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运行中的电流互感器为什么不能开路? 开路会有啥后果?

运行中的电流互感器为什么不能开路? 开路会有啥后果?

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大部分电工经常会听到这样的一句话:“电流互感器的二次侧不能开路,电压互感器二次侧不能短路”。在工作中,大家一定会把这句话当做“圣经”一样对待,拆除电流互感器二次线时,先用短接片或短接线把二次侧短接,然后再进行拆线或接线工作,这样才能保证人的安全,是非常正确的做法。我自己曾经拆电度表的电流线时,遇到过短接不牢靠,端子处噼里啪啦放电现象。那么电流互感器二次为什么不能开路呢?是什么原理呢?会产生什么样的后果呢?下面为大家仔细的分析,希望大家都能理解。电流互感器电流互感器正常工作(不开路)电流互感器正常工作的时候,次级所接负载为电流表或电度表电流线圈以及变送器等,这些线圈的阻抗都很小,基本上运行在短路状态。这种情况下,电流互感器的一次电流和次级电流所产生的磁通相互抵消,使铁芯中的磁通密度维持在较低水平,通常在零点几特斯拉(磁通密度的单位:T),由于次级电阻很小,所以次级电压也很低。正常运行情况下电流互感器的磁通量是相抵消的,磁通密度很小电流互感器二次侧开路情况下当电流互感器次级绕组开路时,这时候一次电流如果没有变化,二次回路断开,或者电阻很大,那么二次侧的电流为0,或者非常小,二次线圈或铁芯的磁通量就很小,不能抵消掉一次磁通量。这时候一次电流全部变为励磁电流,使铁心饱和,这个变化是突然的,叫突变,它的磁通密度高达几个特斯拉以上。磁通密度突变,二次电压很高电流互感器二次开路的后果这种情况后出现后,会产生一下后果:1. 二次产生数千伏电压(这个没有验证过,是照抄的理论),高电压可能击穿电流互感器的绝缘,使整个配电设备外壳带电,也可能让检修人员触电,有生命危险。2. 铁芯突变饱和会使互感器的铁芯损耗增加,铁芯会发热,损坏互感器。3. 互感器饱铁芯饱和,计量失准,CT比差和角差加大。
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电流互感器二次侧开路,会造成二次侧产生高电势非常危险;同时少了二次侧的去磁,铁芯内磁通量饱和,将会引起铁芯温度剧增,然后烧毁互感器。我们来分析一下电流互感器的工作原理,就能明白二次侧为何不能开路。1、一次侧:通过高电流、线圈匝数少,视为电源端;2、二次侧:产生低电流、线圈匝数多,视为负载端;工作原理:1、一次侧通过交变电流时,会在铁芯产生磁通量;2、然后磁通量传到二次侧,并在二次侧产生感应电动势;3、当二次侧闭合时,会在二次侧线路中产生电流;4、然后二次侧产生的电流,又在铁芯中产生磁通量,该磁通方向和一次侧的相反,两者相互抵抗并部分抵消,该过程称作“去磁”;5、于是,在铁芯内磁通量不高的情况下,一次侧的电能传送到了二次侧,实现了能量的转移;当二次侧短路时:1、首先,二次侧将产生较大的电动势,比较危险;2、其次,二次侧没有了感应电流,失去了对一次侧的去磁,那么铁芯中的磁通量将大大增加,超过磁饱和后,将在铁芯内产生较大的励磁电流来对抗磁通量的增大,使得铁芯温度增大,造成互感器烧毁。所以,电流互感器的二次侧,工作时是禁止开路的。
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电流互感器有很多种,用得比较多的是电磁式电流互感器,这种互感器又可以分为测量式电流互感器和保护式电流互感器,当然这种电流互感器是不能开路运行的。电磁式电流互感器结构与一般电力变压器有些相似,它也是由铁芯、线圈组成,它们的区别电流互感器的一次线圈为大电流、高电压,二次线圈与低电压的测量仪表或继电器的电流线圈相连,互感器接近于短路状态。电流互感器在运行时二次回路切忌不能开路,因为电流互感器在正常运行时,它的一次磁势与二次磁势是相互平衡的,励磁的磁势很小,铁芯中的磁密度和二次线圈中的感应电动势都不高,若二次线圈开路,一次磁势全部用于励磁,铁芯将深度饱和,磁密度增加到平顶状态,开路的二次线圈将产生波形为尖顶波而幅值很高的感应电动势,也就是说二次线圈将产生很高的过电压,这种高电压对电气设备和人身安全造成很大的危险。同时由于二次回路开路后,将使铁心严重饱和,造成过热,而将电流互感器烧毁。所以运行中,绝不允许电流互感器二次回路开路。
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简单地说电流互感器也是变压器的一种类型,只是用途不同而已。至于为什么次级不能开路的原因要从互感器的结构谈起。就拿穿心互感器来说一般规格有300/5.400/5.~6000/5等规格,那么次级的匝数就是电流比如6000/5=1200,匝比n=1200假如初级有1v次级开路电压就有1200v初级10v次级就有12000 v显然就会击穿打火。正常工作状态次级是接近短路状态的,此时是恒流状态次级几乎电压很低,不会引起击穿。
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因为正常运行时,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。
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