基于HYAD-01安全用電技能實訓裝置的隔離變壓器實訓

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域越來越廣泛的應用，使相關從業人員了解隔離變壓器就顯得有必要。為了使工科類學生了解隔離變壓器的原理，掌握隔離變壓器的使用方法，本實訓使用HYAD-01安全用電技能實訓裝置設計實訓電路，達到實訓目的。

關鍵詞 隔離變壓器;HYAD-01安全用電技能實訓裝置;實訓設備;接地系統

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：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

在電力系統中，110 kV及以上系統、380 V低壓系統一般采用中性點直接接地系統[1]。這種接地系統的優點有：當發生單相接地故障時，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;當單相發生接地故障時，另外兩相對地電壓相對穩定，節省設備絕緣的投資;不會產生電弧過電壓，不容易發生鐵磁諧振[2]。

但在中性點直接接地系統中，當人發生單相接地故障（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，當隔離變壓器工作時，不能有直接的電氣聯系，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線相連，必須確保其二次側回路處于“懸浮”狀態[4]。

如果在圖1中增加一個隔離變壓器（如圖3所示），這樣在二次側就形成一種“懸浮”的供電模式，即使人不小心碰到二次側繞組的任意一端，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的兩個接線端，否則仍會發生人體觸電事故。

3 實訓目的

通過實訓，認識安全隔離變壓器，了解安全隔離變壓器的工作原理及其使用方法。

4 實訓設備

HYAD-01安全用電技能實訓裝置，由實訓工作臺和實訓掛箱組成，實訓掛箱可以裝在實訓工作臺上，可以根據不同的實訓項目選擇不同的實訓掛箱來完成實訓內容。本實訓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，使用前應檢查急停旋鈕是否處在正常狀態;檢查保險座中的保險管是否有燒斷的情況，如果發現有保險管燒斷的情況，應及時告知指導教師進行更換。

2）安全隔離變壓器單元。在連接的實訓線路中為學生提供安全的220 V電壓。

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

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

5）萬用表，連接導線若干。

5 實訓內容

實訓內容有三個，需要按次序依次完成，閱讀實訓步驟時應仔細，不應有跳步這種不嚴謹的情況發生。

1）在所給實訓設備上連接一個經隔離變壓器的用電設備，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掛箱一安全隔離變壓器一次側L端，N端（電源零線端）連接到隔離變壓器一次側N端;將安全隔離變壓器二次側L1、N1端分別連接到實訓掛箱四模擬供電系統中空氣開關的L、N端。

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

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

2）在已連接好的用電回路的基礎上，在用電設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作用，如圖5所示。步驟如下。

①將一條導線疊加接入掛箱四模擬供電系統L1端，導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端用連接導線相連;將萬用表調至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，并調節滑動變阻器（滑動變阻器阻值須由大到小調節），觀測萬用表所顯示的電流值。

3）將隔離變壓器二次側接地后，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在斷電的狀態下，將隔離變壓器二次側N1端與三相五線的輸出單元的PE端相連。

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

學生做完這三個實訓內容以后，就會對隔離變壓器的基本原理有一定的認識，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人身安全的這類元器件應用的領域越來越廣，必然會降低觸電事故的發生率，為人類社會營造一個安全可靠的用電環境。

參考文獻

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

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

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

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