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(cè)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(dǎo)致鐵芯中磁通量Φ急劇上升,這個急劇上升磁通量或許導(dǎo)致鐵芯磁飽或許或許在二次側(cè)感應(yīng)出較高的電壓。
電流互感器二次側(cè)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(dāng)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(shù)之比是一個反比的聯(lián)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(cè)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(cè)和二次側(cè)的電壓比也與匝數(shù)比有關(guān),正好是正比聯(lián)系,也就是U1/U2=N1/N2。那么關(guān)于一臺1200/5的電流互感器來說,它的匝數(shù)比N1/N2=1/240。假設(shè)我們這臺電流互感器接在110kV電力系統(tǒng)中,是不是二次側(cè)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(dāng)?shù)亍R驗殡娏ο到y(tǒng)的電壓并非電流互感器一次側(cè)的電壓U1。假設(shè)電流互感器一次側(cè)的電壓為110kV的話,那么電流互感器的一次側(cè)容量將到達(dá)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(cè)電壓U1是很小的。
電流互感器二次側(cè)開路電壓的正確翻開姿勢
電流互感器二次側(cè)開路時的電壓核算公式如下:
我們?nèi)∫淮晤~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(guī)劃原理》
EKL—二次開路電壓(峰值),V;
N2n—額定二次匝數(shù);
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(shù);
K—系數(shù),與鐵芯質(zhì)料和鐵芯型式有關(guān),關(guān)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(dāng)電流互感器二次側(cè)電流為5A,二次開路時峰值的電壓可以到達(dá)7130V。電壓現(xiàn)已非常高了,足以對人體構(gòu)成傷害。
不過這個是理論值,實踐根據(jù)網(wǎng)友的總結(jié),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(cè)5A的電流互感器,變比2000A以內(nèi),開路電壓不超越500V;變比4000A以內(nèi),開路電壓不超越1000V;
二次側(cè)1A的電流互感器,變比500以內(nèi),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(shè)互感器是原邊直接穿母線或許電纜的話,原邊相當(dāng)于1匝,副邊有100匝。
當(dāng)電流互感器的二次負(fù)載是10VA的測量表面時,副邊負(fù)載阻抗約10/(5*5)=0.4歐姆。根據(jù)電流源的界說,可以以為互感器本身是一個5A的抱負(fù)電流源和一個阻值較大的內(nèi)阻的并聯(lián),內(nèi)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(fù)載范圍內(nèi),電流巨細(xì)都是穩(wěn)定的,就是說改變量在精度范圍內(nèi)。這就要求并聯(lián)內(nèi)阻的阻值要遠(yuǎn)大于負(fù)載阻抗。同樣假定精度0.5%,則副邊內(nèi)阻需在0.4/0.5%=80歐姆以上。此時負(fù)載阻抗只需在0.4歐姆之內(nèi)改變(二次輸出小于10VA),電流可以為根本穩(wěn)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(chǎn)品精度更好,內(nèi)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(lián)內(nèi)阻上也是2V。損耗=2*2/100=0.04瓦。以上為正常工作情況。
假設(shè)二次側(cè)開路,即表面阻抗為無窮大,則內(nèi)阻R0上電流為5A,其兩端電壓U2=5*100=500V,損耗=5*5*100=2500W。