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，主要是用來給測量儀表和繼電保護(hù)裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時保護(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)的相對地電壓。

（2）V/V接線是將兩臺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，其二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓，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。用一臺三相五柱式電壓互感器代替上述三個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量線電壓和相對地電壓，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，串接在測量儀表和保護(hù)回路中，電流互感器在工作時，它的二次側(cè)回路始終是閉合的，因此測量儀表和保護(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)是安培級的（如5A等）。對于數(shù)字化儀表，采樣的信號一般為毫安級（0-5V、4-20mA等）。微型電流互感器二次電流為毫安級，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。電流互感器接被測電流的繞組（匝數(shù)為N1），稱為一次繞組（或原邊繞組、初級繞組）；接測量儀表的繞組（匝數(shù)為N2）稱為二次繞組（或副邊繞組、次級繞組）。

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不能短路運(yùn)行一個不能開路運(yùn)行呢？

變壓器原理圖

正常運(yùn)行時，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，阻抗ZL迅速減小到幾乎為零，這時二次回路會產(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，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)生的磁通勢對一次電流產(chǎn)生的磁勢起去磁作用， 勵磁電流甚小，鐵芯中的總磁通很小，二次繞組的感應(yīng)電動勢不超過幾十伏。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)閯畲烹娏?，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，ε1和ε2保持不變。電壓互感器一次側(cè)并聯(lián)在回路中，電壓相對較高，電流非常小，正常運(yùn)行時二次側(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相對平衡。當(dāng)二次側(cè)阻抗迅速減小到短路時，因?yàn)棣?保持不變，勢必會導(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，ε1和ε2保持不變。電流互感器一次側(cè)串聯(lián)在回路中，電流相對較高，電壓非常小，正常運(yùn)行時二次側(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平衡。當(dāng)二次回路阻抗迅速增大到開路時，二次電流迅速降為0，一次電流全部轉(zhuǎn)化為勵磁電流，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)果也會不一樣。

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