為什麼電流互感器不能開路?電壓互感器不能短路?

2021-02-24 電工電氣學習

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

　　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，只是關注的參數不一樣。那麼為什麼同樣是變壓器一個不能短路運行一個不能開路運行呢？

 

        正常運行時，電壓互感器二次線圈相當於開路，阻抗ZL很大，若二次迴路短路時，阻抗ZL迅速減小到幾乎為零，這時二次迴路會產生很大的短路電流，將損壞二次設備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側裝設熔斷器以保護其自身不因二次側短路而損壞。在可能的情況下，一次側也應裝設熔斷器以保護高壓電網不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統的安全。

        電流互感器在正常運行時，阻抗ZL很小，相當於二次線圈在短路狀態下運行。二次電流產生的磁通勢對一次電流產生的磁勢起去磁作用， 勵磁電流甚小，鐵芯中的總磁通很小，二次繞組的感應電動勢不超過幾十伏。如果二次側開路，二次電流等於零，去磁作用消失，但是一次線圈的ε1保持不變，其一次電流完全變為勵磁電流，引起鐵芯內磁通量Φ劇增，鐵芯處於高度飽和狀態，加之二次繞組的匝數很多，就會在二次繞組兩端產生很高(甚至可達數千伏)的電壓，不但可能損壞二次繞組的絕緣，而且將嚴重危及人身安全。因此，電流互感器二次側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，電壓互感器關注電壓的變化，電流互感器關注電流的變化。那麼為什麼同樣是變壓器，電流互感器不能開路運行，電壓互感器不能短路運行呢？

　　在正常運行時，ε1和ε2保持不變。電壓互感器一次側並聯在迴路中，電壓相對較高，電流非常小，正常運行時二次側的電流也非常小几乎為0，在二次迴路中與開路無限大阻抗形成一個相對平衡。當二次側阻抗迅速減小到短路時，因為ε2保持不變，勢必會導致二次電流迅速增大，燒壞二次線圈。

　　同樣的道理，在正常運行時，ε1和ε2保持不變。電流互感器一次側串聯在迴路中，電流相對較高，電壓非常小，正常運行時二次側的電壓也非常小几乎為0，在二次迴路中與短路無限小阻抗形成一個平衡。當二次迴路阻抗迅速增大到開路時，二次電流迅速降為0，一次電流全部轉化為勵磁電流，導致磁通迅速增大達到飽和燒壞互感器。

　　所以同樣的變壓器，應用不同，結果也會不一樣。

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