消弧及過電壓保護裝置（簡稱KWX），是為了迅速消除中性點非直接接地系統弧光接地給電器設備帶來的危害而研製的產品。裝置主要由三相組合式過電壓保護器DCB、可分相控制的高壓真空接觸器JZ、微機控制器、高壓限流熔斷器組件FU及帶有輔助二次繞組的電壓互感器PT等組成。
1、中性點非直接接地系統弧光接地過電壓的危害
1.1弧光接地的產生
①固體絕緣設備的增多降低了系統承受過電壓的能力
隨著我國電網的發展，具有固體絕緣的電纜線路逐漸取代架空線路。由於固體絕緣擊穿的積累效應，在3～4倍的內部過電壓作用下，局部放電會造成絕緣的積累性損傷。
②真空斷路器的大量採用使操作過電壓的概率大大提高
由於真空斷路器很強的滅弧能力，在電弧過零點之前被強行截斷。截流後電感中的磁能在向雜散電容充放電的振盪過程中，產生過電壓。這種過電壓，主要產生在相間，一般為額定相電壓的3～4倍。
③內部過電壓得不到有效限制使絕緣壽命大大降低
按照國標GB311.1的規定，220kV及以下的系統以雷電過電壓作為防護重點。對於3～35kV的中壓系統，大多數場合還在採用傳統的避雷器來限制過電壓。避雷器的放電電壓為相電壓的4倍以上，按躲過內部過電壓設計。而且避雷器接在相對地之間，對發生在相與相之間的操作過電壓，根本起不到限制作用。
在內部過電壓的長期持續作用下，聚乙烯交聯電纜等固體絕緣設備的運行壽命大大降低，形成絕緣的薄弱環節，導致對地擊穿。
④雷擊、鳥害、斷線、樹枝等外力破壞以及閥式避雷器放電等，是產生弧光接地的外部原因。
1.2弧光接地過電壓的產生
形成弧光接地過電壓的基礎是間歇性電弧。當中性點非直接接地系統發生單相間歇性弧光接地（以下簡稱“弧光接地”）故障時，由於電弧多次不斷的熄滅和重燃，導致系統對地電容上的電荷多次不斷的積累和重新再分配，在非故障相的電感—電容迴路上引起高頻振盪過電壓。對於架空線路，過電壓幅值一般可達3.1～3.5倍相電壓。
以電纜線路為主的供電電網， 絕緣擊穿或電弧重燃時過渡過程中的高頻電流，可達數百安培甚至上千安培。高頻電流過零點電弧熄滅的可能性大大提高，電纜線路弧光接地時，非故障相的過電壓可達4～71倍。
1.3弧光接地過電壓的危害
①高幅值的過電壓加劇了電纜等固體絕緣的積累性破壞
對於中性點非直接接地系統，我國現行規程籠統地規定允許帶單相接地故障運行2小時，並未區分是架空線路還是電纜線路，也沒有明確是弧光接地還是金屬接地。在高幅值的弧光接地過電壓的持續作用下，加劇了電纜等固體絕緣的積累性破壞。最終在非故障相的絕緣薄弱環節造成對地擊穿，進而發展成為相間短路事故。
②弧光接地過電壓導致燒PT或保險熔斷
普通的電壓互感器飽和點一般為1.6～1.8倍，在弧光接地過電壓作用下，使電壓互感器嚴重飽和，激磁電流劇烈增加。另一方面，電壓互感器飽和，也很容易激發鐵磁諧振，導致電壓互感器過載。上述兩種情況，都將造成電壓互感器燒燬或高壓保險熔斷。
③ 弧光接地過電壓導致避雷器爆炸
弧光接地時，過電壓的能量由電源提供，持續時間較長，能量很大。當過電壓的能量超過避雷器所能承受的400A 2mS的能量指標時，就會造成避雷器的爆炸事故。
2、弧光接地時電弧對故障點的破壞
2.1 弧光接地時流過故障點的電弧電流
弧光接地或電弧重燃的瞬間，已充電的相對地電容將要向故障點放電，相當於RLC放電過程。放電電流為：
過渡過程結束後，流過故障點的電弧電流只剩下穩態的工頻電容電流，其有效值為：
I=3Uω0C
瞬時值為：
流過故障點的綜合電弧電流為：
2.2 不同電網單相接地時的電弧電流
不難證明以電纜線路為主的電網和以架空線路為主的電網，當發生單相電弧接地時，電弧電流具有如下特徵：
① 電纜線路的穩態工頻電弧電流是架空線路的25～50倍；
② 電纜線路的高頻電弧電流是架空線路的十倍以上 ；
③ 架空線路的接地電弧較長，高頻電弧電流衰減較快。
2.3 單相接地電弧電流對架空線路的破壞
由於高頻電流較小，且衰減較快，發生單相接地時，電弧電流對故障點的破壞程度，主要取決於穩態的工頻電容電流。正因為這樣，幾十年來，人們一直把工頻電容電流當作單相接地時的電弧電流。
單相接地時的電弧電流對故障點的破壞，主要表現在：
① 燃弧點的溫度高達5000K以上，將會燒傷導線，甚至導致斷線事故。
② 若電弧不能很快熄滅，則在風吹、電動力、熱氣流等因素的影響下，將會發展成為相間弧光短路事故。
2.4 單相接地電弧電流對電纜線路的破壞
① 由於電纜線路的穩態工頻電容電流比架空線路大很多，而過渡過程中的高頻電流更大，電弧電流對故障點的破壞程度遠比架空線路嚴重得多；
② 電纜線路的相間距離很短，電弧燃燒時將直接破壞相間絕緣，以致於在幾分鐘之內就會形成相間短路事故。
3、我國限制弧光接地過電壓的措施分析
① 消弧線圈曾經對提高3～35kV架空線路供電可靠性起到了積極的作用
中性點非直接接地系統發生單相接地時，三相電壓是對稱的，仍然可以繼續供電。由於消弧線圈的電感電流補償了電容電流，使得故障點的電弧能夠自行熄滅，這就大大減小了因受風吹、電動力等影響而引起直接的相間弧光短路的可能性。一旦電弧自行熄滅後，架空線路的絕緣又可以完全恢復。
②消弧線圈對於以電纜線路為主的供電網絡已不能繼續發揮作用
隨著城網改造的進行，架空線路逐步被電纜線路取代，中壓電網中固體絕緣的設備逐年增多，以及現有電纜線路隨著運行時間的加長絕緣逐漸老化。近幾年來弧光接地過電壓的問題越來越突出，以至於電纜放炮等絕緣事故成為影響企業內部電網和供電電網安全運行的主要因素。
幾十年來人們誤認為消弧線圈能夠限制弧光接地過電壓。其實不然，消弧線圈不僅不能抑制弧光接地過電壓，有時反而加大了過電壓的幅值。
從弧光接地過電壓產生的整個過程來看，與系統對地電容電流的大小並無關係。有人曾經在系統對地電容電流為1.1～4.5A的情況下做過上千次試驗，結果每次都有弧光接地過電壓產生。消弧線圈無法將故障點的電弧電流降低到1.1A以下，因此並不能抑制弧光接地過電壓。所以，我國現行規程並不建議採用消弧線圈來抑制弧光接地過電壓。
正是由於消弧線圈的投入，減少了故障點的電流，加快了故障點絕緣的恢復，使得在電壓接近最大值的時候發生擊穿的可能性以及在高頻電流過零點擊穿的可能性大大增加。這都會導致過電壓幅值的增加。
如前所述，電纜線路發生單相電弧接地時，電弧電流以高頻電流為主。而消弧線圈只能補償工頻電流的90～95%，對於高頻電流根本起不到補償作用。消弧線圈無法減輕高頻電弧電流對故障點的破壞。
與架空線路不同的是，電纜線路等固體絕緣設備的絕緣水平低於架空線路，一旦發生擊穿其絕緣很難恢復，而且故障的發展非常迅速，這類設備對弧光接地過電壓的承受能力遠遠低於架空線路。大量的事故表明，電路線路發生單相接地警報之後，少則幾秒鐘多則十幾分鍾就已發展成為相間短路事故。
③消弧線圈正常運行時給系統帶來的問題
a.消弧線圈與系統對地電容串聯諧振，產生虛幻接地或串聯諧振過電壓
可以證明，是消弧線圈的投入，放大了系統的不平衡電壓Ubp，使系統中性點產生位移電壓U0：
正是這一位移電壓，才導致接地保護誤動作發出接地警報，造成虛幻接地現象或者串聯諧振過電壓。
b.消弧線圈與系統對地電容並聯諧振，產生傳遞過電壓
變壓器高壓側的對地過電壓U01通過高低壓繞組之間的耦合電容C12傳遞到低壓側，使低壓側產生過電壓U02.這一過電壓取決於變壓器低壓側對地阻抗Z20與高低壓繞組間耦合阻抗Z12之間的分壓比，即傳遞係數K.等效電路如下圖所示：
其中，Z12由高低壓繞組之間的耦合電容C12構成，Z20由消弧線圈的電感L及系統對地電容C構成。
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