感性負(fù)載的匝間電位梯度與電流陡度（di/dt）成正比，操作過電壓的震蕩頻率可達(dá)到幾十到幾百kHz，陡度極高。這種陡度對電機和變壓器的匝間絕緣危害很大，同時易使斷路器發(fā)生重燃?，F(xiàn)場許多事故實例都證明，在操作過電壓的作用下，電機和變壓器的損壞部位大多集中在匝間，且以進線端匝間為主，這表明陡度對帶繞組的電氣設(shè)備危害事實上很大。

圖一 線圈的匝間擊穿

      氧化鋅限幅型過電壓保護設(shè)備，是依據(jù)限幅原理進行過電壓瀉放的，未達(dá)到瀉放幅值的高頻震蕩不響應(yīng)。因此對改變操作過電壓的震蕩頻率，降低陡度無能為力。即使選擇使用殘壓限制效果較理想的氧化鋅類過電壓保護設(shè)備，也無法避免高頻震蕩導(dǎo)致的匝間損壞事故。而相反阻容吸收器的阻容回路就是為了破壞震蕩條件，降低陡波陡度而設(shè)計的，可以有效降低繞組間電位梯度，成功抑制高陡度對電氣設(shè)備的危害。

      關(guān)鍵詞3——弱絕緣保護
      電氣設(shè)備的絕緣水平是指設(shè)備絕緣能耐受的試驗電壓值（比如通常做的1min工頻耐受電壓測試，還有長時間工頻耐受電壓、雷電沖擊耐受電壓、操作沖擊耐受電壓等多種指標(biāo)），在此電壓作用下，絕緣不發(fā)生閃絡(luò)、擊穿或其他損壞現(xiàn)象。合理的絕緣配合是電力系統(tǒng)安全可靠運行的基本保證，要求過電壓保護設(shè)備的工作特性，能夠和電氣設(shè)備的絕緣耐受指標(biāo)配合起來，確保帶過電壓保護裝置的電氣設(shè)備不承擔(dān)超過自身絕緣耐受指標(biāo)的過電壓沖擊。

      對電機這種典型的弱絕緣設(shè)備（自身絕緣耐受能力不高的設(shè)備），業(yè)內(nèi)一直存在采用氧化鋅限幅型設(shè)備保護困難的說法，絕緣配合總是很困難，下面進行一下簡單計算說明原因。

      對于在運行中的高壓電動機，其相對地和相對相之間的絕緣所能承受的過電壓數(shù)值，可用下式進行計算：

      （3） U= （2Ue+1）×0.75×K

      式（3）中 Ue：高壓電動機的額定電壓kV

      K：沖擊系數(shù)。取1.1～1.4

      若取K=1.15，則

      對10kV的高壓電動機

      U= （2×10+1） ×0.75×1.15=25.6kV

      對6kv的高壓電動機

      U=（2×6+1）×0.75×1.15=15.9kV

      由于6-10kV中壓電力系統(tǒng)的中性點是不接地的，當(dāng)此系統(tǒng)發(fā)生單相接地時仍允許繼續(xù)帶故障運行兩小時，這樣，在此情況下，氧化鋅避雷器所承受的工頻電壓至大Ug為：

對10kV高壓電動機

      （4） Ug= ×1.15×U

      = ×1.15×10

      =16.3kV

      對6kV高壓電動機
      
      Ug= ×1.15×U

      = ×1.15×6

      =9.76 kV

      因為，為了保證氧化鋅避雷器的安全運行，其標(biāo)稱電壓U1mA必須大于Ug，所以，對10 kV氧化鋅避雷器通常取U1mA=18.5～19.5kV；對6kV氧化鋅避雷器，通常取U1mA=10.5～11.5kV。

      又按我國目前避雷器的制造水平，其通過100A時的電壓U100A與U1mA之比約為1.4。這樣，可以算得當(dāng)避雷器中流過100A時其上的殘壓UC為：

      對10kV避雷器

      UC=1.4（18.5～19.5）=25.9～27.3kV

      對6kV避雷器

      UC=1.4（10.5～11.5）=14.7～16.1kV

      將電壓UC和前面的電機耐受電壓U進行比較，可以看到，UC幾乎等于U，沒有絕緣配合的安全裕度了，這和變壓器類絕緣配合安全裕度好的設(shè)備（10kV變壓器1min工頻耐受電壓高達(dá) ×42kV）形成了鮮明的對比。所以用氧化鋅避雷器保護高壓電動機的絕緣配合是非常勉強的，其可靠性較差。

      在這種情況下，要限制過電壓的幅值，較好的辦法是增入一個微法級的電容。C值增大電壓的幅值會對應(yīng)正比下降。

      另一方面，要限制過電壓的振蕩頻率，降低操作波陡度，也只有增加振蕩回路中的電容C（見上個關(guān)鍵詞的討論），這樣才可以減少過電壓對匝間絕緣的破壞。因此一些國外廠商提供給中國的發(fā)電機斷路器兩側(cè)自帶并聯(lián)電容，也是為此目的。

      關(guān)鍵詞4——自控接入
      前面說到，阻容吸收器的電阻R是一個阻尼元件，一方面用于降低震蕩頻率，一方面用于對電容器自身進行保護。震蕩頻率的影響前面在說電阻選擇依據(jù)時已經(jīng)有說明，這里關(guān)鍵是談一下電阻非線性存在對吸收器自身安全性的意義。

      新一代阻容吸收器為什么采用自控接入型電阻，是與阻容吸收器的發(fā)展過程有很大關(guān)系的。傳統(tǒng)的阻容吸收器采用的是線繞電阻，無感繞法，本身功率有限，一般300W左右。后來有些制造企業(yè)采用了陶瓷電阻代替線繞電阻，功率可以提高到500W。圖2是一種典型的線繞電阻阻容吸收器，上端的圓柱型金屬網(wǎng)就是線繞電阻。

圖二 線繞電阻的阻容吸收器

      阻容吸收器電阻的理論功率，可以由接地電容電流大小來測算，公式如下：

      （5）Ic=Ue/Xc=Ue2πfC

      以10kV系統(tǒng)為例，相電壓為10000/ =5.77kV。

      當(dāng)電容值取0.1?F時，容抗Xc約為3萬，和數(shù)百歐姆的阻抗相比，阻抗的矢量部分可以忽略不計，后面的電流基本上是電容決定的。

      因此后面的I=Ic=0.185A，為正常電壓下通過阻容吸收器的持續(xù)電流。

      根據(jù)這個電流可以計算正常電壓下電阻的功率。假設(shè)電阻的阻值為200Ω，則后面功率為7W左右，很小，因此理論上說阻容吸收器電阻的熱容量是足夠的。

      但是，真實的阻容吸收器，在采用數(shù)百瓦電阻以后，依然經(jīng)常出現(xiàn)電阻持續(xù)發(fā)熱發(fā)紅，甚至燒毀事件。更奇怪的是這樣的狀況并不是斷路器操作期間由于震蕩發(fā)生的，而是系統(tǒng)“正常”的時候發(fā)生的。實際使用中的阻容吸收器，即使500W電阻往往還感覺功率不足有隱患。這是為什么呢？

      我們前面說到，事實上阻容吸收器是頻敏元件，頻敏元件是比壓敏元件對諧波更敏感的設(shè)備。系統(tǒng)存在的高次諧波多少，在常規(guī)的電網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備上不能有效反映，因為在有效值上并不明顯。然而實際上高次諧波的高頻會數(shù)倍的增加阻容吸收器電阻和電容的負(fù)擔(dān)，使其實際的工作狀態(tài)根本不是理論的50Hz。在這樣的情況下，理論計算得到的安全裕度（這里特指功率）根本毫無意義，因此阻容吸收器的電阻電容都無法有效估算壽命。

      電網(wǎng)的諧波污染，不是保護某種具體設(shè)備的專門使用保護器可以治理的。即使是氧化鋅類壓敏設(shè)備，容量更大對諧波更不敏感，其設(shè)計依據(jù)，也要求避開諧波干擾，防止諧波造成產(chǎn)品使用壽命不穩(wěn)定（見DL/T804 避雷器使用導(dǎo)則）。因此傳統(tǒng)的線性電阻類阻容吸收器不能有效適應(yīng)中國電網(wǎng)諧波污染不確定的實際情況，即使是進口阻容吸收器也不能確定可靠的使用壽命。

圖三 阻容吸收器的四星型接法示意圖

      四星型接線方式，是為了提高相間保護能力，防止相間過電壓而進行的更新設(shè)計，很早應(yīng)用在氧化鋅壓敏型保護設(shè)備上，行業(yè)習(xí)慣上稱三相組合式過電壓保護器。這種接線方式首先將三相進行星形聯(lián)接，然后通過公共的中性點，再聯(lián)接一極中性點保護極，后來成為四極結(jié)構(gòu)。第四極傳統(tǒng)上可以做成單獨的一柱，排列在三相柱旁邊，外觀上就是四柱型，見圖四示意。

圖四 傳統(tǒng)的四星型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點

      這種四柱結(jié)構(gòu)方式，從外觀上可以很明顯的看出四星型的四個極，不容易誤以為是常規(guī)的三個單相配一個金屬底座的圖二類單相產(chǎn)品。但是這樣的結(jié)構(gòu)存在一個不正的問題。由于大多數(shù)操作過電壓保護設(shè)備都是就近斷路器安裝的，用于就近限制操作過電壓產(chǎn)生的源頭，因此大多數(shù)此類設(shè)備是安裝在開關(guān)柜里面的。開關(guān)柜的正常結(jié)構(gòu)是三相母排居中，外觀上四柱的過電壓保護設(shè)備，安裝接線會對不正三相母排，而有一個錯位。錯位導(dǎo)致某兩相出線可能比較接近，安裝運輸過程中不注意的話，容易造成絕緣距離或者爬電距離不足，導(dǎo)致事故隱患。

圖五 新型的四星型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點

      因此新一代的三相組合式產(chǎn)品，一般都進行了外觀更新，改為圖五的結(jié)構(gòu)。圖五是三柱外觀，而把中性點接地極做到了底座中。這樣三相接線可以對正成套柜的母排，不會由于偏心造成某兩相天然的絕緣距離隱患。同時依然保留了組合式設(shè)計的相間保護功能，是更優(yōu)于單相阻容吸收器的產(chǎn)品。

圖六 非線性組合式阻容吸收器