電流互感器二次開路電壓分析

2021-02-13 互感器行業交流

  一、問題簡述:電流互感器二次側開路時,互感器成空載運行,此時,一次側線路電流全部成為勵磁電流,使鐵心內的磁通密度比額定情況增加很多,一方面使二次側感應出很高的電壓,可能使絕緣擊穿,同時對操作人員也構成潛在安全威脅;另一方面,鐵耗會大幅增加,使鐵心過熱,影響電流互感器的性能,甚至燒壞電流互感器。

  二、計算實例:

  下面來理論計算分析一隻1200/5A的CT二次開路電壓值。

 已知:一次額定安匝I1nN1n=1200A,N2n=240,Ac=25.5cm2,Lc=75.4cm,f=50Hz,鐵芯是冷軋矽鋼片卷鐵芯取K=4.13×10-2,於是二次開路峰值電壓:

註:公式來自《互感器設計原理》

EKL—二次開路電壓(峰值),V;

N2n—額定二次匝數;

Ac—鐵芯有效截面積,cm2;

f—電源頻率,Hz;

Lc—鐵芯的平均磁路長,cm;

I1n—額定一次電流,A;

N1n—額定一次匝數;

 K—係數,與鐵芯材質和鐵芯型式有關,對於冷軋矽鋼板卷鐵芯取4.13×10-2;疊片鐵芯取2.59×10-2;

如上計算表明,當電流互感器二次繞組開路時,開路峰值電壓能達到7.1kV,這樣的高壓可能造成互感器匝間絕緣、層間絕緣甚至主絕緣的損壞,也可能燒毀二次線路上的儀器儀表。

三、結論:

上述理論分析和實際情況並不完全符合。例如我們在國家高電壓計量站(武高所)對一臺LZZBJ4-35 CT 變比為1600/5的保護繞組進行了開路電壓峰值測試:對互感器一次繞組施加額定一次電流,二次繞組開路,測得開路峰值電壓為1412V,比上述公式計算得到的數據小很多,當然這樣的開路電壓也足以對人身和儀表產生威脅。

因此,電流互感器在使用中二次繞組兩端必須與二次負荷確切聯結,不接負荷時則應可靠短接,短接的導線必須有足夠的截面,以免當一次過電流時產生的較大的二次電流將導線熔斷從而使二次開路而出現高電壓。另外現在也開發有防二次開路保護器可以並聯在互感器二次側有效的防範二次開路產生開路高壓。

  

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