如果你管理过10-35千伏的配电网，很可能遇到过一件头疼的事，电压互感器（PT）高压侧那个小小的保护熔断器，总是莫名其妙烧断。换一次不算太麻烦，但一年碰上好几次，运维成本上去了，供电可靠性也跟着受影响。更让人困惑的是，这个问题在中性点不接地的电网里尤其普遍，原因却一直没彻底搞清楚。

电压互感器，你可以把它想象成电网的“感知器官”，负责把高电压按比例转换成可供计量、保护和监控设备使用的低电压，其重要性不言而喻。而它前面那个熔断器，就是它的“保险丝”。这“保险丝”频繁熔断，背后肯定有蹊跷。

过去，工程师和学者们主要提出了几种猜想。最早大家以为是“过电压”，发生单相接地故障时，电压会升高到正常时的1.73倍，可能导致PT铁芯饱和，电流激增烧断熔丝。但实际调查发现，熔断往往发生在故障消失、准备恢复供电的那一刻，而不是故障持续期间。而且计算表明，那时的电流并不足以熔断熔丝。

另一种主流观点指向“铁磁谐振”。由于PT铁芯的非线性特性，可能与电网中的杂散电容“配合”产生谐振，引发高电压和大电流。这套理论有经典的曲线和判据，也提出了诸如改变电容来避开谐振区的对策。但随着城市电网电缆越来越多，系统电容本身就变大了，理论上反而不易发生谐振了，可熔断问题依旧。这说明，谐振理论可能不是唯一答案。

近年来，越来越多的研究将目光投向故障消失的“瞬间”。他们认为，故障期间，电网中的杂散电容被充上了电；故障突然消失时，这些多余的电荷要找地方释放，PT就成了泄放路径之一。这个放电过程可能引发复杂的暂态过程，导致PT异常。

沿着这个思路，天津大学电气自动化与信息工程学院等单位的温伟杰、胡铁伟等研究者，有了更清晰的发现。他们通过理论分析和数值计算，揭示了一个关键细节。在某些典型故障（如单相接地、弧光接地等）消失后，系统会短暂地出现一种特殊的电压形态。它不是纯粹的交流电，而是在工频交流电上，叠加了一个直流偏置电压。

图 动态模拟试验平台

你可以把它理解成，电压的“基准线”不是零，而是被短暂地抬高或拉低了一截。这个直流偏置是怎么来的？研究发现，核心条件是故障消失那一刹那，三相杂散电容上残留的净电荷不为零，而且这些电荷短时间内没有顺畅的泄放通路，就被“困”在了系统里，形成了直流分量。

这个“直流幽灵”的威力不容小觑。它的存在，极易导致PT铁芯进入深度饱和状态。一旦深度饱和，PT的励磁电流就不再是温和的正弦波，而会变成含有很大直流分量或剧烈脉冲的电流。正是这种异常的电流，其热效应不断积累（符合经典的I²t熔断特性），最终超过了熔断器的承受极限，导致其熔断。

研究还进一步分析了哪些因素会影响这个“幽灵”的强弱和持续时间。比如，电网中的杂散电容越大、无功补偿容量越大，直流偏置电压就衰减得越慢，危害时间越长；相反，如果电网带着较大的负载，这个电压就会很快被吸收衰减掉。

PT自身的阻抗特性也扮演了关键角色，它决定了电荷泄放是平缓进行（过阻尼），还是可能引发PT在饱和与非饱和状态间反复横跳，后者会产生持续的电流脉冲，危害更大。

这项研究的意义在于，它首次明确指出了“直流偏置电压”这一特定暂态现象是触发熔断的关键，并澄清了其产生的精确条件和物理机理。这为解决这个长期困扰运维的难题提供了更精准的理论靶点。研究者们不仅在PSCAD/EMTDC软件中建立了10千伏配电网模型进行仿真，还搭建了380V/150V的实物动态模拟试验平台，验证了理论的正确性。

当然，从机理清晰到工程上广泛应用成熟的抑制措施，还有路要走。但这一发现无疑让我们向彻底理解并解决PT熔断器频繁熔断问题，迈出了坚实的一步。未来，或许可以通过优化PT参数、设计新的保护电路或泄放路径等方式，来有效“驱散”这个电压里的直流幽灵，让电网运行更加稳定可靠。

本工作成果发表在2025年第1期《电工技术学报》，论文标题为“典型配电故障下直流偏置电压形成及电压互感器熔断分析”。本课题得到国家电网公司总部项目和国家自然科学基金项目的支持。