1. 电流互感器正常运行时在接近于短路的状态下工作
电力互感器的二次绕组,分为保护绕组和测量绕组二类,保护绕组对精度要求不高,但对抗饱和性要求较高。而测量绕组对精度要求等级较高,不同等级有不同的绕组。
在电力系统中,电流互感器(CT)应用于一次电流的测量与控制,正常工作时互感器二次侧处于近似短路状态,输出电压很低。在运行中如果二次绕组开路或一次绕组流过异常电流(如雷电流、谐振过电流、电容充电电流、电感启动电流等),都会在二次侧产生数千伏甚至上万伏的过电压。
2. 电流互感器工作时二次回路接近于短路工作状态
在带电的电流互感器二次回路上工作时,应采取下列安全措施:
1 严禁将电流互感器二次侧开路;
2 短路电流互感器二次绕组,必须使用短路片或短路线,严禁用导线缠绕;
3 在电流互感器与短路端子之间导线上进行任何工作,应有严格的安全措施,
4 工作中严禁将回路的永久接地点断开;
5 工作时,必须有专人监护,使用绝缘工具,并站在绝缘垫上.
3. 运行中的电压互感器,为避免产生很大的短路电流
电压互感器的符号是PT,PT的特性非常类似于交流电压源:它的本质其实就是变压器,二次侧等效内阻很小,二次侧输出的最高电压取固定值100V。
例如我们测量380V的电压,我们就可以配套初级为400V次级为100V的电压互感器,而测量690V的电压,我们就可以配套初级为750V次级为100V的电压互感器。
当电压互感器的次级短路了,它的表现形式就如同一般的变压器:短路电流很大,二次侧的内阻很小,PT会剧烈发热并烧毁。
电流互感器的符号是CT。电流互感器的特性非常类似于交流电流源:它的二次侧等效内阻很大,二次侧最高输出电流一般固定在5A或者1A,具体要看规格。
既然电流互感器的特性类似于交流电流源,如果我们在电流互感器的二次回路安装一只可变电阻,我们调节电阻的阻值,会发生什么?
当电流互感器TA的一次回路流过电流I1时,若I1已经满载,则二次电流I1的值等于5A。
现在,我们把二次回路所接的可变电阻从零开始调大,我们看到,在一定的范围之内,电流I2基本不变,于是二次侧的电压也按近似线性地增加。
这种特性叫做交流电流源特性,它的特征就是电流互感器二次内阻很大,输出电流在一定程度内基本不变。
当可变电阻Rw取值足够大时,它等效于开路,于是电流互感器的二次电压非常高,极端情况下可达数百或上千伏,它会对人体产生电击。同时,电流互感器自身也剧烈发热,很快就会烧毁。
因此,电流互感器在使用时,它的二次回路不得开路,并且二次回路必须保护接地,以避免发生人身伤害事故。
结论:电压互感器的特性近似为交流电压源,而电流互感器的特性近似为交流电流源。电压互感器的二次回路不得短路,而电流互感器的二次回路不得开路。
这就是两者的区别。
================
另外,在我的书《低压成套开关设备的原理及其控制技术》第3版第3.7节中,专门谈及电流互感器,节录如下:
可供参考。
4. 电流互感器运行时相当于变压器的短路运行,这是因为?
电压互感器是一个内阻极小的电压源,正常运行时负载阻抗很大,相当于开路状态,二次侧仅有很小的负载电流,当二次侧短路时,负载阻抗为零,将产生很大的短路电流,会将电压互感器烧坏。因此,电压互感器二次侧严禁短路。
电流互感器在正常运行时,二次电流产生的磁通势对一次电流产生的磁通势起去磁作用,励磁电流甚小,铁芯中的总磁通很小,二次绕组的感应电势不超过几十伏。
5. 运行中的电流互感器类似工作在短路状态的变压器
电抗变压器是把输入电流转换成输出电压的中间转换装置,同时也起隔离作用。它要求输入电流与输出电压成线性关系。 电流互感器是将高压大电流转换成低压小电流,呈线性转变,因此要求励磁阻抗大,即励磁电流小,负载阻抗小。而电抗变压器正好与其相反。电抗变压器的励磁电流大,二次负载阻抗大,处于开路工作状态;而电流互感器二次负载阻抗远小于其励磁阻抗,处于短路工作状态。
6. 电流互感器相当于短路
电流互感器的原理就是根据变压器的原理来的。电流互感器一次电流的大小与二次负载的电流无关。互感器正常工作时,由于阻抗很小,接近于短路状态,一次电流所产生的磁化力大部分被二次电流所补偿,总磁通不大,二次线圈电势也不大。
当电流互感器开路时,二次侧阻抗无限增大,二次线圈电流等于零,二次绕组磁化力等于零,总磁化力等于一次绕组磁化力。
此时原边电流变成激磁电流,二次侧就感应出很高的电动势,威胁人身安全或造成仪表、保护装置、互感器二次绝缘损坏。
7. 电压互感器在正常运行时相当于一个短路
1、结构区别:
电流互感器的一次绕组用粗线绕成,通常只有一匝或几匝,与被测电流的负载串联;电压互感器是降压变压器,它一次绕组匝数多,与被测的高压电网并联;二次绕组匝数少,与电压表或功率表的电压线圈连接。
2、工作原理区别:
两种装置的正常运行时工作状态很不相同,表现为:
1)电流互感器二次可以短路,但不得开路;电压互感器二次可以开路,但不得短路。
2)相对于二次侧的负荷来说,电压互感器的一次内阻抗较小以至可以忽略,可以认为电压互感器是一个电压源;而电流互感器的一次却内阻很大,以至可以认为是一个内阻无穷大的电流源。
3)电压互感器正常工作时的磁通密度接近饱和值,故障时磁通密度下降;电流互感器正常工作时磁通密度很低,而短路时由于一次侧短路电流变得很大,使磁通密度大大增加,有时甚至远远超过饱和值。