基本電磁感應(yīng)原理根基
串級(jí)式試驗(yàn)變壓器的基礎(chǔ)原理建立在電磁感應(yīng)之上。當(dāng)工頻電源輸入操作箱（或操作臺(tái)），自耦調(diào)壓器發(fā)揮作用，對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)后，將其輸入至試驗(yàn)變壓器的初級(jí)繞組。依據(jù)電磁感應(yīng)定律，處于交變磁場(chǎng)中的導(dǎo)體，會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其數(shù)值與磁通量的變化率成正比。初級(jí)繞組通入交流電，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，次級(jí)繞組因處于該交變磁通環(huán)境，便會(huì)感應(yīng)出高電壓。例如，當(dāng)單臺(tái)試驗(yàn)變壓器初級(jí)繞組輸入 220V 交流電，若初次級(jí)繞組匝數(shù)比為 1:100，那么次級(jí)繞組就能輸出 22000V 的高電壓。
獨(dú)特的繞組設(shè)計(jì)考量
為了同時(shí)滿足一個(gè)變壓器電壓較高電流較小與電流較低電流較大之間的矛盾，串級(jí)式試驗(yàn)變壓器在繞組設(shè)計(jì)上獨(dú)具匠心。它將高壓繞組分成兩個(gè)來(lái)繞，一個(gè)是適配較大電流的繞組，另一個(gè)是適配較小電流的繞組，隨后把這兩個(gè)繞組串接并分別引出。如此一來(lái)，在不同的測(cè)試需求下，變壓器能夠靈活應(yīng)對(duì)。比如在一些對(duì)電壓要求高但對(duì)電流要求相對(duì)低的絕緣測(cè)試場(chǎng)景中，能確保輸出穩(wěn)定的高電壓；而在對(duì)電流有一定要求的場(chǎng)合，通過(guò)合理設(shè)計(jì)的雙繞組結(jié)構(gòu)，也能保障設(shè)備的正常運(yùn)行。
串級(jí)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高電壓輸出
當(dāng)需要獲取更高電壓時(shí)，串級(jí)的方法便應(yīng)運(yùn)而生。以三級(jí)串級(jí)試驗(yàn)變壓器為例，其原理接線圖呈現(xiàn)出精妙的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)系統(tǒng)中，三臺(tái)變壓器協(xié)同工作，它們的容量和電壓關(guān)系遵循特定規(guī)則：P1=2P2=3P3，U（總）=1U+2U+3U。具體來(lái)說(shuō)，低壓電源加在第一級(jí)試驗(yàn)變壓器 I 的初級(jí)繞組 a1x1 上，每臺(tái)試驗(yàn)變壓器 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 的輸出電壓都是 V。第一級(jí)試驗(yàn)變壓器 I 的勵(lì)磁繞組 A1、C1 為第二級(jí)試驗(yàn)變壓器 Ⅱ 的初級(jí)繞組供電，第二級(jí)試驗(yàn)變壓器 Ⅱ 的勵(lì)磁繞組 A2、C2 則給第三級(jí)試驗(yàn)變壓器 Ⅲ 的初級(jí)繞組供電。由于各級(jí)變壓器的工作狀態(tài)不同，第二級(jí)試驗(yàn)變壓器 Ⅱ 和第三級(jí)試驗(yàn)變壓器 Ⅲ 的箱體分別處在對(duì)地為 1V 和 2V 的高電位上，所以這兩個(gè)箱體對(duì)地必須絕緣，而第一級(jí)試驗(yàn)變壓器 I 的箱體接地。如此一來(lái)，第一級(jí)、第二級(jí)、第三級(jí)試驗(yàn)變壓器對(duì)地的額定輸出電壓分別為 1V、2V、3V，其額定容量分別為 3P、2P、1P 。這種串級(jí)結(jié)構(gòu)極大地拓展了試驗(yàn)變壓器的電壓輸出范圍，能夠滿足諸如特高壓設(shè)備測(cè)試等對(duì)高電壓的嚴(yán)苛需求。
串級(jí)式試驗(yàn)變壓器的使用方法
前期準(zhǔn)備工作要點(diǎn)
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接線連接：按照清晰明確的接線示意圖，細(xì)致地接好工作線。這其中，務(wù)必將 “高壓尾” 可靠接地，這是保障設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵一步。例如，在實(shí)際操作中，若高壓尾接地不可靠，一旦發(fā)生漏電等異常情況，將會(huì)對(duì)操作人員和設(shè)備造成極大的安全威脅。
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調(diào)壓器歸零：在接通電源之前，必須先將操作箱（臺(tái)）的調(diào)壓器調(diào)至零位。這就如同汽車啟動(dòng)前要確保擋位在空擋一樣，是保障設(shè)備平穩(wěn)啟動(dòng)的必要操作。如果調(diào)壓器未歸零就接通電源，可能會(huì)導(dǎo)致瞬間電流過(guò)大，損壞設(shè)備元件。
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檢查設(shè)備狀態(tài)：對(duì)整個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，包括變壓器外觀有無(wú)破損、各連接部位是否緊固、儀表是否正常顯示等。比如，若發(fā)現(xiàn)變壓器外殼有裂縫，可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部絕緣油泄漏，影響變壓器的絕緣性能，此時(shí)就需要及時(shí)修復(fù)或更換設(shè)備。
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計(jì)算并設(shè)置參數(shù)：根據(jù)不同被試品的容量、電壓等級(jí)，精確計(jì)算好最大工作電流，并合理調(diào)整電流保護(hù)器。例如，當(dāng)測(cè)試一臺(tái)容量為 100kVA、電壓等級(jí)為 10kV 的電氣設(shè)備時(shí)，通過(guò)相關(guān)公式計(jì)算出其正常工作電流，然后將電流保護(hù)器設(shè)置在合適的保護(hù)值，以防止過(guò)流對(duì)設(shè)備造成損壞。
操作流程規(guī)范
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接通電源：完成前期準(zhǔn)備工作后，接通電源，此時(shí)綠色指示燈亮起，表示電源已成功接通。
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啟動(dòng)設(shè)備：按下啟動(dòng)按鈕，紅色指示燈隨即亮起，這表明變壓器已通電，進(jìn)入等待升壓狀態(tài)。
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均勻升壓：以 1.5 - 2KV/S 的速度，沿順時(shí)針?lè)较蚓鶆蛐D(zhuǎn)調(diào)壓器手柄進(jìn)行升壓。在升壓過(guò)程中，操作人員需要全神貫注，密切注意儀表指示及被試品情況。比如，觀察電壓表的讀數(shù)是否按照預(yù)期上升，電流表的數(shù)值是否在正常范圍內(nèi)，同時(shí)留意被試品有無(wú)異常聲響、冒煙等情況。一旦發(fā)現(xiàn)泄露電流過(guò)大或被試品擊穿等異常，過(guò)流保護(hù)繼電器會(huì)迅速切斷電源，此時(shí)應(yīng)立即停止升壓操作。
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計(jì)時(shí)與觀察：當(dāng)電壓升至所需的高壓電壓值時(shí)，及時(shí)按下計(jì)時(shí)按鈕，開(kāi)始記錄耐壓時(shí)間。在此期間，持續(xù)密切關(guān)注被試品的狀態(tài)，確保其在規(guī)定的試驗(yàn)電壓下能夠穩(wěn)定運(yùn)行。例如，在進(jìn)行 1 分鐘的耐壓測(cè)試時(shí)，要時(shí)刻觀察被試品是否能承受住該電壓，有無(wú)絕緣擊穿等問(wèn)題出現(xiàn)。
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降壓操作：試驗(yàn)完畢，應(yīng)勻速將調(diào)壓器調(diào)至零位，隨后按下停止按鈕，結(jié)束試驗(yàn)。這一過(guò)程如同汽車停車時(shí)要緩慢減速一樣，避免因突然降壓產(chǎn)生的沖擊對(duì)設(shè)備造成損害。
特殊情況應(yīng)對(duì)與注意事項(xiàng)
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過(guò)流保護(hù)：在升壓或耐壓試驗(yàn)過(guò)程中，若出現(xiàn)短路、閃絡(luò)、擊穿、過(guò)壓等過(guò)電流情況，電流繼電器會(huì)迅速保護(hù)跳閘，調(diào)壓器自動(dòng)斷電，這表明被試品不合格。此時(shí)，操作人員應(yīng)立即將調(diào)壓器回零，切斷電源，對(duì)被試品進(jìn)行詳細(xì)檢查，分析不合格的原因，如是否存在絕緣老化、內(nèi)部短路等問(wèn)題。
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直流高壓試驗(yàn)：在進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)時(shí)，微安表安裝在高位，除了配備屏蔽盒外，還設(shè)有過(guò)流自動(dòng)保護(hù)裝置，以防止突發(fā)性擊穿短路或放電時(shí)損壞儀表。例如，當(dāng)被試品在直流高壓下發(fā)生擊穿時(shí)，過(guò)流自動(dòng)保護(hù)裝置會(huì)迅速動(dòng)作，保護(hù)微安表不受損壞。
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串級(jí)使用注意：當(dāng)多臺(tái)試驗(yàn)變壓器作串級(jí)連接時(shí)，要特別注意變壓器上的標(biāo)記，確保極性連接正確，以保證輸出預(yù)定的電壓。若極性連接錯(cuò)誤，可能會(huì)導(dǎo)致輸出電壓為零，無(wú)法完成試驗(yàn)。同時(shí)，要注意各級(jí)變壓器之間的容量匹配和電壓關(guān)系，如前所述，各級(jí)變壓器的容量應(yīng)滿足一定的比例關(guān)系，以確保整個(gè)串級(jí)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
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設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)：定期對(duì)串級(jí)式試驗(yàn)變壓器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，包括檢查絕緣油的油位和油質(zhì)、清潔設(shè)備表面的灰塵和污垢、緊固各連接部位等。例如，每隔一定時(shí)間檢查絕緣油的顏色和氣味，若發(fā)現(xiàn)油質(zhì)變差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行過(guò)濾或更換，以保證變壓器的絕緣性能。
