CT二次侧过电压保护机制及实现方式

电流互感器（CT）二次侧过电压保护机制的核心是防止二次侧开路或异常工况下产生危险高压，确保设备安全和人员防护。以下是详细的保护机制及实现方式：

1. 过电压产生原因

• 二次侧开路：CT正常工作时二次侧近似短路，若开路，一次电流全部励磁，铁芯饱和，二次侧感应高压（可达数千伏甚至更高）。
• 雷电或操作过电压：系统遭受雷击或开关操作时，瞬态过电压可能耦合至二次侧。
• 绝缘故障：一次侧高压窜入二次侧。

2. 主要保护机制

（1）二次侧并联保护器件

• 金属氧化物压敏电阻（MOV）
  • 原理：当电压超过阈值时，MOV电阻急剧下降，吸收能量并钳位电压（通常限制在500V~1kV）。
  • 优点：响应快（纳秒级），适用于瞬态过电压。
  • 缺点：多次动作后可能老化，需定期检查。
• 瞬态电压抑制二极管（TVS）
  • 原理：类似MOV，但精度更高，适用于低能量过电压。
  • 适用场景：小容量CT或电子设备保护。
• 稳压管（齐纳二极管）
  • 原理：在反向击穿电压下导通，限制电压。
  • 特点：适用于精确电压钳位，但能量耐受能力较低。

（2）RC吸收电路

• 组成：电阻与电容串联后并联在二次侧。
• 作用：吸收高频瞬态过电压，抑制振荡。
• 适用场景：抑制开关操作引起的浪涌。

（3）二次侧开路保护器（专用保护装置）

• 功能：实时监测二次侧电压，检测到开路时自动短接绕组或触发报警。
• 类型：
  • 机械式保护开关：通过继电器短接二次侧。
  • 电子式保护模块：集成MOV+TVS+逻辑控制。

（4）可靠接地

• 单点接地：CT二次侧必须一点接地（通常在配电柜接地排），避免地环流并确保安全。
• 绝缘监测：定期检查二次侧对地绝缘，防止高压窜入。

（5）熔断器或限流电阻

• 熔断器：串联在二次回路中，过流时熔断以切断故障（需谨慎使用，可能影响保护回路可靠性）。
• 限流电阻：串联小电阻限制开路时的电流增长，降低过电压幅度。

 

3. 系统级保护措施

• 差动保护：通过比较多组CT的二次电流，检测开路或短路故障。
• 过电压继电器：监测二次侧电压，超限时触发跳闸或报警。
• 冗余设计：重要回路采用双绕组CT，备用绕组提供冗余保护。

4. 典型保护电路示例

CT二次侧 → [熔断器] → [MOV/TVS] → [RC电路] → [负载] ↓ [单点接地]

5. 选型与维护要点

• 保护器件参数：
  • MOV/TVS的钳位电压需低于CT二次绕组绝缘耐受电压（通常选择300V~500V）。
  • 通流能力应匹配可能的最大过电压能量。
• 定期检测：检查保护器件是否老化，接地是否可靠。
• 避免误操作：严禁带电断开CT二次回路，检修时需先短接。

总结

CT二次侧过电压保护需结合 瞬态抑制器件（MOV/TVS）、主动保护装置（开路保护器）、系统保护（接地、差动保护） 等多重措施，确保在开路或过压情况下快速限压，避免设备损坏和人身事故。设计时需根据CT参数、系统工况及保护等级综合选择方案。