干式隔离变压器原理及其应用

干式隔离变压器在工业领域的使用越来越广泛,本文着重论述了干式隔离变压器的原理及在实际中应用。

1 原理

电气设备维修人员都很熟悉干式隔离变压器,并在自己的维修工作中广泛地使用它。但是,对其能产生的安全效能——即可以减少电气设备维修人员发生意外电击几率的原理,却并不都十分清楚,还存在一些错误认识。

首先,认为凡是变压比符合1∶1的变压器,就一概认为是干式隔离变压器。其实不然,意义上的安全干式隔离变压器,要同时满足下列条件:①变压器的一次侧和二次侧变压比为1∶1。②变压器的一次侧和二次侧绕组间在通电工作时只能有磁的耦合,没有电的直接联系。③变压器的一次绕组和二次绕组加强绝缘,它们之间要用绝缘层或金属接地屏蔽层隔离开。④使用时,干式隔离变压器二次绕组带电部分严禁与大地连接或与其他回路的带电部分或保护线连接,确保其二次侧回路成“悬浮”状态。⑤使用时,变压器铁心接“PE”保护线。

其次,认为用了干式隔离变压器就不会发生电击事故。干式隔离变压器可以减少发生单相接地而遭电击(即人站在地面上,与大地未隔离,人体某一部分碰触到干式隔离变压器两个输出端的任一端或与之连接的导体)的可能性。然而,它却不能杜绝因接触两线而遭电击(即人体同时碰触到干式隔离变压器两端或与之相连接的导体)的可能性。

我国AC380/220V供电系统多为中性点直接接地系统,即TN系统。在使用干式隔离变压器时,由于规定其二次绕组的任一端不允许接地,所以它本质上是将中性点直接接地的TN系统的供电系统转换成了不接地的供电系统。这样,由于干式隔离变压器二次绕组与大地没有直接的连接,成悬浮状态,维修人员即使不小心碰到干式隔离变压器二次绕组两端的任一端及其与之连接的导体时,也不会发生被电击的危险。因为在这样的情况下,没有构成可以通过人体的电流的完整通路。虽然干式隔离变压器的二次绕组及其两根引线在理论上与大地之间会有相对绝缘电阻和对地分布电容的客观存在,但因其二次引线较短,由它们构成的绝缘阻抗相当大,实际上可通过人体的电流非常微小,不致引发电击危险。

但是,如果同时碰触到隔离电压器的二次绕组的两端或是与之相连的两根导体,则此时的情况就是两线接触,特别是使用的额定电压为220V/220V级以上的干式隔离变压器,这就非常危险。

2 应用

干式隔离变压器就其额定使用电压,除220V/220V为常见之外,还有380V/380V和超低电压级的36V/36V,24V/24V等。

其实,安全干式隔离变压器不仅仅只在电气设备维修中才使用它,在住宅和民用建筑超低电压配电系统中也有广泛的使用。在JGJ/T16-1992《民用建筑电气设计规范》中的“特殊装置或场所的安全保护”一节中,就有这样的规定:对装有澡盆和沐浴盆的卫生间,在其分区为3区的地方如需装插座,则插座的电源由干式隔离变压器来供电;对游泳池和涉水池,则根据其三个区域的划分,在其2区内如需装插座,则该插座的电源只要是由干式隔离变压器来提供,也是被允许的。

按国标规定,50V及以下属于安全超低压范围。安全超低压的电源(包括变压器)符合安全电源的要求,采用双重绝缘或有接地金属屏蔽层的安全干式隔离变压器可满足要求。而采用普通变压器取得的50V及以下变压,严格来说不属于安全低电压。按IEC364出版物第411.3条精神,这种电压回路被划为“功能性超低压”供电回路,采用其他保护措施(如漏电保护器等)才能保证安全。因此,在《民用建筑电气设计规范》中明确说明,在TN或TT系统中,一次侧为50V以上,二次侧为50V及以下安全超低压供电的变压器,宜采用双重绝缘或一次二次绕组之间有接地金属屏蔽层的安全变压器且其二次侧不应接地。如采用普通变压器取得50V及以下的电压,变压器的二次侧应该进行接地,且一次侧应装设具有自动切断电源的保护,变压器的外露可导电部分要与一次回路的保护线相连接。

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