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电压、电流互感器知识及电压互感器不能短路,电流互感器不能开路的原因-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2019-02-20 

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电压互感器,电流互感器,短路开路

电压互感器详解

电压互感器,和变压器类似,是用来变换线路上的电压的仪器。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位;而电压互感器变换电压的目的,主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器,因此电压互感器的容量很小,一般都只有几伏安、几十伏安,最大也不超过一千伏安。词条介绍了其基本结构、工作原理、主要类型、接线方式、注意事项、异常与处理、以及铁磁谐振等。


电压互感器的接线方式

电压互感器的常用接线方式有以下几种:


(1)单项式接线,可以用于测量35kV及以下中性点不直接接地系统的线电压或110kV以上中性点直接接地系统的相对地电压。

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(2)V/V接线是将两台全绝缘单相电压互感器的高低压绕组分别接于相与相之间构成不完全三角形。这种方法常用语中性点不接地或经消弧线圈接地的35kV及以下的高压三相系统中,特别是10kV的三相系统中。

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(3)用三台单相三绕组电压互感器构成YN,yn,d0或YN,y,d0的接线形式,广泛应用于3~220KV系统中,其二次绕组用于测量相间电压和相对地电压,辅助二次绕组接成开口三角形,供接入交流电网绝缘监视仪表和继电器用。用一台三相五柱式电压互感器代替上述三个单相三绕组电压互感器构成的接线,除铁芯外,其形式与图3基本相同,一般只用于3~15KV系统。

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(4)三相三绕组五柱式电压互感器,其一次绕组和主二次绕组接成星形,并且中性点接地,辅助二次绕组接成开口三角形。故此种电压互感器可以测量线电压和相对地电压,辅助二次绕组可以介入交流电网绝缘监视用的继电器和信号指示器。

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电流互感器详解

电流互感器是依据电磁感应原理将一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量的仪器。电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次侧绕组匝数很少,串在需要测量的电流的线路中。


因此它经常有线路的全部电流流过,二次侧绕组匝数比较多,串接在测量仪表和保护回路中,电流互感器在工作时,它的二次侧回路始终是闭合的,因此测量仪表和保护回路串联线圈的阻抗很小,电流互感器的工作状态接近短路。电流互感器是把一次侧大电流转换成二次侧小电流来测量 ,二次侧不可开路。


电流互感器工作原理详解

在发电、变电、输电、配电和用电的线路中电流大小悬殊,从几安到几万安都有。为便于测量、保护和控制需要转换为比较统一的电流,另外线路上的电压一般都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器就起到电流变换和电气隔离作用。

对于指针式的电流表,电流互感器的二次电流大多数是安培级的(如5A等)。对于数字化仪表,采样的信号一般为毫安级(0-5V、4-20mA等)。微型电流互感器二次电流为毫安级,主要起大互感器与采样之间的桥梁作用。

微型电流互感器也有人称之为“仪用电流互感器”。(“仪用电流互感器”有一层含义是在实验室使用的多电流比精密电流互感器,一般用于扩大仪表量程。)


电流互感器与变压器类似也是根据电磁感应原理工作,变压器变换的是电压而电流互感器变换的是电流罢了。电流互感器接被测电流的绕组(匝数为N1),称为一次绕组(或原边绕组、初级绕组);接测量仪表的绕组(匝数为N2)称为二次绕组(或副边绕组、次级绕组)。


电流互感器一次绕组电流I1与二次绕组I2的电流比,叫实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫电流互感器额定电流比,用Kn表示。

Kn=I1n/I2n


电流互感器(Current transformer 简称CT)的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流,用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器,可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。


电压互感器不能短路,电流互感器不能开路的原因

我们都知道电压互感器不能短路运行,而电流互感器不能开路运行,电压互感器一旦短路或者电流互感器一旦开路运行都将损坏互感器或者产生危险。

从原理上讲,我们都知道无论是电压互感器还是电流互感器都是变压器,只是关注的参数不一样。那么为什么同样是变压器一个不能短路运行一个不能开路运行呢?

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变压器原理图


正常运行时,电压互感器二次线圈相当于开路,阻抗ZL很大,若二次回路短路时,阻抗ZL迅速减小到几乎为零,这时二次回路会产生很大的短路电流,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。


电流互感器在正常运行时,阻抗ZL很小,相当于二次线圈在短路状态下运行。二次电流产生的磁通势对一次电流产生的磁势起去磁作用, 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。如果二次侧开路,二次电流等于零,去磁作用消失,但是一次线圈的ε1保持不变,其一次电流完全变为励磁电流,引起铁芯内磁通量Φ剧增,铁芯处于高度饱和状态,加之二次绕组的匝数很多,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。因此,电流互感器二次侧开路是绝对不允许的。


电压互感器和电流互感器原理上都是变压器,电压互感器关注电压的变化,电流互感器关注电流的变化。那么为什么同样是变压器,电流互感器不能开路运行,电压互感器不能短路运行呢?


在正常运行时,ε1和ε2保持不变。电压互感器一次侧并联在回路中,电压相对较高,电流非常小,正常运行时二次侧的电流也非常小几乎为0,在二次回路中与开路无限大阻抗形成一个相对平衡。当二次侧阻抗迅速减小到短路时,因为ε2保持不变,势必会导致二次电流迅速增大,烧坏二次线圈。


同样的道理,在正常运行时,ε1和ε2保持不变。电流互感器一次侧串联在回路中,电流相对较高,电压非常小,正常运行时二次侧的电压也非常小几乎为0,在二次回路中与短路无限小阻抗形成一个平衡。当二次回路阻抗迅速增大到开路时,二次电流迅速降为0,一次电流全部转化为励磁电流,导致磁通迅速增大达到饱和烧坏互感器。

所以同样的变压器,应用不同,结果也会不一样。

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