基于HYAD-01安全用電技能實訓(xùn)裝置的隔離變壓器實訓(xùn)

時慧喆 楊震 王東 宋正陽

摘? 要 隔離變壓器是一種初級繞組和次級繞組之間帶電氣隔離的變壓器，作為一種安全電源，應(yīng)用于維修、防雷、濾波、控制電路等方面。隨著隔離變壓器在各領(lǐng)域越來越廣泛的應(yīng)用，使相關(guān)從業(yè)人員了解隔離變壓器就顯得有必要。為了使工科類學(xué)生了解隔離變壓器的原理，掌握隔離變壓器的使用方法，本實訓(xùn)使用HYAD-01安全用電技能實訓(xùn)裝置設(shè)計實訓(xùn)電路，達(dá)到實訓(xùn)目的。

關(guān)鍵詞 隔離變壓器;HYAD-01安全用電技能實訓(xùn)裝置;實訓(xùn)設(shè)備;接地系統(tǒng)

中圖分類號：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）22-0132-03

Isolation Transformer Training based on HYAD-01 Safety Elec-tric Skill Training Device//SHI Huizhe， YANG Zhen， WANG Dong，

SONG Zhengyang

Abstract The isolation transformer is a kind of transformer with electrical isolation between the primary winding and the secondary winding. It is used as a safety power source for maintenance， light-ning protection， filtering and control circuits. With the increasing application of isolation transformers in various fields， it is necessary for relevant practitioners to understand the isolation transformer. In

order to make engineering students understand the principle of iso-lation transformers and master the use of isolation transformers， this

training has used HYAD-01 safety electric skill training device de-sign training circuit to complete the training purpose.

Key words isolation transformer; HYAD-01 safety electric skill trai-

ning device; experiment equipments; earthing sysem

1 引言

在電力系統(tǒng)中，110 kV及以上系統(tǒng)、380 V低壓系統(tǒng)一般采用中性點直接接地系統(tǒng)[1]。這種接地系統(tǒng)的優(yōu)點有：當(dāng)發(fā)生單相接地故障時，短路電流較大，容易檢測故障線路并快速切斷故障線路，保證故障范圍不會擴大;當(dāng)單相發(fā)生接地故障時，另外兩相對地電壓相對穩(wěn)定，節(jié)省設(shè)備絕緣的投資;不會產(chǎn)生電弧過電壓，不容易發(fā)生鐵磁諧振[2]。

但在中性點直接接地系統(tǒng)中，當(dāng)人發(fā)生單相接地故障（如圖1所示）時，單相接地電流較大，對人體造成的傷害較大;為了提高人在使用電氣設(shè)備時的安全水平，隔離變壓器的作用就顯得格外重要。

2 隔離變壓器

隔離變壓器（如圖2所示）與普通變壓器一樣，都是利用電磁感應(yīng)原理[3]，同時要滿足以下條件：

1）初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比一般為1：1（某些控制變壓器也屬于隔離變壓器，但變比非1：1）;

2）兩線圈繞組之間彼此隔離，當(dāng)隔離變壓器工作時，不能有直接的電氣聯(lián)系，只能有磁的耦合;

3）隔離變壓器的初級繞組和次級繞組須加強絕緣，它們之間要用絕緣層或金屬接地屏蔽層隔離開;

4）在使用隔離變壓器時，二次繞組帶電部分禁止與大地相連，禁止與其他回路帶電部分或保護(hù)線相連，必須確保其二次側(cè)回路處于“懸浮”狀態(tài)[4]。

如果在圖1中增加一個隔離變壓器（如圖3所示），這樣在二次側(cè)就形成一種“懸浮”的供電模式，即使人不小心碰到二次側(cè)繞組的任意一端，也不會形成能流過電流的閉合回路，就不會發(fā)生觸電事故;雖然裝有隔離變壓器，但人體仍然不能同時觸碰到二次側(cè)的兩個接線端，否則仍會發(fā)生人體觸電事故。

3 實訓(xùn)目的

通過實訓(xùn)，認(rèn)識安全隔離變壓器，了解安全隔離變壓器的工作原理及其使用方法。

4 實訓(xùn)設(shè)備

HYAD-01安全用電技能實訓(xùn)裝置，由實訓(xùn)工作臺和實訓(xùn)掛箱組成，實訓(xùn)掛箱可以裝在實訓(xùn)工作臺上，可以根據(jù)不同的實訓(xùn)項目選擇不同的實訓(xùn)掛箱來完成實訓(xùn)內(nèi)容。本實訓(xùn)選用的功能單元如下。

1）三相五線電源輸出單元。用于在實訓(xùn)中向用電回路的供電，可提供220 V、380 V兩種電壓等級，使用前應(yīng)檢查急停旋鈕是否處在正常狀態(tài);檢查保險座中的保險管是否有燒斷的情況，如果發(fā)現(xiàn)有保險管燒斷的情況，應(yīng)及時告知指導(dǎo)教師進(jìn)行更換。

2）安全隔離變壓器單元。在連接的實訓(xùn)線路中為學(xué)生提供安全的220 V電壓。

3）三相負(fù)載單元。為用電回路提供用電負(fù)載，負(fù)載為節(jié)能燈，在安裝節(jié)能燈時不能將節(jié)能燈擰得過緊，避免造成燈座螺口的損壞。

4）模擬供電系統(tǒng)單元。此功能單元上有一個電流型漏電保護(hù)器，一個100 kΩ/2 W的滑動變阻器。

5）萬用表，連接導(dǎo)線若干。

5 實訓(xùn)內(nèi)容

實訓(xùn)內(nèi)容有三個，需要按次序依次完成，閱讀實訓(xùn)步驟時應(yīng)仔細(xì)，不應(yīng)有跳步這種不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那闆r發(fā)生。

1）在所給實訓(xùn)設(shè)備上連接一個經(jīng)隔離變壓器的用電設(shè)備，來了解隔離變壓器的使用方式，如圖4所示。步驟如下。

①將220 V交流電從三相五線電源輸出單元上接出，U、V、W三個相線端任選其中一端連接到實訓(xùn)掛箱一安全隔離變壓器一次側(cè)L端，N端（電源零線端）連接到隔離變壓器一次側(cè)N端;將安全隔離變壓器二次側(cè)L1、N1端分別連接到實訓(xùn)掛箱四模擬供電系統(tǒng)中空氣開關(guān)的L、N端。

②將掛箱四模擬供電系統(tǒng)中空氣開關(guān)的L1、N1端分別連接到掛箱二三相負(fù)載其中任意一相負(fù)載（U、V、W皆可）與N端（零線端），裝上節(jié)能燈。

③閉合三相五線電源輸出單元上的電源總開關(guān)，按下啟動按鈕，將隔離變壓器一次側(cè)開關(guān)閉合，閉合低壓模擬供電系統(tǒng)單元上的空氣開關(guān)，打開三相負(fù)載端開關(guān)，觀察節(jié)能燈能否點亮。

2）在已連接好的用電回路的基礎(chǔ)上，在用電設(shè)備端做一個接地短路事故點，觀察隔離變壓器對事故點的保護(hù)作用，如圖5所示。步驟如下。

①將一條導(dǎo)線疊加接入掛箱四模擬供電系統(tǒng)L1端，導(dǎo)線的另一端與萬用表mA級電流端相連;將萬用表COM端與滑動變阻器A端用連接導(dǎo)線相連;將萬用表調(diào)至20 mA交流電擋位;最后將滑動變阻器B端連接到三相五線電源輸出單元的PE端。

②啟動電源，并調(diào)節(jié)滑動變阻器（滑動變阻器阻值須由大到小調(diào)節(jié)），觀測萬用表所顯示的電流值。

3）將隔離變壓器二次側(cè)接地后，觀察接地前后接地短路事故點的電流情況，加深對隔離變壓器的了解。步驟如下。

①在斷電的狀態(tài)下，將隔離變壓器二次側(cè)N1端與三相五線的輸出單元的PE端相連。

②啟動用電回路，并調(diào)節(jié)滑動變阻器（滑動變阻器阻值須由大到小調(diào)節(jié)），觀測萬用表所顯示的電流值。

學(xué)生做完這三個實訓(xùn)內(nèi)容以后，就會對隔離變壓器的基本原理有一定的認(rèn)識，掌握隔離變壓器的使用方式，并對其使用要求有一定了解。

6 結(jié)語

隨著大眾對用電安全越來越重視，以隔離變壓器為代表的可以保護(hù)人身安全的這類元器件應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，必然會降低觸電事故的發(fā)生率，為人類社會營造一個安全可靠的用電環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]劉渝根，王建南，米宏偉，馬晉佩.10kV配電網(wǎng)中性點接地方式的優(yōu)化研究[J].高電壓技術(shù)，2015，41（10）：3355-3362.

[2]童磊，湯繼東.10-35kV電網(wǎng)采用中性點接地系統(tǒng)為宜[J].電氣工程應(yīng)用，2017（1）：2-5.

[3]朱正會.隔離變壓器在電網(wǎng)中的應(yīng)用分析[J].電氣技術(shù)，2013（8）：80-81，88.

[4]高喜范.隔離變壓器原理及其應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工，2012，38（11）：17.