雷保護作用不會造成電力網接地故障或相間短路故障。防雷保護作用不應有短路電流或工規續流等工頻能源浪費。動作特性應具有長期運行穩定性,免受暫態過電壓危害。具有連續雷電沖擊保護能力。有較小的外形尺寸,小型化輕量化更便于室內開關柜使用。能附帶脫離器監察運行工況，當其失效時自動退出運行。氧化鋅避雷器響應特性好，無續流。操作殘壓低，放電分散性小，具有吸收各種雷電、操作過電壓能力。無間隙避雷器是外部接地放電。

       有間隙與無間隙之間說明：增加了串聯間隙，使電阻片與帶電導線隔離，可避免系統單相接地引起的暫時過電壓和弧光接地，或諧振過電壓對電阻片的直接作用。但使用串聯間隙后，也就不再具備無間隙避雷器的特點。并且除線路用避雷器外，一般不會使用帶間隙避雷器。

       過電壓保護器為一種新型的過電壓保護器，主要用于保護發電機、變壓器、真空開關、母線、電動機等電氣設備的絕緣免受過電壓的損害。該類產品采用四星型接法,設置公共中性點,不但可以大大降低相向過電壓,而且相對地保護水平也有質的提高,起到了對真空開關操作過電壓的有效限制。產品為復合絕緣式，結構小巧緊凌、整體全封閉成型:選用優質金屬氧化物閥片，工作特性高、安全方便，特別適合與 KYN，XGN，GBC、JYN、GZS 等不同型號的中壓成套開關柜配合使用，或直接安裝在小型箱式變電站內。過電壓保護器即可以用于防雷，但主要是與真空開關配套使用，防止操作過電壓侵害的。

       帶串聯間隙功能部分為：串聯間隙及氧化鋅電阻片。無間隙功能部分為：非線性氧化鋅電阻片。在目前氧化鋅閥片生產水平下，真正要降低保護殘壓，實現對操作過電壓的有效保護，只能是加裝間隙給閥片分壓。這樣做，一方面降低了保護殘壓，起到了對操作過電壓的保護作用，另一方面又不降低持續運行的電壓值，保護器自身的安全性有保障。不過加間隙不是萬能的。為了避免保護器在系統間歇性弧光接地過電壓和振諧過電壓這些能量遠遠超出保護器能承受范圍的過電壓下誤工作，致使保護器自身出現事故，間隙的工頻放電電壓不能設置得過低。過電壓保護器間隙與閥片互為保護，按保護間隙的折算原則，氧化鋅閥片直流1mA參考電壓值不宜低于間隙工頻滅弧電壓的 2倍，否則閥片不能起到保護間隙的作用。所以間隙放電電壓有下限意味著閥片殘壓控制也有下限，不能一味的作降低殘壓設計。

       過電壓保護器與氧化鋅避雷器的比較：采用氧化鋅非線性電阻和放電間隙串聯的結構，使兩者互為保護。放電間隙使氧化鋅非線性電阻的荷電率為零，氧化鋅的非線性特性又使放電間隙動作后立即熄弧，無續流、無截波，放電間隙不再承擔滅弧任務，提高了產品的使用壽命，在操作過電壓下，動作壽命可達1000000 次。在各種電壓波形下，放電值均相等，不受操作過電壓類型影響，過電壓保護值準確，保護性能優良。采用四星形接法，可將相間過電壓大大降低，與常規避雷器，相間過電壓降低了60~70%，保護的可靠性大為提高。采用硅橡膠外套和高壓電纜外引結構的 TBP，除具有瓷絕緣外套的電氣性能外，還具有易安裝、密封性強、體積小、耐震（振）動等優點。可直接安裝在開關柜的手車底盤上或互感器室內。使用環境溫度為-40C~+60C，海拔高度小于2000m。
阻容吸收器
       阻容吸收器為具有阻容吸收功能的過電壓保護器。阻容吸收器工作原理是：正常運行時，阻容吸收器并聯在開關柜出線端，當操作過電壓來時，由于其電壓幅值高，而電容器具有儲存電能作用，所以，開始對電容器充電，并通過電阻吸收能量，從而達到降低過電壓幅值的目的，而且由于阻容吸收器其電容值(0.1uF)遠大于開關柜控制的感性設備的對地電容值(不超過50PF)，改變了感性設備的電感和其對地電容發生振蕩的條件，因為，根據LC發生振蕩的頻率的計算公式

       電容C越大，頻率f越小，使感性設備相鄰間在過電壓時的電位差變小，從而保護感性設備的匝間絕緣。

       真空斷路器在關合開斷變壓器、電動機和電抗器等感性負載時，容易產生截流過電壓、多次重燃過電壓以及三相同時開斷過電壓。具有高頻的截流過電壓雖說一般情況下幅值不是很高，但是其振蕩頻率非常高，最容易破壞感性設備的匝間絕緣，所以，針對這種操作過電壓，不僅要降低過電壓幅值，而且要降低過電壓振蕩頻率。以前，主要是用避雷器或三相組合式避雷器（TBP)來保護，現在使用阻容吸收器保護也是一種很好的選擇。實踐證明，原電網中感性設備對地雜散電容非常小，加入阻容吸收器的電容后，改變了回路參數，使原來的高頻振蕩變為低頻振蕩。西安高壓電器研究所曾在此方面做過試驗不加阻容吸收器開關開斷產生的截流過電壓頻率為 20~30kHz，而加阻容吸收器后，頻率降到150Hz左右。因阻容吸收器限制過電壓的原理與金屬氧化物避雷器(MOA)不同，它不存在殘壓問題，而是靠操作過電壓高頻出現后引起容抗（ZC=1/(2Xfe))降低，增大電容器上電流，來吸收產生過電壓震蕩的能量，從而限制操作過電壓。正常工頻工作狀態下，電流根小。所以其使用壽命較長。

       國內生產阻容吸收器的廠家產品主要有兩種結構：一種為三個阻容單元，頂端接 A、B、C三相接高壓，下端接地。另一種產品為四星形結構，A、B、C三個單元接對應高壓，D 單元接地。產品型號命名一般規則有：

       其產品主要有兩類。一類：單純阻容吸收器電容器為千式電容器，兩單元之間為 0.1uF;電阻為金屬無感電阻，兩單元之間為 100歐姆。該種阻容吸收器當過電壓幅值低時對電容器充電后電容兩端電壓也比較低，過電壓幅值高時其兩端電壓也高，當電容器在兩端電壓過高時，電容器容易被擊穿，自身壽命比較脆弱，因而在系統中單獨作為過電壓保護裝置使用越來越少。另一類：加間隙阻容吸收器。該產品和單純阻容吸收器相比，主要是在A、B、C三相上加了間隙，在正常運行時間隙把阻容吸收器和電網隔開，正常運行時，電容器不帶電，使其免受高次諧波影響，從而延長阻容吸收器運行壽命。但是，該裝置最大缺點是加了間隙后，當過電壓來時，阻容吸收器不動作，只有過電壓幅值高過間隙擊穿電壓時，間隙擊穿，阻容才接入系統工作。阻容吸收器的功能不僅是降低過電壓幅值，而且降低過電壓的振蕩頻率，從而減緩過電壓的陡度。如果用間隙把阻容隔開，從過電壓開始到間隙被擊穿這一段時間，過電壓依然維持高頻振蕩波，這時會對感性設備的匝間絕緣造成破壞。加了間隙后，只能說提高了阻容吸收器自身安全，卻大大降低了阻容吸收器的保護性能。無間隙設計，動作特性穩定；接入電網工頻電壓取決于固體材料特性，與帶間隙的保護設備相比，其有動作參數性能穩定、分敢性小，不存在滅弧問題、不受大氣條件影響等特點。

       在交流環境下，電容器運行時，其流過一個比較大的容性電流。電容器必然要發熱如果系統中高次諧波分量大時，電流更大。同時，如果電容器和電阻串聯，一般電阻配置為 100歐姆，而電容器阻抗遠大于此值，所以，電壓主要分布在電容器兩端。再因為我國電網污染比較嚴重，高次諧波成分含量高，電壓波動范圍大，各類過電壓頻繁，對電容器的運行壽命都有很嚴重的影響。所以，一些廠家在設計時想延長正常運行壽命，電容器從系統中加間隙隔開，而過電壓來時把它加入。初看這種觀點，好像挺有道理，但是，設計者主要忽視了阻容的一個很重要特點，減緩過電壓的陡度，也就是過電壓的頻率。一個波的波前視在時間、峰值決定了它的頻率，而把電容器從系統中隔開，過電壓達到一定峰值時才加入，在這段時間內，過電壓還是一個高頻波，根本沒起到減緩過電壓陡度的作用。所以說，加了間隙后，只能說提高了阻容吸收器自身安全，卻大大降低了阻容吸收器的保護性能，使阻容吸收器失去了降低過電壓振蕩頻率、減緩過電壓陸度的作用。阻容吸收器沒有保護裕度，過電壓幅值低時殘壓低，過電壓幅值高時殘壓也高，電容器也因沒有保護而在電壓過高時容易損壞。并且不能夠保護雷電過電壓和幅值特別高的操作過電壓。所以，在電力行業標準 DL/T 620一1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》第4.2.7 條提出：R一C阻容吸收裝置只適用于截流過電壓。由于阻容吸收器使用存在的缺陷，所以三相組合式避雷器來作為真空開關的保護越來越多。三相組合式避雷器由于其良好的保護性能而在目前系統中得到廣泛的使用，因為它既能保護相地過電壓，又能保護相間過電壓，對操作過電壓和需電過電壓都能起到較好的保護作用。