電壓互感器,電流互感器,短路開路

電壓互感器詳解

電壓互感器，和變壓器類似，是用來變換線路上的電壓的儀器。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計(jì)算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測(cè)量?jī)x表和繼電保護(hù)裝置供電，用來測(cè)量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時(shí)保護(hù)線路中的貴重設(shè)備、電機(jī)和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。詞條介紹了其基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要類型、接線方式、注意事項(xiàng)、異常與處理、以及鐵磁諧振等。

電壓互感器的接線方式

電壓互感器的常用接線方式有以下幾種：

（1）單項(xiàng)式接線，可以用于測(cè)量35kV及以下中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)的線電壓或110kV以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的相對(duì)地電壓。

（2）V/V接線是將兩臺(tái)全絕緣單相電壓互感器的高低壓繞組分別接于相與相之間構(gòu)成不完全三角形。這種方法常用語中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的35kV及以下的高壓三相系統(tǒng)中，特別是10kV的三相系統(tǒng)中。

（3）用三臺(tái)單相三繞組電壓互感器構(gòu)成YN，yn，d0或YN，y，d0的接線形式，廣泛應(yīng)用于3~220KV系統(tǒng)中，其二次繞組用于測(cè)量相間電壓和相對(duì)地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形，供接入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視儀表和繼電器用。用一臺(tái)三相五柱式電壓互感器代替上述三個(gè)單相三繞組電壓互感器構(gòu)成的接線，除鐵芯外，其形式與圖3基本相同，一般只用于3~15KV系統(tǒng)。

（4）三相三繞組五柱式電壓互感器，其一次繞組和主二次繞組接成星形，并且中性點(diǎn)接地，輔助二次繞組接成開口三角形。故此種電壓互感器可以測(cè)量線電壓和相對(duì)地電壓，輔助二次繞組可以介入交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視用的繼電器和信號(hào)指示器。

電流互感器詳解

電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來測(cè)量的儀器。電流互感器是由閉合的鐵心和繞組組成。它的一次側(cè)繞組匝數(shù)很少，串在需要測(cè)量的電流的線路中。

因此它經(jīng)常有線路的全部電流流過，二次側(cè)繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時(shí)，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路串聯(lián)線圈的阻抗很小，電流互感器的工作狀態(tài)接近短路。電流互感器是把一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來測(cè)量 ，二次側(cè)不可開路。

電流互感器工作原理詳解

在發(fā)電、變電、輸電、配電和用電的線路中電流大小懸殊，從幾安到幾萬安都有。為便于測(cè)量、保護(hù)和控制需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流，另外線路上的電壓一般都比較高如直接測(cè)量是非常危險(xiǎn)的。電流互感器就起到電流變換和電氣隔離作用。

對(duì)于指針式的電流表，電流互感器的二次電流大多數(shù)是安培級(jí)的（如5A等）。對(duì)于數(shù)字化儀表，采樣的信號(hào)一般為毫安級(jí)（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級(jí)，主要起大互感器與采樣之間的橋梁作用。

微型電流互感器也有人稱之為“儀用電流互感器”。（“儀用電流互感器”有一層含義是在實(shí)驗(yàn)室使用的多電流比精密電流互感器，一般用于擴(kuò)大儀表量程。）

電流互感器與變壓器類似也是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作，變壓器變換的是電壓而電流互感器變換的是電流罷了。電流互感器接被測(cè)電流的繞組（匝數(shù)為N1），稱為一次繞組（或原邊繞組、初級(jí)繞組）；接測(cè)量?jī)x表的繞組（匝數(shù)為N2）稱為二次繞組（或副邊繞組、次級(jí)繞組）。

電流互感器一次繞組電流I1與二次繞組I2的電流比，叫實(shí)際電流比K。電流互感器在額定電流下工作時(shí)的電流比叫電流互感器額定電流比，用Kn表示。

Kn=I1n/I2n

電流互感器（Current transformer 簡(jiǎn)稱CT）的作用是可以把數(shù)值較大的一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進(jìn)行保護(hù)、測(cè)量等用途。如變比為400/5的電流互感器，可以把實(shí)際為400A的電流轉(zhuǎn)變?yōu)?A的電流。

電壓互感器不能短路，電流互感器不能開路的原因

我們都知道電壓互感器不能短路運(yùn)行，而電流互感器不能開路運(yùn)行，電壓互感器一旦短路或者電流互感器一旦開路運(yùn)行都將損壞互感器或者產(chǎn)生危險(xiǎn)。

從原理上講，我們都知道無論是電壓互感器還是電流互感器都是變壓器，只是關(guān)注的參數(shù)不一樣。那么為什么同樣是變壓器一個(gè)不能短路運(yùn)行一個(gè)不能開路運(yùn)行呢？

變壓器原理圖

正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器二次線圈相當(dāng)于開路，阻抗ZL很大，若二次回路短路時(shí)，阻抗ZL迅速減小到幾乎為零，這時(shí)二次回路會(huì)產(chǎn)生很大的短路電流，將損壞二次設(shè)備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側(cè)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)其自身不因二次側(cè)短路而損壞。在可能的情況下，一次側(cè)也應(yīng)裝設(shè)熔斷器以保護(hù)高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)的安全。

電流互感器在正常運(yùn)行時(shí)，阻抗ZL很小，相當(dāng)于二次線圈在短路狀態(tài)下運(yùn)行。二次電流產(chǎn)生的磁通勢(shì)對(duì)一次電流產(chǎn)生的磁勢(shì)起去磁作用， 勵(lì)磁電流甚小，鐵芯中的總磁通很小，二次繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不超過幾十伏。如果二次側(cè)開路，二次電流等于零，去磁作用消失，但是一次線圈的ε1保持不變，其一次電流完全變?yōu)閯?lì)磁電流，引起鐵芯內(nèi)磁通量Φ劇增，鐵芯處于高度飽和狀態(tài)，加之二次繞組的匝數(shù)很多，就會(huì)在二次繞組兩端產(chǎn)生很高(甚至可達(dá)數(shù)千伏)的電壓，不但可能損壞二次繞組的絕緣，而且將嚴(yán)重危及人身安全。因此，電流互感器二次側(cè)開路是絕對(duì)不允許的。

電壓互感器和電流互感器原理上都是變壓器，電壓互感器關(guān)注電壓的變化，電流互感器關(guān)注電流的變化。那么為什么同樣是變壓器，電流互感器不能開路運(yùn)行，電壓互感器不能短路運(yùn)行呢？

在正常運(yùn)行時(shí)，ε1和ε2保持不變。電壓互感器一次側(cè)并聯(lián)在回路中，電壓相對(duì)較高，電流非常小，正常運(yùn)行時(shí)二次側(cè)的電流也非常小幾乎為0，在二次回路中與開路無限大阻抗形成一個(gè)相對(duì)平衡。當(dāng)二次側(cè)阻抗迅速減小到短路時(shí)，因?yàn)棣?保持不變，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致二次電流迅速增大，燒壞二次線圈。

同樣的道理，在正常運(yùn)行時(shí)，ε1和ε2保持不變。電流互感器一次側(cè)串聯(lián)在回路中，電流相對(duì)較高，電壓非常小，正常運(yùn)行時(shí)二次側(cè)的電壓也非常小幾乎為0，在二次回路中與短路無限小阻抗形成一個(gè)平衡。當(dāng)二次回路阻抗迅速增大到開路時(shí)，二次電流迅速降為0，一次電流全部轉(zhuǎn)化為勵(lì)磁電流，導(dǎo)致磁通迅速增大達(dá)到飽和燒壞互感器。

所以同樣的變壓器，應(yīng)用不同，結(jié)果也會(huì)不一樣。

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