電壓互感器為什么不允許短路

我們都知道電壓互感器不能短路運行，而電流互感器不能開路運行，電壓互感器一旦短路或者電流互感器一旦開路運行都將損壞互感器或者產生危險。

從原理上講，我們都知道無論是電壓互感器還是電流互感器都是變壓器，只是關注的參數不一樣。那么為什么同樣是變壓器一個不能短路運行一個不能開路運行呢？

正常運行時，電壓互感器二次線圈相當于開路，阻抗ZL很大，若二次回路短路時，阻抗ZL迅速減小到幾乎為零，這時二次回路會產生很大的短路電流，將損壞二次設備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側裝設熔斷器以保護其自身不因二次側短路而損壞。在可能的情況下，一次側也應裝設熔斷器以保護高壓電網不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統的安全。

電流互感器在正常運行時，阻抗ZL很小，相當于二次線圈在短路狀態下運行。二次電流產生的磁通勢對一次電流產生的磁勢起去磁作用， 勵磁電流甚小，鐵芯中的總磁通很小，二次繞組的感應電動勢不超過幾十伏。如果二次側開路，二次電流等于零，去磁作用消失，但是一次線圈的ε1保持不變，其一次電流完全變為勵磁電流，引起鐵芯內磁通量Φ劇增，鐵芯處于高度飽和狀態，加之二次繞組的匝數很多，就會在二次繞組兩端產生很高（甚至可達數千伏）的電壓，不但可能損壞二次繞組的絕緣，而且將嚴重危及人身安全。因此，電流互感器二次側開路是絕對不允許的。

電壓互感器和電流互感器原理上都是變壓器，電壓互感器關注電壓的變化，電流互感器關注電流的變化。那么為什么同樣是變壓器，電流互感器不能開路運行，電壓互感器不能短路運行呢？

在正常運行時，ε1和ε2保持不變。電壓互感器一次側并聯在回路中，電壓相對較高，電流非常小，正常運行時二次側的電流也非常小幾乎為0，在二次回路中與開路無限大阻抗形成一個相對平衡。當二次側阻抗迅速減小到短路時，因為ε2保持不變，勢必會導致二次電流迅速增大，燒壞二次線圈。

同樣的道理，在正常運行時，ε1和ε2保持不變。電流互感器一次側串聯在回路中，電流相對較高，電壓非常小，正常運行時二次側的電壓也非常小幾乎為0，在二次回路中與短路無限小阻抗形成一個平衡。當二次回路阻抗迅速增大到開路時，二次電流迅速降為0，一次電流全部轉化為勵磁電流，導致磁通迅速增大達到飽和燒壞互感器。

電壓型互感器是本質是降壓設計：

如果電源電壓非常高，直接測量比較困難，說設計了電壓互感器，目的是讓高電壓值，變成低電壓值，方便人用來間接測量變送比較高的電源電源。所以電壓互感器的一次側（輸入）的線圈匝數要遠大于二次側（輸出）的線圈匝數，這樣才可以形成了大幅度的降壓功能。

電壓互感器的二次側的線圈匝數會非常少，這樣幾乎是沒有什么內阻的，一定要求二次測的儀表負載阻抗很大，接近“開路”的狀態來工作，確保二次測的電流比較小，避免變換功率過高。如果二次測短路了，相當于一個內阻很小的電壓源短路，二次側電流會非常大，線圈設計時候只能承載一定大小的電流，這時候線圈會發熱，引起電壓互感器燒毀，這時候如果讓高壓端絕緣也因為高溫而擊穿，還可能引起人身安全事故。

電流型互感器本質是升壓設計：

直接測量電源的大電流不方便也不安全，同樣要讓大電流變成小電流來測量，所以設計出來電流互感器，這樣輸入端的線圈匝數非常少，而輸出端的線圈匝數會非常多，這樣電流互感器相當于一個升壓型的變壓器。

因為電流互感器二次側的匝數多，所以內阻會非常大，要求儀表和測量回路這邊元件的阻抗非常小，這樣看起來負載這邊是“短路”運行的，壓降絕大部分落在二次測內阻上。如果讓互感器開路運行，相當于互感器輸出側的阻抗遠大于輸出側線圈內阻，互感器二次測輸出電壓會非常高，人如果碰上了，就會有生命危險，或者因為電壓太高了，互感器本身絕緣層也可能會被擊穿而燒掉互感器。