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单相接地时电流分布图
在接地故障期间,系统的电容电流以接地点为通路,在电源、导线、大地间流通,由于PT的励磁阻抗很大,其中流过的电流很小。当接地故障消失时,相当于把线路电荷通往大地的电流通路切断了。而各相对地电压都将力图恢复到正常运行状态下的水平,即非接地相对地电压由线电压恢复到相电压水平,而接地相则由0恢复到相电压。非接地相在接地期间已经充电至线电压下的电荷需要向大地泄放通路。由于原接地点已经切断,就只能通过PT高压绕组进入大地,此时三相对地电容(零序电容)中存储的电荷,将对三相PT高压绕组电感L/3放电,这相当于一个直流电源作用在带有铁芯的电感线圈上。对于接地相来说,更是相当于一个空载变压器突然合闸,会叠加出更大的暂态涌流。在这一瞬变过程中,如果自由电荷很多(线路长度越长对应的线路电容就大,所充的自由电荷就多),PT高压绕组中必将会流过一个幅值很高的直流饱和电流,使PT铁芯严重饱和,具有过饱和铁芯的PT,在工频电源电压的作用下将会出现很大的冲击电流,如此往复,将造成PT一次侧高压熔断器熔断。实际上,由于接地电弧熄灭的时刻不同,即初始相位角不同,故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。
因此,不一定每次单相接地故障消失时,都会在PT高压绕组中产生大的冲击电流。
而且低频饱和电流的大小,还与PT伏安特性有很大关系,PT铁芯越容易饱和,该饱和电流就越大,PT高压熔丝就越易熔断。因此,PT高压熔断器熔断的主要原因除了铁磁谐振,故障恢复后电容放电引起的冲击电流也是造成PT高压熔断器熔断的又一重要因素,而且PT高压熔断器熔断现象多发生在线路对地电容较大的单相接地故障恢复时.
三.10kV系统接地时PT高压熔断器熔断解决措施
对于PT高压熔断器熔断现象的防治,根本办法是减小故障恢复后的电容放电造成的冲击电流,目前应用较为普遍的是采用4PT接线方式。4PT接线方式是一种改善伏安特性以增大零序感抗的方法,由4台单相PT组成,其中3台构成主PT,将其二次剩余绕组所组成的开口三角绕组短接,而不接任何仪表(闭口三角)。将其一次侧连接成星形,即主PT高压侧中性点再经第4个PT接地,即经零序PT接地,用来测量零序电压、接零序电压继电器。中性点接零序PT后,相当于中性点经很大的感抗接地,足够补偿任何长度线路对地的容抗,也就基本破坏了各次谐波的谐振条件。