摘要：配电系统PT高压熔断器的熔断问题是常见问题，对配电系统有着极大的影响，而解决这一问题的关键就是寻找熔断原因。本文基于这一背景，主要分析了配电系统PT高压熔断器熔断的两大原因，并利用MATLAB 数字仿真进行了验证，揭示了 PT 高压熔断器熔断的本质，在此基础上，提出了相关的应对措施。希望本文的研究能为解决配电系统PT 高压熔断器的熔断问题方面有所贡献。
关键词：配电系统；PT高压熔断器；熔断；原因分析
引言
PT高压熔断器熔断问题给整个配电系统的正常运行带来了极大的麻烦，是当前亟待解决的问题，经过研究与分析发现，导致配电系统PT高压熔断器熔断的主要包括系统发生单相接地故障时，就会引起谐振导致电压非常大，熔断器在过高的电压下就会发生熔断现象；还有就是如果配电线路长度很长时，故障一经消除电容就会再次进行放电，这时就会产生很大的电流，也会导致熔断器发生熔断的故障[1]。下面我们具体分析这两大原因，并进行进一步的探究。
一、谐振导致电压过大从而使高压PT熔断器熔断
在配电系统中，铁磁谐振会使电压短时间迅速增大，过大的电压容易导致PT熔断器熔断。当配电系统发生了单相接地的故障时，等效电路组成回路，两端正常的电压瞬间增大，电压互感器就会处于饱和的状态，系统中性点位移变大，位移电压可以是工频，也可以是谐波频率，若系统网络的对地电感与对地电容相匹配，就形成一个闭合的回路，产生很大的电压。而电压一旦增大时，回路中会产生谐振。分频铁磁谐振就会让相电压低频摆动，励磁感抗下降，使励磁回路非常饱和。励磁电流突然上升，电流大于额定值，铁芯发生振动，PT高压熔断器就会发生熔断现象[2]。
二、低频饱和电流引起PT高压熔断器熔断
一些模拟试验显示，如果对一个电压互感器进行重复的谐振激发，会有一部分PT高压熔断器因为这个谐振激发发生熔断故障。但是一旦输电线的长度超过了一百公里，就不产生谐振了。然而当线路长度变长，接地事故的发生概率会更大，接地事故容易使PT高压熔断器熔断。也就是说，在输电线的长度非常长的时候，高压熔断器也会发生熔断现象，但是主要的原因已经不再是谐振了，而是接地故障。
下面从三相对地电容的充放电现象来分析熔断的原因。当电路中一旦发生接地故障时，产生故障的地方会流过一部分电流，未接地相的电压会在短时间内突然升高，对地电容就会充上和线路中的电压一样的电荷。而这些电荷就会产生电流，从接地点的地方开始在整个通路中进行流通。由于在这个通路中电阻是非常大的，所以其中的电流其实是很小的[3]。一旦接地故障消失，导线电荷通往大地的电流通道就会被切断，非接地相瞬间恢复到正常相电压水平。然而接地故障已经得到了恢复，但是非接地相这时候充满了电荷，这些电荷只能另寻电路进入大地之中，因为原来发生接地故障的地方经过修复已经不再接地，电荷就会经过高压绕组通进地球之中。在这个过程中，如果线路很长，那么电容就会随长度而增大，电容之中的电荷就会更多，电流也就非常大，铁芯发生饱和现象，因为电路中电压很大，电路中的冲击电流也就非常大，如此往复，就会完成PT高压熔断器熔断。
在实际的生产实践中，排除故障并不一定在电压达到最大值时进行，也可以在电压较小的时候进行故障的排除。所以当故障消失的那一瞬间，电压互感器中就会产生一个冲击电流。除此之外，电流的大小，与电气设备的伏安特性之间有着较大的联系，电气设备的铁芯越容易饱和的话，它的电流就更大，PT高压熔断器就会更容易熔断，所以说，伏安特性也是在生产实际中必须要考虑的一个重要问题。
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三、PT高压熔断器熔断原因的仿真分析
为了对 PT 高压熔断器熔断原因有进行更加深入地研究，笔者利用matlab对其进行了仿真研究。在仿真研究的过程中，笔者首先要建立了PT 高压熔断器熔断的数字仿真，前提就是要建立起电压互感器的数学模型，建模的过程是整个研究的关键。之前的很多数字仿真基本上都是利用的非线性电感来对电压互感器进行仿真，这种传统的仿真完全将铁损、谐振等的影响忽略了。而笔者分析了之前的仿真结果，发现这些内容是不可忽视的，所以在本文的研究中，笔者所采用的数学模型为可饱和变压器模块，仿真效果更真实，可以很好的解决传统模型中所存在的诸多问题。
由仿真结果笔者发现，在电路的长度不是很长的时候，在整个电路中产生的谐振是均匀的，这种均匀一致的谐振并不会使PT 高压熔断器发生熔断故障。但是如果线路非常长，达到了一定的长度，虽然在整个线路中并没有生成谐振，但是其中所通过的电流却是远大于 PT高压熔断器的额定电流的，在这种高电流的状态之下，PT 高压熔断器非常容易发生烧毁故障。经过计算机的仿真，我们由结果发现远距离的PT 高压熔断器发生熔断故障的主要原因一般都不是传统认知中的谐振，而是系统的对地电容电流过大导致的。
四、PT高压熔断器熔断的防范措施
（一）、改变伏安特性
电气设备的伏安特性与熔断故障的产生密切相关，在实际的生产中，可以通过改变伏安特性，使电气设备即使遇到了很大的电压，也不会产生谐振，这样就可以在一定程度上减少PT熔断器的熔断故障[4]。很多产品的伏安特性都是很差的，运行中系统一旦受到冲击，就会出现PT高压熔断器熔断事故。因为生产工艺的不同，不同的PT高压熔断器受到同样的冲击时，抗干扰的能力差距是非常之大的，因此在设备的选择上，尽量选择伏安特性较好的，减少PT熔断器的熔断问题。
（二）、加入消谐措施
适当考虑中性点经消弧线圈或电阻接地，开口电压等于三相电压矢量和，正常情况下开口三角输出电压为零，接地监视继电器不会动作，当发生故障时会出现压差，监视器动作报警，电阻中有电流流过，起到降低铁磁谐振作用。
（三）、提高额定电流
在实践中，额定电流为0.5A的PT高压熔断器是比较实用的，分析发现，PT高压熔断器熔断电流具有分散性，也容易老化、氧化而使熔断电流减小[5]。所以，为了提高PT高压熔断器的耐受力，可将额定电流由0.5A提高到1A。
结论：
综上所述，本文详细的对PT 高压熔断器熔断的原因进行了分析，并通过数字仿真进行了仿真验证，揭示了 PT 高压熔断器熔断的本质。在此基础上提出抑制PT 高压熔断器熔断的措施，希望能对配电系统的高压熔断器熔断问题的解决提供一定的参考。
参考文献：
[1]王明钦，陈维江，李永君，张晓雷，董伯东，边凯，詹花茂，邓凡良.油田35kV系统电压互感器高压熔断器异常熔断故障的抑制措施[J].电网技术，2012，36（12）：283-288.
[2]罗军川.35kV电容式电压互感器高压熔断器熔断的原因分析[J].高压电器，2009，45（03）：124-127.
[3]洪文峰.配电系统高压熔断器熔断的原因及应对措施[J].安庆师范学院学报（自然科学版），2008（02）：91-92.
[4]周小梅，杨以涵，谭伟璞.配电系统PT高压熔断器熔断的原因分析[J].现代电力，2007（04）：34-37.
[5]金秀石.用于高压配电系统保护的新型熔断器[J].高压电器，1984（03）：62-64.
论文作者:李唯
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
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