一、电压互感器二次侧为什么不能
电流互感器二次侧不请允许开路的原因 1、由于磁感应强度剧增,使铁芯损耗增大,严重发热,甚至烧坏绝缘。
因此,电流互感器二次侧开路是绝对不允许的,这是电气试验人员的一个大忌。
2、电流互感器在正常运行时,二次电流产生的磁通势对一次电流产生的磁通势起去磁作用,励磁电流甚小,铁芯中的总磁通很小,二次绕组的感应电动势不超过几十伏搜索。
如果二次侧开路,二次电流的去磁作用消失,其一次电流完全变为励磁电流,引起铁芯内磁通剧增,铁芯处于高度饱和状态,加之二次绕组的匝数很多,根据电磁感应定律正=4.44/fNB,就会在二次绕组两端产生很高(甚至可达数千伏)的电压,不但可能损坏二次绕组的绝缘,而且将严重危及人身安全。
3、如果电流互感器的二次侧运行中短路,二次线圈的阻抗大大减小,就会出现很大的短路电流,使副线圈因严重发热而烧毁。因此在运行中电流互感器不允许短路。一般电压互感器二次侧要用熔断器。
只有35千伏及以下的互感器中,才在高压侧有熔断器其目的是当互感器发生短路时把它从高压电路中切断,短路电阻小,则电压与电阻的商大,即电流大,危险!
二、为何电压互感器正常运行时二次侧不允许开路
电流互感器运行中二次回路不准开路原因如下:
1、二次开路会使互感器铁心过励磁,并产生剩磁,降低铁心准确度;2、会使二次感应出高电压,危及人身和设备安全。所以电流互感器二次接线要牢固可靠,且不允许接入熔断器和开关。
电流互感器工作原理也是利用电磁感应原理,但与变压器、电压互感器等有区别。磁动势=线圈电流乘以线圈匝数。以上电气设备基本原理都是一、二线圈建立的磁动势要平衡,即N1i1≈N2i2,≈就意味着肯定不等于,一、二次线圈磁动势的差值就是用来在铁心建立磁场,对于变压器来说,差值=i0N1,i0为空载电流,也就说铁心只需要很小的电流就可以建立工作所需的磁场了。
对于变压器、电机、电压互感器等设备一次侧都是电压源,也就是输出电压不变,电流根据负载变化,所以永远可以保证N1i1≈N2i2;而电流互感器一次侧是串联在主回路里的,一次侧的电流不受互感器本身和二次侧负载控制,他只与主回路的工作状态有关,正常状态下,二次侧电流建立的磁动势将抵消大部分一次侧的磁动势,如果二次侧开路,电流为零,一次侧线圈的磁动势N1i1都用来建立磁场,将会使铁心过饱和,因为铁心里有一个比正常工作状态下大很多的交变磁场,在二次侧就会感应出一个很高的电压,此时一次侧电压也比正常工作时高,一、二次电压还是与各自线圈匝数成正比的。
2、电流互感器在主回路处于稳定工作状态时,可理解为一次电流不变,一次电压随负载增加而增加,所以电流互感器额定参数里有额定容量,单位VA,电流互感器可以理解为串在主回路的一个负载,通过这个负载的电流不变,而电压是会变化的,电压大小与二次回路串入的负载大小有关,这些负载就是二次侧串的电流表、继电器、导线等,尤其导线在这里是一个不可忽略的负载,所以有的技术规范要求电流互感器二次侧采用4平方导线(规程规定不小于2.5),而电压互感器则采用2.5平方的,因为我们希望电流互感器二次侧负载尽量小,如果所带负载超出标称容量,互感器精度将达不到其额定精度,此时N1i1-N2i2的差值也会增加,铁心磁场也会变大,一、二次电压也会增加。
三、电压互感器工作时,其二次侧为什么不允许短路?
电压互感器不能短路是由于电压互感器内阻抗很小,若二次回路短路时,会出现很大的电流,将损坏二次设备甚至危及人身安全。
电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下,一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。
四、电压互感器二次侧为什么不能短路或接地
电流互感器是一种特殊的变压器,其一次侧线圈匝数很少(低压通常只有1匝),而二次侧线圈匝数很多(比如一个1000/5的互感器,二次侧线圈是一次侧的200倍)。在二侧开路时,二次侧电压会上升到一次侧线圈压降的很多倍(1000/5的互感器,就是200倍),从而影响二次回路的正常运行,并危及人身安全
电流互感器正常工作时,二次回路近于短路状态。这时二次电流所产生的二次绕组磁动势F2对一次绕组磁动势F1有去磁作用,因此合成磁势F0=F1-F2不大,合成磁通φ0也不大,二次绕组内感应电动势E2的数值最多不超过几十伏。因此,为了减少电流互感器的尺寸和造价,互感器铁心的截面是根据电流互感器在正常工作状态下合磁磁通φ0很小而设计的。
使用中的电流互感器如果发生二次回路开路,二次绕组磁动势F2等于零,一次绕组磁动势F1仍保持不变,且全部用于激磁,合成磁势F0=F1,这时的F0较正常时的合成磁势(F1-F2)增大了许多倍,使得铁心中的磁通急剧地增加而达到饱和状态。由于铁心饱和致使磁通波形变为平顶波,因为感应电动势正比于磁通的变化率dφ/dt,所以这时二次绕组内将感应出很高的感应电动势e2。二次绕组开路时二次绕组的感应电动势e2是尖顶的非正弦波,其峰值可达数千伏之高,这对工作人员和二次设备以及二次电缆的绝缘都是极危险的。另一影响是,因铁心内磁通的剧增,引起铁心损耗增大,造成严重发热也会使电流互感器烧毁。第三个影响是因铁心剩磁过大,使电流互感器的误差增加
带电的电流互感器二次绕组严禁开路运行。
简单的讲,这是因为一次的匝数很少。二次的匝数相对一次是很多的,当二次绕组开路会产生很高过电压,对人身和设备造成威胁,所以电流互感器是严禁开路的,这在《电业安全工作规程》第221条有严格的规定
五、电压互感器为什么二次侧不允许短路?如何预防短路?
电压互感器的符号是PT,PT的特性非常类似于交流电压源:它的本质其实就是变压器,二次侧等效内阻很小,二次侧输出的最高电压取固定值100V。
例如我们测量380V的电压,我们就可以配套初级为400V次级为100V的电压互感器,而测量690V的电压,我们就可以配套初级为750V次级为100V的电压互感器。
当电压互感器的次级短路了,它的表现形式就如同一般的变压器:短路电流很大,二次侧的内阻很小,PT会剧烈发热并烧毁。
电流互感器的符号是CT。电流互感器的特性非常类似于交流电流源:它的二次侧等效内阻很大,二次侧最高输出电流一般固定在5A或者1A,具体要看规格。
既然电流互感器的特性类似于交流电流源,如果我们在电流互感器的二次回路安装一只可变电阻,我们调节电阻的阻值,会发生什么?
当电流互感器TA的一次回路流过电流I1时,若I1已经满载,则二次电流I1的值等于5A。
现在,我们把二次回路所接的可变电阻从零开始调大,我们看到,在一定的范围之内,电流I2基本不变,于是二次侧的电压也按近似线性地增加。
这种特性叫做交流电流源特性,它的特征就是电流互感器二次内阻很大,输出电流在一定程度内基本不变。
当可变电阻Rw取值足够大时,它等效于开路,于是电流互感器的二次电压非常高,极端情况下可达数百或上千伏,它会对人体产生电击。同时,电流互感器自身也剧烈发热,很快就会烧毁。
因此,
电流互感器在使用时,它的二次回路不得开路,并且二次回路必须保护接地,以避免发生人身伤害事故。
结论:电压互感器的特性近似为交流电压源,而电流互感器的特性近似为交流电流源。电压互感器的二次回路不得短路,而电流互感器的二次回路不得开路。
这就是两者的区别。
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另外,在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》第3版第3.7节中,专门谈及电流互感器,节录如下:
可供参考。