一、问题简述:电流互感器二次侧开路时,互感器成空载运行,此时,一次侧线路电流全部成为励磁电流,使铁心内的磁通密度比额定情况增加很多,一方面使二次侧感应出很高的电压,可能使绝缘击穿,同时对操作人员也构成潜在安全威胁;另一方面,铁耗会大幅增加,使铁心过热,影响电流互感器的性能,甚至烧坏电流互感器。
二、计算实例:
下面来理论计算分析一只1200/5A的CT二次开路电压值。
已知:一次额定安匝I1nN1n=1200A,N2n=240,Ac=25.5cm2,Lc=75.4cm,f=50Hz,铁芯是冷轧硅钢片卷铁芯取K=4.13×10-2,于是二次开路峰值电压:
注:公式来自《互感器设计原理》
EKL—二次开路电压(峰值),V;
N2n—额定二次匝数;
Ac—铁芯有效截面积,cm2;
f—电源频率,Hz;
Lc—铁芯的平均磁路长,cm;
I1n—额定一次电流,A;
N1n—额定一次匝数;
K—系数,与铁芯材质和铁芯型式有关,对于冷轧硅钢板卷铁芯取4.13×10-2;叠片铁芯取2.59×10-2;
如上计算表明,当电流互感器二次绕组开路时,开路峰值电压能达到7.1kV,这样的高压可能造成互感器匝间绝缘、层间绝缘甚至主绝缘的损坏,也可能烧毁二次线路上的仪器仪表。
三、结论:
上述理论分析和实际情况并不完全符合。例如我们在国家高电压计量站(武高所)对一台LZZBJ4-35 CT变比为1600/5的保护绕组进行了开路电压峰值测试:对互感器一次绕组施加额定一次电流,二次绕组开路,测得开路峰值电压为1412V,比上述公式计算得到的数据小很多,当然这样的开路电压也足以对人身和仪表产生威胁。
因此,电流互感器在使用中二次绕组两端必须与二次负荷确切联结,不接负荷时则应可靠短接,短接的导线必须有足够的截面,以免当一次过电流时产生的较大的二次电流将导线熔断从而使二次开路而出现高电压。另外现在也开发有防二次开路保护器可以并联在互感器二次侧有效的防范二次开路产生开路高压。