摘要：分析了配电网高压熔断器频繁熔断原因，重点针对电磁式电压互感器（以下简称PT）保护用熔断器，通过仿真及实验验证，揭示了铁磁谐振及饱和低频电流是引起熔断器频熔的主要原因，并提出解决措施。
关键词：高压熔断器，铁磁谐振，低频饱和电流
0 引言
目前，我国电力系统配网10-35kV母线上的电压互感器绝大部分采用电磁式电压互感器（以下简称PT），而作为保护电压互感器的熔断器，也被大量应用。但是，在实际运行过程中，熔断器频繁发生熔断现象，影响了供电可靠性。
1.互感器熔断器熔断原因分析
1.1系统扰动（如发生单相接地等）引起的饱和电流引起熔断器熔断
当10-35kV不接地系统受到冲击扰动，典型的如发生单相接地故障，当单相接地故障消失，切除电弧熄灭瞬间，正常相对地电容储存的电荷会进行重新分配，在三相回路中对地电容和PT一次感抗形成零序振荡电路，振荡频率取决于对地电容和电感，振荡时间取决于回路电阻的损耗，当发生超低频振荡时，低频磁链使PT铁芯瞬间达到饱和，在PT一次绕组形成过电流，该电流大于熔断器额定电流时导致熔断器熔断。
通过在10kV铁磁谐振平台模拟单相接地恢复情况，监测通过高压熔断器的励磁涌流，波形如图1。
图1 10kV铁磁谐振平台模拟单相接地消失时的励磁涌流
如图1所示，试验过程中，PT三相一次绕组励磁涌流峰值分别达到2.45A，7.9A，8.2A，其中C相最大峰值电流为PT高压熔断器额定电流（0.5A）的16.4倍。此励磁涌流是导致熔断器频繁熔断的原因。
1.2铁磁谐振引起熔断器熔断
当配电网系统发生铁磁谐振后，PT一次高压熔断器仍有较大电流流过。发生分频谐振，谐振频率为电网额定频率的1/2、1/3等，此时，系统相电压升高，线电压不变；过电压倍数较低，一般不超过2倍相电压；PT过电流较大，为熔断器额定电流的5~10倍，易导致电压互感器一次熔断器熔断或PT烧毁。仿真和试验分析表明单相接地恢复容易激发分频谐振。
发生工频谐振，即谐振频率为电网额定频率。此时，系统相电压升高，线电压不变；过电压倍数一般不超过3倍相电压；PT过电流较大，为熔断器额定电流（0.5A）的2~5倍，仍易导致电压互感器一次熔断器熔断或PT烧毁。
1.3熔断器自身质量原因引起熔断器熔断
熔断器产品质量层次不齐，将严重影响电力设备及电网的安全稳定运行。高压限流熔断器的性能，尤其是电气性能，与材料和结构都是相关的。主要易引发熔断器熔断的质量原因包括：（1）熔体断裂、扭转、损伤、低熔点冶金部分缺陷、熔体和壳壁之间间隙过小，熔体材料，熔体的长度、电阻值过大引起发热；（2）熔体骨架结构完整性不良；（3）熔管沙粒的颗粒度及填满程度不足；（4）外壳、壳壁出现裂纹。
2 熔断器频熔解决措施
通过上述分析，针对熔断器频熔的问题，分别针对熔断原因提出解决措施。
（1）由于系统扰动（如发生单相接地等）引起的低频振荡电流引起熔断器熔断的，一是可以通过投入消弧线圈，改变系统参数，抑制零序低频振荡的发生，减小低频振荡电流的幅值，从而避免熔断器发生熔断现象。二是合理选择电压互感器绕组容量，增大阻尼，降低零序回路低频振荡电流。
（2）由铁磁谐振引起熔断器熔断的，一是可以通过在电压互感器中性点加装性能较好的一次消谐器或使用4PT接线，实现抑制铁磁谐振，从而消除铁磁谐振引起的过电流。二是合理选择电压互感器绕组容量，增大阻尼，降低零序回路低频振荡电流。对一次绕组直流电阻不合格的，建议更换电压互感器。
（3）由熔断器自身质量原因引起熔断器熔断的，应在采购阶段严把质量关，选用结构、电气性能较好的熔断器。建立熔断器厂家及参数台帐，通过对比筛选质量较好的熔断器制造厂。
论文作者:张金德,关静恩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：熔断器论文; 谐振论文; 电压互感器论文; 电流论文; 低频论文; 单相论文; 绕组论文; 《电力设备》2018年第26期论文;