電流互感器在正常工作時,它的一次磁勢與二次磁勢是彼此平衡的。一旦二次側開路,二次電流等于零,一次線圈的電動勢堅持不變,一次電流全部成為勵磁電流,這將導致鐵芯中磁通量Φ急劇上升,這個急劇上升磁通量或許導致鐵芯磁飽或許或許在二次側感應出較高的電壓。
電流互感器二次側開路,畢竟電壓會有多高呢?
首要我們來看電流互感器的原理。電流互感器相當于一臺升壓變壓器,它的一次繞組很少,通常只需一匝或兩匝,而二次繞組很多。我們知道,電流和匝數之比是一個反比的聯系,即:I1/I2=N2/N1。舉例來說,一臺額定變比為1200/5的電流互感器,一側繞組為1匝,那么二次繞組則有240匝。
一同,我們知道,一臺一般的變壓器一次側和二次側的電壓比也與匝數比有關,正好是正比聯系,也就是U1/U2=N1/N2。那么關于一臺1200/5的電流互感器來說,它的匝數比N1/N2=1/240。假設我們這臺電流互感器接在110kV電力系統中,是不是二次側的電壓會有110kV*240這么高呢?
實踐并非如此,這也是電流互感器與一般的變壓器不同的當地。因為電力系統的電壓并非電流互感器一次側的電壓U1。假設電流互感器一次側的電壓為110kV的話,那么電流互感器的一次側容量將到達110kV*240A這么大,這么大的容量放在變壓器來看都是一個龐然大物了。所以,實踐上電流互感器的一次側電壓U1是很小的。
電流互感器二次側開路電壓的正確翻開姿勢
電流互感器二次側開路時的電壓核算公式如下:
我們取一次額定安匝I1nN1n=1200A,N2n=240,Ac=25.5cm2,Lc=75.4cm,f=50Hz,鐵芯是冷軋硅鋼片,卷鐵芯,K=4.13×10-2,所以二次開路峰值電壓等于
注:公式來自《互感器規劃原理》
EKL—二次開路電壓(峰值),V;
N2n—額定二次匝數;
Ac—鐵芯有用截面積,cm2
f—電源頻率,Hz;
Lc—鐵芯的均勻磁路長,cm;
I1n—額定一次電流,A;
N1n—額定一次匝數;
K—系數,與鐵芯質料和鐵芯型式有關,關于冷軋硅鋼板卷鐵芯取4.13×10-2;疊片鐵芯取2.59×10-2;
從這個式子可以看出,當電流互感器二次側電流為5A,二次開路時峰值的電壓可以到達7130V。電壓現已非常高了,足以對人體構成傷害。
不過這個是理論值,實踐根據網友的總結,比這個峰值要小些,但開路電壓也很高了。大概是這樣一個情況:
二次側5A的電流互感器,變比2000A以內,開路電壓不超越500V;變比4000A以內,開路電壓不超越1000V;
二次側1A的電流互感器,變比500以內,開路電壓不超越2000V;變比500以上,幾千至上萬伏。
可參考的另一種開路電壓核算辦法
舉例:500/5的電流互感器,N1/N2=I2/I1=1/100,副邊電流是原邊的百分之一。假設互感器是原邊直接穿母線或許電纜的話,原邊相當于1匝,副邊有100匝。
當電流互感器的二次負載是10VA的測量表面時,副邊負載阻抗約10/(5*5)=0.4歐姆。根據電流源的界說,可以以為互感器本身是一個5A的抱負電流源和一個阻值較大的內阻的并聯,內阻起到了分流的效果。
(電流互感器等效的電流源)
我們測量時,期望的是無論測量表面的阻抗怎么變,只需在互感器負載范圍內,電流巨細都是穩定的,就是說改變量在精度范圍內。這就要求并聯內阻的阻值要遠大于負載阻抗。同樣假定精度0.5%,則副邊內阻需在0.4/0.5%=80歐姆以上。此時負載阻抗只需在0.4歐姆之內改變(二次輸出小于10VA),電流可以為根本穩定不變(等于原邊被測量電流的百分之一)。
為便利核算,我們假定實踐產品精度更好,內阻是100歐姆。 此時,反映在副邊上的電壓U2等于測量表面兩端電壓,即U2=5*0.4=2V。電流源的并聯內阻上也是2V。損耗=2*2/100=0.04瓦。以上為正常工作情況。
假設二次側開路,即表面阻抗為無窮大,則內阻R0上電流為5A,其兩端電壓U2=5*100=500V,損耗=5*5*100=2500W。