基于HYAD-01安全用电技能实训装置的隔离变压器实训
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作者:时慧喆 杨震 王东 宋正阳
摘 要 隔离变压器是一种初级绕组和次级绕组之间带电气隔离的变压器，作为一种安全电源，应用于维修、防雷、滤波、控制电路等方面。随着隔离变压器在各领域越来越广泛的应用，使相关从业人员了解隔离变压器就显得有必要。为了使工科类学生了解隔离变压器的原理，掌握隔离变压器的使用方法，本实训使用HYAD-01安全用电技能实训装置设计实训电路，达到实训目的。
关键词 隔离变压器;HYAD-01安全用電技能实训装置;实训设备;接地系统
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：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
在电力系统中，110 kV及以上系统、380 V低压系统一般采用中性点直接接地系统[1]。这种接地系统的优点有：当发生单相接地故障时，短路电流较大，容易检测故障线路并快速切断故障线路，保证故障范围不会扩大;当单相发生接地故障时，另外两相对地电压相对稳定，节省设备绝缘的投资;不会产生电弧过电压，不容易发生铁磁谐振[2]。
但在中性点直接接地系统中，当人发生单相接地故障（如图1所示）时，单相接地电流较大，对人体造成的伤害较大;为了提高人在使用电气设备时的安全水平，隔离变压器的作用就显得格外重要。
2 隔离变压器
隔离变压器（如图2所示）与普通变压器一样，都是利用电磁感应原理[3]，同时要满足以下条件：
1）初级线圈和次级线圈的匝数比一般为1：1（某些控制变压器也属于隔离变压器，但变比非1：1）;
2）两线圈绕组之间彼此隔离，当隔离变压器工作时，不能有直接的电气联系，只能有磁的耦合;
3）隔离变压器的初级绕组和次级绕组须加强绝缘，它们之间要用绝缘层或金属接地屏蔽层隔离开;
4）在使用隔离变压器时，二次绕组带电部分禁止与大地相连，禁止与其他回路带电部分或保护线相连，必须确保其二次侧回路处于“悬浮”状态[4]。
如果在图1中增加一个隔离变压器（如图3所示），这样在二次侧就形成一种“悬浮”的供电模式，即使人不小心碰到二次侧绕组的任意一端，也不会形成能流过电流的闭合回路，就不会发生触电事故;虽然装有隔离变压器，但人体仍然不能同时触碰到二次侧的两个接线端，否则仍会发生人体触电事故。
3 实训目的
通过实训，认识安全隔离变压器，了解安全隔离变压器的工作原理及其使用方法。
4 实训设备
HYAD-01安全用电技能实训装置，由实训工作台和实训挂箱组成，实训挂箱可以装在实训工作台上，可以根据不同的实训项目选择不同的实训挂箱来完成实训内容。本实训选用的功能单元如下。
1）三相五线电源输出单元。用于在实训中向用电回路的供电，可提供220 V、380 V两种电压等级，使用前应检查急停旋钮是否处在正常状态;检查保险座中的保险管是否有烧断的情况，如果发现有保险管烧断的情况，应及时告知指导教师进行更换。
2）安全隔离变压器单元。在连接的实训线路中为学生提供安全的220 V电压。
3）三相负载单元。为用电回路提供用电负载，负载为节能灯，在安装节能灯时不能将节能灯拧得过紧，避免造成灯座螺口的损坏。
4）模拟供电系统单元。此功能单元上有一个电流型漏电保护器，一个100 kΩ/2 W的滑动变阻器。
5）万用表，连接导线若干。 5 实训内容
实训内容有三个，需要按次序依次完成，阅读实训步骤时应仔细，不应有跳步这种不严谨的情况发生。
1）在所给实训设备上连接一个经隔离变压器的用电设备，来了解隔离变压器的使用方式，如圖4所示。步骤如下。
①将220 V交流电从三相五线电源输出单元上接出，U、V、W三个相线端任选其中一端连接到实训挂箱一安全隔离变压器一次侧L端，N端（电源零线端）连接到隔离变压器一次侧N端;将安全隔离变压器二次侧L1、N1端分别连接到实训挂箱四模拟供电系统中空气开关的L、N端。
②将挂箱四模拟供电系统中空气开关的L1、N1端分别连接到挂箱二三相负载其中任意一相负载（U、V、W皆可）与N端（零线端），装上节能灯。
③闭合三相五线电源输出单元上的电源总开关，按下启动按钮，将隔离变压器一次侧开关闭合，闭合低压模拟供电系统单元上的空气开关，打开三相负载端开关，观察节能灯能否点亮。
2）在已连接好的用电回路的基础上，在用电设备端做一个接地短路事故点，观察隔离变压器对事故点的保护作用，如图5所示。步骤如下。
①将一条导线叠加接入挂箱四模拟供电系统L1端，导线的另一端与万用表mA级电流端相连;将万用表COM端与滑动变阻器A端用连接导线相连;将万用表调至20 mA交流电挡位;最后将滑动变阻器B端连接到三相五线电源输出单元的PE端。
②启动电源，并调节滑动变阻器（滑动变阻器阻值须由大到小调节），观测万用表所显示的电流值。
3）将隔离变压器二次侧接地后，观察接地前后接地短路事故点的电流情况，加深对隔离变压器的了解。步骤如下。
①在断电的状态下，将隔离变压器二次侧N1端与三相五线的输出单元的PE端相连。
②启动用电回路，并调节滑动变阻器（滑动变阻器阻值须由大到小调节），观测万用表所显示的电流值。
学生做完这三个实训内容以后，就会对隔离变压器的基本原理有一定的认识，掌握隔离变压器的使用方式，并对其使用要求有一定了解。
6 结语
随着大众对用电安全越来越重视，以隔离变压器为代表的可以保护人身安全的这类元器件应用的领域越来越广，必然会降低触电事故的发生率，为人类社会营造一个安全可靠的用电环境。
参考文献
[1]刘渝根，王建南，米宏伟，马晋佩.10kV配电网中性点接地方式的优化研究[J].高电压技术，2015，41（10）：3355-3362.
[2]童磊，汤继东.10-35kV电网采用中性点接地系统为宜[J].电气工程应用，2017（1）：2-5.
[3]朱正会.隔离变压器在电网中的应用分析[J].电气技术，2013（8）：80-81，88.
[4]高喜范.隔离变压器原理及其应用[J].内蒙古石油化工，2012，38（11）：17.
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