Hvorfor kan VT ikke kortsluttes & CT ikke åpnes? Forklart

Vi vet alle at en spenningstransformator (VT) aldri skal operere kortsluttet, mens en strømtransformator (CT) aldri skal operere åpenledet. Kortslutning av en VT eller åpning av kretsen til en CT vil skade transformatoren eller skape farlige forhold.

Fra et teoretisk ståsted er både VT-er og CT-er transformatorer; forskjellen ligger i de parametrene de er designet for å måle. Så hvorfor, trods at de er grunnleggende samme type enhet, er den ene forbudt fra kortslutningsdrift, mens den andre ikke kan være åpenledet?

Under normal drift opererer sekundærspolen til en VT i en nær-åpenkrets med en veldig høy lastimpedans (ZL). Hvis sekundærkretsen kortslutter, faller ZL nesten til null, noe som fører til at en enorm kortslutningsstrøm flyter. Dette kan ødelegge sekundærustyrt og representere alvorlige sikkerhetsrisikoer. For å beskytte mot dette, kan det installeres sikringer på sekundærside av VT-en for å unngå skader fra kortslutning. Der det er mulig, bør det også installeres sikringer på primærside for å beskytte høyspenningsystemet mot feil i VT-ens høyspenningspol eller koblinger.

I motsetning til dette, opererer en CT med en veldig lav impedans (ZL) på sekundærside, effektivt i en kortslutningstilstand under normal drift. Den magnetiske flukten generert av sekundærstrømmen motvirker og nulstiller flukten fra primærstrømmen, noe som resulterer i en veldig liten netto-opphissningsstrøm og minimal kjerneflukt. Dermed er den induerte elektromotivspenningen (EMF) i sekundærspolen typisk bare noen få desinntall.

Men hvis sekundærkretsen åpnes, faller sekundærstrømmen til null, noe som fjerner denne demagnetiserende effekten. Primærstrømmen, som er uendret (siden ε1 forblir konstant), blir helt opphissningsstrøm, noe som fører til en dramatisk økning i kjerneflukt Φ. Kjernen saturerer raskt. Gitt at sekundærspolen har mange vikter, føres dette til en veldig høy spenning (muligens flere tusen volt) over de åpne sekundærslikene. Dette kan bryte ned isolasjonen og representerer en alvorlig risiko for personell. Derfor er en åpen sekundærkrets på en CT absolutt forbudt.

Både VT-er og CT-er er i prinsippet transformatorer—VT-er er designet for å transformere spenning, mens CT-er transformerer strøm. Så hvorfor kan en CT ikke være åpenledet, mens en VT ikke kan være kortsluttet?

Under normal drift forblir de induerte EMF-ene ε1 og ε2 vesentlig konstante. En VT er koblet parallelt med kretsen, og opererer med høy spenning og veldig lite strøm. Sekundærstrømmen er også ekstremt liten, nærmest null, og danner en balansert tilstand med den nære-uendelige impedansen av en åpen krets. Hvis sekundæren kortslutter, forblir ε2 konstant, noe som tvinger sekundærstrømmen til å øke drastisk, og brenner ut sekundærspolen.

Tilsvarende, for en CT koblet serie med kretsen, opererer den med høy strøm og veldig lite spenning. Sekundærspenningen er nesten null under normale forhold, og danner en balansert tilstand med en nære-null impedans (kortslutning). Hvis sekundærkretsen åpnes, kollapser sekundærstrømmen til null, og hele primærstrømmen blir opphissningsstrøm. Dette fører til en rask fluktsurge, som driver kjernen inn i dyp saturering og potensielt ødelegger transformatoren.

Så, selv om begge er transformatorer, fører deres ulike anvendelser til fullstendig forskjellige driftsbegrensninger.