众所周知,电压互感器不能短路运行,而电流互感器不能开路运行。电压互感器一旦短路或电流互感器开路运行,就会损坏互感器或造成危险。
原则上,我们都知道电压互感器和电流互感器都是变压器,但关注的参数不同。那么为什么变压器不能短路运行,也不能开路运行呢?
正常运行时,电压互感器的二次线圈相当于一个开路,阻抗ZL非常大。如果二次电路短路,阻抗ZL会迅速减小到几乎为零。此时,二次电路会产生较大的短路电流,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安装保险丝,以保护自己免受二次侧短路的损坏。在可能的情况下,一次侧还应安装保险丝,以保护高压电网免受互感器高压绕组或引线故障的影响,以保护一次系统的安全。
电流互感器正常运行时,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可以去除一次电流产生的磁势,励磁电流很小,铁芯中的总磁通量很小,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,去磁功能消失,但一次线圈的磁性ε1保持不变,一次电流完全变成励磁电流,造成铁芯内磁通量Φ铁芯处于高度饱和状态,二次绕组匝数多,二次绕组两端会产生高电压(甚至达到几千伏),不仅可能损坏二次绕组的绝缘,还会严重危及人身安全。因此,不允许电流互感器二次侧开路。
原理上,电压互感器和电流互感器都是变压器。电压互感器注重电压的变化,电流互感器注重电流的变化。那么为什么电流互感器不能开路运行,电压互感器不能短路运行呢?
正常情况下,ε1和ε2保持不变。电压互感器的一次侧并联在电路中,电压相对较高,电流很小。正常运行时,二次侧的电流也很小,几乎为零,在二次电路中与无限开路阻抗形成相对平衡。当二次侧阻抗迅速减小到短路时,因为ε2保持不变,必然会导致二次电流迅速增大,烧坏二次线圈。
同理,在正常运转的时候,ε1和ε2保持不变。电流互感器一次串联在电路中,电流相对较高,电压很小。正常运行时,二次侧的电压也很小,几乎为0,与二次电路中的无限短路阻抗形成平衡。当二次电路阻抗迅速增加到开路时,二次电流迅速降低到0,所有一次电流都转化为励磁电流,导致磁通量迅速增加到饱和烧坏互感器。
因此,同一个变压器,不同的应用,结果也会不同。