在电力系统里,电流可以大到几千安培,电压可以高到几百千伏。但我们的电流表和电压表承受不了这么大的数值,这时候就需要互感器来帮忙——它能把大电流小比例地变成标准的小电流(通常 5A 或 1A),把高电压变成标准的低电压(通常 100V),方便仪表和保护装置测量。
电流互感器(CT)的原理跟变压器一样,电磁感应。不同的是它的一次侧匝数很少(通常是 1 匝,就是一根粗铜棒穿过去),二次侧匝数多。一次侧串在被测电路里,电流流过就会产生磁通,二次侧感应出按比例缩小的电流。比如变比 200:5 的 CT,一次侧过 200A,二次侧就输出 5A。变比是额定一次电流和额定二次电流的比值。
电流互感器的输出阻抗很低,接近电流源,所以二次侧绝对不能开路!开路的话二次侧会感应出很高的电压(可能几千伏),对人对设备都有危险。电工操作 CT 时,如果要拆二次侧仪表,一定要先用一根导线把 CT 的 S1、S2 端子短接起来,再拆除仪表。这点一定要记住。
电压互感器(PT)的原理就是普通变压器。一次侧匝数多,二次侧匝数少,一次侧并联在被测电压两端,二次侧输出按比例缩小的电压。变比比如 10kV/0.1kV,就是一次侧 10kV,二次侧 100V。PT 的输出阻抗比较高,接近电压源,所以二次侧不能短路,短路的话会烧坏的。
选型时要注意几个参数。电流互感器看变比(比如 100:5、200:5)、准确度等级(0.5 级意思是误差不超过 0.5%)、额定一次电流。电压互感器看额定电压比、准确度等级、绝缘等级。工业现场常见的变比是 100:5、200:5、400:5,仪表的量程按 5A 来选就行。
实际安装中,CT 和 PT 都要注意极性——一次侧的 P1 和二次侧的 S1 要对应,接反了计量方向会反。CT 的二次侧一般一端接地,防止高压窜入低压回路。还有,不要用普通变压器代替互感器,它们的设计思路不同,普通变压器的磁通随负载变化大,互感器是按励磁电流很小来设计的,长期用会烧坏。
总结一下:CT 串在电流回路里,不能开路;PT 并在电压回路里,不能短路。这两个是电力系统里最常用的仪表变压器,理解了它们的原理和注意事项,才能安全准确地进行电力测量。
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