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康浦森教您电压互感器与电流互感器使用禁忌解析

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2024-12-17 0 1

电压互感器在原理上与变压器有诸多相似之处,它们都是基于电磁感应原理来实现电压转换的。在正常运行时,电压互感器一次侧是并联在回路当中,其电压相对较高,但电流却非常小,相应地,二次侧正常运行时的电流也近乎为0,此时在二次回路中与开路无限大阻抗形成了一种相对平衡的状态。

一、电压互感器二次侧不允许短路的缘由

(一)从原理角度分析

电压互感器在原理上与变压器有诸多相似之处,它们都是基于电磁感应原理来实现电压转换的。在正常运行时,电压互感器一次侧是并联在回路当中,其电压相对较高,但电流却非常小,相应地,二次侧正常运行时的电流也近乎为0,此时在二次回路中与开路无限大阻抗形成了一种相对平衡的状态。


这里涉及到一个关键的物理量ε(感应电动势),正常运行时,ε1和ε2保持不变。然而一旦二次侧阻抗迅速减小,也就是出现短路情况时,因为ε2保持不变,根据欧姆定律等电学原理,势必会导致二次电流迅速增大。而电压互感器的二次侧线圈匝数较少,较大的电流通过时,就很容易产生过多热量,进而烧坏二次线圈,致使整个电压互感器无法正常工作。所以从原理层面来看,为了保障电压互感器的正常运行,避免其损坏,二次侧是绝不允许短路的。

电压互感器测量原理图

(二)从实际表现说明

在实际的电路回路中,我们可以把电压互感器看作是一个电压源。电压源有着输出电压稳定的特性,对于其负载上的电流值,是遵循公式I=U/R的(其中I代表电流,U代表电压,R代表电阻),也就意味着电流会随着电阻的增大而减小。


当电压互感器二次侧出现短路时,这种情况可以近似看成是负载电阻R无限小,按照上述公式,此时电流I就会变得无限大。过大的电流会让整个回路产生大量的热,设备会因为过热而遭到损坏,严重情况下甚至会引发安全事故,影响电力系统的正常运转。所以从实际的表现来讲,同样要求电压互感器二次侧不能出现短路的情况,这是保障电力系统安全稳定运行的必要注意事项之一。


二、电流互感器二次侧不能开路的原因

(一)基于原理层面讲解

电流互感器在工作时,其原理与变压器有相似之处,都是依靠电磁感应来实现相关电量的转换。正常运行情况下,电流互感器一次侧是串联在回路当中的,其电流相对较高,不过电压却非常小,相应地,二次侧正常运行时的电压也近乎为0,此时在二次回路中与短路无限小阻抗形成了一种平衡状态。


这里同样涉及到感应电动势ε,正常运行时,ε1和 ε2保持不变。然而一旦二次回路阻抗迅速增大,直至开路时,二次电流会迅速降为0,而一次电流就会全部转化为励磁电流。由于电流互感器的二次侧匝数较多,此时铁芯中的磁通会因为缺少二次电流产生的磁通去抵消,而迅速增大达到饱和状态。在磁通密度急剧变化的过程中,会在二次绕组两端产生很高的电动势,其峰值甚至可达数千伏乃至上万伏,这不仅极易击穿互感器的绝缘,损坏互感器本身,还可能使整个配电设备外壳带电,对检修人员等相关人员的人身安全造成严重威胁,所以从原理角度决定了电流互感器二次侧是不能开路的。

电流互感器测量原理图

(二)联系实际情况阐释

我们可以把电流互感器类比为一个电流源,对于电流源来讲,其输出的电流是恒定的,负载上的电压遵循公式U=I*R(其中U代表电压,I代表电流,R代表电阻),也就是电压会随着电阻的增大而增大。


当电流互感器二次侧出现开路情况时,就相当于回路中的电阻数值变为无限大,按照上述公式,此时产生的电压就会无限大,进而出现过压现象。这种过高的电压足以击穿绕组和回路,让整个电流互感器无法正常发挥作用,并且在实际的电力系统运行场景中,一旦发生这样的情况,会破坏电力系统的稳定运行,可能造成大面积停电等不良后果,甚至会引发安全事故,危及现场工作人员的生命安全,所以在实际操作和电力系统运行中,务必要严格确保电流互感器二次侧不能处于开路状态。


三、使用中的注意事项

(一)二次侧可靠接地

电压互感器二次侧可靠接地是保障电力系统安全运行的关键举措,有着多方面重要意义。首先,从安全角度来看,它能够防止一次侧的高压串入二次侧,避免设备损坏以及人员触电风险。要知道,电压互感器是将高电压转换为低电压用于测量、保护和控制等的设备,一旦一次侧高压意外串入二次侧,没有接地的话,二次侧的设备如测量仪表、继电器等会遭受高压冲击,很容易被损坏,同时若人员正在操作或接触相关设备,就极有可能发生触电事故,危及生命安全。


其次,接地还对提高测量精度起着积极作用。它可以减小一次侧电压波动对测量结果的影响,使得测量数据更加准确可靠,为电力系统的各项监测、调控等工作提供精准的依据。再者,对于继电保护装置而言,二次侧可靠接地是保证其可靠动作的重要条件,能确保在出现异常情况时,保护装置可以及时准确地发挥作用,避免故障扩大化,保障整个电力系统的稳定运行。另外,在防止控制系统因电压波动出现误动作方面,接地也有着不可忽视的功效,能助力控制系统正常有序地运行。


不过,需要注意的是,电压互感器二次侧必须有一点接地,不能有多点接地,否则容易引起电磁干扰。并且接地线应采用专用的保护线,不得与工作零线混用,其截面也要足够大,以保证在故障状态下能通过足够的电流。即便完成接地操作后,仍需定期检查接地线的连接情况,确保其可靠连接,从而持续发挥接地对电压互感器二次侧的保护等作用。

(二)阻抗符合规定

电压互感器二次侧接入的阻抗不得小于规定值,这对于互感器的正常工作以及测量准确性等方面都有着重要意义。从原理上来说,当二次侧接入的阻抗符合规定时,能让互感器工作在一个相对合理的状态,避免因阻抗过小而出现电流过大等异常情况。


实际应用中,二次侧负载阻抗越大,其反射到一次侧的等效阻抗也越大,这样互感器对被测对象的分流作用就越小,所测得的结果也就越接近实际电压,进而减小了测量误差,保障测量的精准度,使得通过电压互感器获取的电压数据能够真实反映电力系统中的实际电压情况,为后续基于这些数据开展的电力调度、设备运行状态判断等工作提供可靠支撑。所以,严格把控二次侧接入的阻抗,使其满足规定要求,是确保电压互感器稳定、准确工作的必要条件之一,电力工作人员在实际操作中应给予足够重视,避免因阻抗问题导致互感器出现故障或者测量结果不准确等不良后果。


四、总结与期许

电压互感器二次侧不允许短路、电流互感器二次侧不能开路,这是由它们的工作原理以及实际运行中的表现所决定的关键规则。电压互感器若二次侧短路,会因二次电流迅速增大、回路过热而烧坏二次线圈;电流互感器二次侧开路,则会致使磁通饱和、产生过压,损坏互感器并危及人身安全等。


在使用过程中,电压互感器二次侧要可靠接地以及保证接入的阻抗符合规定值,以此来保障电力系统的安全稳定运行,提升测量的准确性。


在此,康浦森衷心希望每一位电力工作人员都能牢记这些要点,在日常工作中严格遵循相关要求,操作时谨慎细致,确保工作安全顺利进行,避免不必要的损失。同时,也祝愿大家身体健康,工作之余能有更多的时间陪伴家人。如果想要进一步了解电压互感器参数或者电流互感器参数,可以查看康浦森官网相关专业文章,不断提升专业知识储备,更好地为电力事业贡献力量。愿大家在保障电力系统正常运转的道路上,一路平安,收获满满。
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