なぜVTをショートさせてCTを開けないのか説明

我々はすべて、電圧変換器（VT）はショート回路状態で動作させてはならないこと、および電流変換器（CT）はオープン回路状態で動作させてはならないことを知っています。VTをショート回路させたり、CTの回路を開いたりすると、変換器が損傷したり危険な状況を作り出したりします。

理論的には、VTとCTはどちらも変圧器ですが、設計された測定パラメータが異なります。それでは、基本的には同じタイプの装置であるにもかかわらず、なぜ一方はショート回路状態での動作が禁止され、もう一方はオープン回路状態での動作が許可されないのでしょうか。

通常の動作では、VTの二次巻線は非常に高い負荷インピーダンス（ZL）を持つほぼオープン回路状態で動作します。もし二次回路がショートすると、ZLはほぼゼロに低下し、大量のショート回路電流が流れることになります。これにより二次設備が破壊され、重大な安全リスクが生じます。これを防ぐために、VTの二次側にはフューズを設置してショートによる損傷から保護することができます。可能であれば、一次側にもフューズを設置してVTの一端巻線や接続部の故障から高電圧システムを保護するべきです。

一方、CTは通常の動作では二次側で非常に低いインピーダンス（ZL）を持っており、実質的にショート回路状態で動作しています。二次電流によって生成される磁束は一次電流の磁束と反対向きになり、相互に相殺することで、非常に小さな励磁電流と最小限のコア磁束となります。そのため、二次巻線に誘導される起電力（EMF）は通常数十ボルト程度です。

しかし、二次回路が開いた場合、二次電流はゼロになり、この消磁効果がなくなります。一次電流は変わらず（ε1は一定）、完全に励磁電流となり、コア磁束Φが急激に増加します。コアは急速に飽和し、二次巻線のターン数が多いため、開いた二次端子間に非常に高い電圧（数千ボルトに達する可能性があります）が発生します。これは絶縁を破壊し、作業員に深刻なリスクをもたらす可能性があります。したがって、CTの二次回路を開くことは絶対に禁止されています。

VTとCTは原則としてどちらも変圧器であり、VTは電圧を変換し、CTは電流を変換します。ではなぜCTはオープン回路状態で動作させることができず、VTはショート回路状態で動作させることができないのでしょうか。

通常の動作では、誘導された起電力ε1とε2は基本的に一定です。VTは並列に接続され、高電圧と非常に低電流で動作します。二次電流も非常に小さく、ほぼゼロで、オープン回路の無限大インピーダンスと平衡状態を形成します。もし二次側がショートすると、ε2は一定のまま、二次電流が大幅に増加し、二次巻線が焼けてしまいます。

同様に、CTは直列に接続され、高電流と非常に低電圧で動作します。通常の条件下では二次電圧はほぼゼロで、ショート回路状態の近似ゼロインピーダンスと平衡状態を形成します。もし二次回路が開いた場合、二次電流はゼロに崩れ、全一次電流が励磁電流となります。これにより磁束が急速に増加し、コアが深く飽和し、変圧器が破壊される可能性があります。

したがって、両方とも変圧器であるものの、異なる用途により全く異なる動作制約が生じます。