电流互感器二次侧开路时二次电压的计算
电机学题库
一、填空题1、变压器油的作用：①加强绝缘；②通过对流作用而加强散热。
2、三相变压器的额定容量是指三相总视在功率。
3、变压器的空载电流有两个作用：①建立空载时的磁场；②从电网吸收有功功率补偿空载时变压器内部的有功功率损耗。
4、变压器二次侧绕组接上负载，二次侧磁动势F2对主磁场有去磁作用5、变压器的磁动势平衡方程式表示一、二次侧电路的相互影响关系，说明了能量的传递关系。
6、当把变压器低压侧各物理量折算到高压侧时，凡单位是V的物理量折算值等于原值乘以变比k，凡单位为A的物理量折算值等于原值除以变比k，凡单位为Ω的物理量折算值等于原值乘以变比k2。
7、为了让各物理量的标么值简单，在电机中，通常取各物理量的额定值作为基准。
8、电力变压器一般采用改变高压绕组匝数的办法来调节二次侧电压。
9、变压器主要存在两种损耗，即铁损耗和铜损耗。
10、三相变压器Y，yn0接法，表示高、低侧绕组相电动势为同相位。
11、三相变压器组不能接成Yy的原因是励磁绕组中需要的___三次谐波___________电流不能流通，使磁通近似为____平顶波__________波，会在绕组中电动势波形严重畸变，产生___过电压________危害线圈绝缘。
12、变压器的电压变换率，一般位5％。
13、电压互感器二次侧不允许___短路______，而电流互感器二次侧不允许____开路____。
14、变压器的突然短路电流的影响主要有①受到强大电磁力的作用；②绕组过热。
15、变压器在最不利的情况下空载投入，其励磁涌流i om急剧增大，可达额定电流的5～8倍。
16、P对极的电机，相带的排列为一对极情况的P次重复。
17、交流电机的双层绕组分为双层叠绕组和双层波绕组。
18、交流绕组采用短距绕组主要考虑同时削弱5、7次谐电动势。
19、交流绕组采用分布绕组可以削弱谐波电动势，一般选q＝2。
20、一个基波脉振磁动势波可分解为两个转速相同、幅值相等、转向相反的旋转磁动势波。
电机简答题解答
直流电机1. 为什么直流电机主磁极一般只要用3mm 厚的低碳钢板叠压而成，而电枢铁芯必须要用0.35mm 的硅钢片叠压而成？ 答：涡流损耗，直流电机主磁极没有交变电流，涡流损耗几乎为0，故可以厚点，但电枢铁芯存在交变电流，为了减小涡流损耗所以应减小硅钢片厚度d ，故硅钢片厚度应尽可能的薄。
2. 为什么直流电机的机壳上不需要安装散热片？答：直流电机定子中没有交变电流，不产生交变磁场，铁耗几乎为零，不需要散热片。
3. 将一台额定功率为30kW 的直流发电机改为电动机运行，则其额定功率将大于、等于、还是小于30kW ？为什么？ 答：小于。
对于发电机：，对于电动机：。
4. 试判断下列情况下，电刷两端的电动势是交流还是直流？①磁极固定，电刷和换向片、电枢同时旋转；②电枢和换向片不动，电刷与磁极同时旋转。
答：直流电机工作的基本条件是：电刷与磁极要保持相对静止关系，而电枢与电刷和磁极要保持相对运动关系。
因此，（1）电刷两端电压性质是交流（2）电刷两端电压性质是直流。
5. 电刷正常情况下应该放在什么位置？为什么？答：换向器上的几何中性线，确保空载时通过正负电刷引出的电动势最大。
6. 为什么电枢绕组的并联支路数永远是偶数？答：单波绕组：a=1，并联支路数为2。
单叠绕组：a=p ，并联支路数为2p 。
故并联支路数永远为偶数。
7. 一台他励直流发电机，在励磁电流和电枢电流不变的条件下，若转速下降，则电机铜耗、铁耗、机械损耗、电枢电动势、电磁功率、电磁转矩、输出功率、输入功率如何变化？ 答：，铜耗不变。
n 下降，f 下降，铁耗减小。
n 下降，机械损耗下降。
，n 下降，电枢电动势下降。
，电磁转矩不变。
，E 下降，输出功率下降。
，下降，输入功率下降。
8. 他励直流发电机能否持续稳态短路？并励直流发电机是否可以？为什么？ 答：否，可以。
由图可知他励直流发电机短路时，I 非常大，会烧坏电机，不能持续稳态短路。
并励直流发电机短路时，电流很小，不会烧坏电 机，所以可以持续稳态短路。
电流互感器二次回路两点接地故障计量分析
２０２４ ０３／电流互感器二次回路两点接地故障计量分析罗 焘 陈 莹 刘芮含（云南电网有限责任公司昆明供电局）摘 要：本文首先简述了在二次侧测量回路中，当出现二点接地故障时，对电能测量所产生的影响，然后分析了其工作原理，最后，从实际操作和维修的观点出发，对事故的防范和处置提出了一些建议。
关键词：电能计量；电流互感器；二次回路；接地故障０ 引言从变压器的基本理论可知，变压器的初级绕组和次级绕组在正常工作状态下不存在电气连接［１］。
因此，当操作电流互感器二次侧仪表和继电保护回路时，操作人员不接触高电压。
但是，如果电流互感器一次侧的绝缘被损坏，一次侧的高电压就会作用在电流互感器二次侧的线圈上，因此，在电流互感器二次侧的仪表、继电保护装置和工作人员都将与一次侧的高电压直接接触，从而产生高压触电的风险。
为避免这一危害，应在二次侧接地，使高电压传到变压器二次侧时，接地的短路电流会通过接地体与人体两个通道。
接地体的电阻愈低，流过身体的电流愈少，一般人体的电阻是接地体的几百倍［２］。
电流互感器二次侧的接地非常重要，它是确保二次侧设备及工作人员安全的最有效方法，一般称为保护接地［３］。
但是，在现实生活中，电流互感器二次侧往往会有两个接地点，也就是除了电流互感器二次保护接地之外，二次电缆也有可能因为机械损坏或者是绝缘损坏而接地。
如果电流互感器二次侧有两点接地或者多点接地，就会导致计量错误，本文重点讨论了二次侧两点接地在测量中的作用。
１ 案例说明及缺陷分析１ １ 情况说明经调度员反馈，１１０ｋＶ变电站２号主变３５ｋＶ侧３０２线路计量电能表Ａ、Ｂ、Ｃ三相电流出现了严重的不平衡，可能是计量方面的问题，希望计量维护人员能够配合解决。
通过对用户的调查，运行维护人员发现，这条线路上的电能表出现了严重的三相不对称现象。
由所收集的数据可知，在第１天００：００～０７：００期间，该系统所收集的Ａ、Ｂ、Ｃ三相电流基本上是均衡的，但是在第１日０９：００的时候，Ａ、Ｂ、Ｃ三相电流的数值为０ ５９，Ｂ、Ｃ的三相电流为０ ５９，Ｂ、Ｃ，０ ０５。
电流互感器二次侧开路问题解析
电流互感器二次侧开路问题解析文/柴会轩在实际生活中，交流电流表和交流电压表的量程往往不能满足测量的要求。
这就需要利用互感器来扩大交流仪表的量程，特别是在变配电系统中，互感器还可以起到隔离高压、降低表耗功率、节省设备费用的作用，做到一表多用。
电流互感器是用来按一定比例变化电流的仪器，它实际上是一个降流变压器，它能将一次侧的大电流变换成二次侧的小电流，故测量时可根据电流表的指示值与变流比的乘积，计算出一次侧被测大电流。
从而实现以小测大的效果，即安全可靠，又测量准确。
电流互感器在工作时，除了要求接线极性正确外，还规定其二次侧不得开路；二次侧必须接地。
如果二次侧接线错误将会对操作人员及仪表、设备安全造成严重伤害。
特别是二次侧开路问题是造成事故的主要原因。
这是因为电流互感器在正常运行时，二次侧电流产生的磁通对一次侧电流产生的磁通起去磁作用，励磁电流很小，铁心中的总磁通也很小，二次侧绕组的感应电动势一般几十伏。
如果二次侧没有形成回路，二次侧电流的去磁作用消失，一次侧电流完全变为励磁电流，引起铁心内磁通剧增，铁心处于高度饱和状态，加之二次侧绕组的匝数很多，根据电磁感应定律，就会在二次侧绕组开路的两端产生很高的电压，其峰值可达数千伏甚至上万伏。
这么高的电压将严重威胁工作人员和设备的安全。
再者，由于铁心磁感应强度剧增，使铁心损耗大大增加而严重发热，甚至烧坏绝缘。
电流互感器二次侧开路也可能使保护装置因为无电流而不能准确反映故障，差动保护和零序电流保护则可能因开路时产生不平衡电流而误动，因此电流互感器在运行中二次侧绝对不允许开路。
下面介绍几种二次侧开路现象的检测及预防、处理措施。
一、运行中的电流互感器二次侧开路的常用检测方法第一，认真观察仪表指示是否降低或为零。
如果用于测量表计的电流回路开路，会使三相电流表指示不一致，功率表指示减小，计量表计不转或转速变慢。
如果表计指示时有时无，则可能处于半开路状态，即接触不良。
如果变压器一、二次侧负荷指示相差较大，电流表指示相差较大，可怀疑偏低的一侧有开路故障。
电流互感器二次开路故障的处理
电流互感器二次开路故障的处理我们知道，电流互感器即CT一次绕组匝数少，使用时一次绕组串联在被测线路里，二次绕组匝数多，与测量仪表和继电器等电流线圈串联使用，测量仪表和继电器等电流线圈阻抗很小，所以正常运行时CT是接近短路状态的。
CT二次电流的大小由一次电流决定，二次电流产生的磁势，是平衡一次电流的磁势的。
若二次开路，其阻抗无限大，二次电流等于零，其磁势也等于零，就不能去平衡一次电流产生的磁势，那么一次电流将全部作用于激磁，使铁芯严重饱和。
磁饱和使铁损增大，CT发热，CT线圈的绝缘也会因过热而被烧坏。
还会在铁芯上产生剩磁，增大互感器误差。
最严重的是由于磁饱和，交变磁通的正弦波变为梯形波，在磁通迅速变化的瞬间，二次线圈上将感应出很高的电压，其峰值可达几千伏，如此高的电压作用在二次线圈和二次回路上，对人身和设备都存在着严重的威胁。
所以CT在任何时候都是不允许二次侧开路运行的。
那么我们怎样发现CT二次开路故障呢，一般可从以下现象进行检查判断：（1）回路仪表指示异常，一般是降低或为零。
用于测量表计的电流回路开路，会使三相电流表指示不一致、功率表指示降低、计量表计转速缓慢或不转。
如表计指示时有时无，则可能处于半开路状态（接触不良）。
（2）CT本体有无噪声、振动不均匀、严重发热、冒烟等现象，当然这些现象在负荷小时表现并不明显。
（3）CT二次回路端子、元件线头有放电、打火现象。
（4）继保发生误动或拒动，这种情况可在误跳闸或越级跳闸时发现并处理。
（5）电度表、继电器等冒烟烧坏。
而有无功功率表及电度表、远动装置的变送器、保护装置的继电器烧坏，不仅会使CT二次开路，还会使PT二次短路。
以上只是检查CT二次开路的一些基本线索，实质上在正常运行中，一次负荷不大，二次无工作，且不是测量用电流回路开路时，CT的二次开路故障是不容易发现的，需要我们实际工作中摸索和积累经验。
检查处理CT二次开路故障，要尽量减小一次负荷电流，以降低二次回路的电压。
电流互感器(TA)二次侧开路产生高压的根本原因
电流互感器（TA ）二次侧开路产生高压的根本原因运行中的电流互感器二次侧如果发生开路，会在二次侧断口处产生一定的高压。
如果流过电流互感器的负荷较大时，甚至肉眼可见在断口处发生火花电弧。
该电弧容易造成人身伤害，可能烧毁接线端子引起火灾，也可能造成继电保护误动。
有人认为电流互感器类似于一个变压器，一次侧只有一匝，二次侧成百上千匝，类似于一个升压变压器。
这个升压变压器把一次侧导体上的压降 U 变换到二次侧而产生高压U2。
如图1.I 一次电流UU2如果上述说法成立的话，那给二次绕组接上负载Z后（如图2），二次侧仍然会传变一个 高压 U2。
这显然与事实不符，实际在二次侧负载运行时，二次侧实际上只有非常低的电压。
图1图2也有人认为电流互感器二次侧开路的时候，全部一次电流用于励磁，缺少二次电流的去磁作用，使得电流互感器铁芯饱和，造成二次高压。
一次电流I二次电压图3图3是电流互感器开路时的等效电路图。
可知二次侧开路时，断口电压就是一次电流I 在励磁阻抗Zm 上的电压降。
U2=I1×Zm ;而当电流互感器铁芯饱和时，励磁阻抗Zm 是降低的，所以饱和不会使二次侧产生高压。
还有一种说法认为在电流互感器饱和的瞬间，也就是在基本磁化曲线的拐点处，因 E=dØ/dtdØ/dt 在拐点处不可导，造成波形畸变而产生高压。
如图4电流互感器开路产生高压的真实原因是励磁电流过大导致铁芯磁通快速上升。
对此有两个误区。
一个是拐点并非是一个瞬时的点，而是一个区域，在这个区域内，磁通是可导的。
另外，在拐点附近区域，斜率是明显偏小的，虽然此时磁通Ø很大，但其变化率dØ/dt却很小;这也说明在饱和瞬间的磁通不是二次侧产生高压的原因。
一次电流图5图4如图5，当一次设备流过电流I,二次侧感应出的电流i对铁芯的磁通起去磁作用。
在电流互感器没有饱和的区域，铁芯中的磁通是很小的。
根据E=4.44ωNΦ, E即为二次侧电压。
电流互感器二次负载的计算及选择
电流互感器二次负载的计算及选择1.电流互感器简介互感器就是将电力网络中的大电流、高电压这些高电平的电力参数按比例变换成低电平的参数或信号，以供测量仪器仪表、继电保护和其他类似仪器使用的变压器。
而电流互感器是用一种将大电流按照一定的变比变换成小电流的仪器，当电流互感器用于电路时，可作电流、电能、功率测量和继电保护及自动化设备的辅助装置，它将大电流变换成小电流——现在在厂站中大多变换成1A 的电流，供给二次回路测量仪表和继电保护等设备用，从而保证测量仪表及其他装置的安全，并使其便于工作。
目前用于敞开式的超高压变电站中的油浸式电流互感器，有电容型结构和链型 2 种。
电容型结构的主绝缘由若干串联的电容屏（多为铝箔与半导体纸）与绝缘纸组成；链型结构的是将一次绕组与绕有二次绕组的环状铁心交叉后形成“ 8”字形，一、二次绕组分开绝缘，并与铁心一起浸入有绝缘油的瓷套内。
油浸式电流互感器通常装有隔膜或金属膨胀器，使油与空气隔离，防止绝缘受潮与氧化。
为防止瓷套炸裂的危险，以硅橡胶伞裙代替瓷套的六氟化硫（）气体绝缘的电流互感器也已开始投入运行。
2.电流互感器的特点1）电流互器的二次回路中所串的负载一般是电流表以及继电器等元件中的电流线圈，阻抗一般不大，因此，电流互感器的正常运行情况相当于二次侧短路的变压器运行状态。
2）电流互感器的一次电流是由电网输送的负载决定的，在一定的条件（下文会提到）下，二次侧的电流大小是由一起起主导作用。
3）电流互感器中，当二次回路的负载阻抗发生变化时，会影响二次电动势。
因为，电流互感器的二次回路是闭合的，在某一定值的一次电流作用下，感应二次电流的大小决定于二次回路中的阻抗，当二次阻抗值较大时，二次电流会相应地减小，一次电流中，用来平衡二次电流的分量也就随之变小，作用于励磁回路的电流分量增多，造成二次电动势升高。
相反地，当二次阻抗变小时，感应的二次电流增大，一次电流中用于平衡二次电流的分量就大，作用于励磁回路的电流分量减小，二次电动势因此降低。
电流互感器的二次回路
一次参数 电流互感器的一次参数主要有一次额定电压与一次额定电流。 一次额定电压的选择主要是满足相应电网电压的要求，其绝缘水平能够承受电网电 压长期运行，并承受可能出现的雷电过电压、操作过电压及异常运行方式下的电压， 如小接地电流方式下的单相接地（电压上升 倍）。 一次额定额定电流的考虑较为复杂，一般应满足以下要求：
电流互感器额定输出容量：
电流互感器的额定输出容量是指在满足额定一次电流、额定变比条件下，在保证所标称的准
确度级时，二次回路能够承受的最大负载值，其单位一般用伏安表示。根据 GBl208—1997 规定，额定输出容量的标准值有 5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA。
电流互感器二次回路的负载 SL 可以下式计算： SL=Ie2(ΣK1ZL+K2Z1+Zjc) 其中，Ie－－二次额定电流，A
计算举例 例图 13－2 电流互感器 10％误差曲线图
电流互感器 10％误差无法满足时可用以下措施解决：
1)选择大容量的电流互感器； 2)加大连接二次回路电缆截面，减小连接电缆的阻抗； 3)在保护对电流互感器的二次接线方式没有特殊要求时，可改变其接线方式以调整接线系数。 例如，将不完全星形接线改为完全星形接线；将三角形接线改成为星形接线，这将使接线系 数、调整为 1； 4)加大电流互感器的一次额定电流，这样在同样的短路电流情况下，短路电流的倍数 m 将 减小； 5)将同一互感器相同变比的两个二次绕组串联使用，这将使其串联后的伏安特性增加，容量 增大。
第十三章 电流互感器的二次回路
一、概述
电流互感器的作用： 电力系统的一次电压很高，电流很大，且运行的额定参数千差万别，用以对一次系统进行测 量、控制的仪器仪表及保护装置无法直接接入一次系统，一次系统的大电流需要使用电流互 感器进行隔离，使二次的继电保护、自动装置和测量仪表能够安全准确地获取电气一次回路 电流信息。 电流互感器特点： 是一个特殊型式变换器，它的二次电流正比于一次电流。因其二次回路的负载阻抗很小，一 般仅几个欧姆，故二次工作电压也很低，当二次回路阻抗大时二次工作电压 U=IZ 也变大， 当二次回路开路时，U 将上升到危险的幅值，它不但影响电流传变的准确度，而且可能损坏 二次回路的绝缘，烧毁电流互感器铁芯。所以电压互感器的二次回路不能开路。 正确使用电流互感器的意义： 正确地选择和配置电流互感器型号、参数，将继电保护、自动装置和测量仪表等接入合适地 次级，严格按技术规程与保护原理连接电流互感器二次回路，对继电保护等设备的正常运行， 确保电网安全意义重大。
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电流互感器二次侧开路时二次电压的计算
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，同时对测量人员也很危险；另一方面，铁耗会大大增加，使铁心过热，影响电流互感器的性能，甚至烧坏互感器。
下面来分析一只1200/5A的CT二次开路电压：
已知：一次额定安匝I1n N1n=1200A,N2n=240,A c=25.5cm2，L c=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》
E KL—二次开路电压（峰值），V；
N2n—额定二次匝数；
A c—铁芯有效截面积，cm2；
f—电源频率，Hz；
L c—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，当一次正常运行时，CT二次电流最大也就5A左右。
但是在开路时，开路峰值电压能到7.1kV。
这样的高压可能造成互感器纵绝缘的损坏，也可能对二次线路上的仪表等产
生威胁。
另，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：对一次绕组通以额定电流1分钟，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，造成二次开路而出现高电压。