隔离变压器真的安全么?使用者需要了解哪些?

网传隔离变压器电不死人,隔离变压器不会电人等等,那隔离变压器真的如此安全和不会电人么?上海盖能电气专注隔离变压器设计生产30余年,让我们一起来探讨隔离变压器我们该了解哪些方面?

引文作者:上海盖能电气市场部(专注干式变压器30年)

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什么是安全隔离变压器?

隔离变压器是一种变压器,用于将交流电电源的电力传输到某些设备或装置,同时将供电装置与电源隔离,通常是出于安全原因。隔离变压器提供电流隔离,用于防止电击,抑制敏感设备中的电气噪声,或在两个不能连接的电路之间传输功率。用于隔离的变压器通常在一次和二次之间有特殊的绝缘层,并被指定承受绕组之间的高电压。

安全隔离变压器
安全隔离变压器

隔离变压器安全使用

那么,隔离变压器如何才能用于电气安全呢?归根结底,变压器到底是什么。最简单地说,就是绕着一个铁心绕两圈线。输入线圈(称为初级线圈)将电场转换成磁场。这个磁场然后在第二个线圈上产生一个电场,因此在这个线圈的输出端出现一个电压(称为二次线圈)。通过改变线圈的匝数,电压可以升高或降低,但在我们的情况下,匝数相等,因此输出电压与输入电压相同。然而,这里要抓住的一点是,输入和输出之间没有电气连接。这一环节是由磁性完成的。这意味着输出与输入是“隔离”的,因此也就是隔离变压器!

隔离变压器的输出在其输出导体之间仍有220V的标称输出电压,但没有接地连接。这意味着你可以安全地接触任何一个导体而不会有触电的危险。但如果你同时触碰两个导体,你还是会触电的!

需要注意的是,对于隔离变压器,一个可能会导致断路器跳闸或保险丝熔断的接地故障装置将工作正常。事实上,隔离变压器正是出于这个原因,在某些应用中,由于接地故障而突然断电可能导致更大的危险(例如在化工厂或在运行的剧院)。在这种情况下,通常会提供监控,以便在发生这种情况时发出警报。

当隔离变压器投入电路时,什么也不会发生。这是因为次级带电和中性不再带电和中性。因此我把它们放在引号中。由于它们不再是带电和中性的,因此没有参考输入的接地,因此没有故障电流可以流动。在这种情况下,由于存在从“带电”到接地的故障,该“带电”实际上成为中性,而“中性”实际上变成带电。

然而,为了安全起见,隔离变压器的主要用途是当人们带电工作时,带电导体的意外接触不会引起电击,或有损坏电缆等的风险,例如在建筑工地。

其另一个后果是“接地泄漏”即由电源滤波器引起的从带电到接地的电流滴流被消除。因为没有直接的接地连接,所以没有任何地方可以让漏电流到。这在患者附近的应用中可能是有利的,或者可以减少来自多个设备的接地泄漏,以避免令人讨厌的RCD跳闸。

使用隔离变压器降低电气噪音

变压器是一个线圈,有所谓的电感。电感是高频信号的屏障。电噪声是一种高频信号,因此变压器起到了阻断作用。其他的电力问题也可以减少,特别是如果在变压器结构中有一个静电屏蔽层连接到地面。使用这种方法可以有效地减少电源导体和大地之间的任何电气瞬变。功率导体之间的干扰可以通过电感减小,但不能消除。这就是为什么在包含隔离变压器的专用功率调节装置中,在变压器的二次侧放置进一步的过滤以进一步减少这种情况。

在复杂的电气装置中,或某些线路可能陈旧、连接不良或阻抗过大的地方,中性点和接地之间的电压可能增加,特别是在离配电盘最远的地方,特别是在涉及高电流的地方。这可能是,也可能不是您的电气设备的问题。你可以把中性点重新接地,但电气规范不允许这样做。但是,由于二次绕组与一次绕组是隔离的,所以通过将二次绕组与隔离变压器的二次绕组连接起来,可以安全地得到一个新的中性点和接地。这样做也是为了消除“中性点”和地球之间的噪音-因为你是短路。

但是,在进行此操作时存在安全问题。例如,如果在可能与水接触的区域(例如实验室)的设备需要使用剩余电流装置保护该电路。这是因为水是一种很差的电导体,如果一件设备被水溅到了地上,没有足够的电流可以烧断保险丝,但是有足够的电流可以使可能与水和地球接触的人受到严重的电击。注意,它只需要几毫安的电流就可以引起心跳中断。

以上面的场景为例。为了保护在有水接触带电导体风险的设备上工作的操作人员,电路已安装RCD。如果水溅到设备上并与带电导体接触,泄漏电流将流动,导致RCD工作。这将断开设备电源,并使操作员安全。

在下一个场景中,安装了隔离变压器并为设备供电。如果现在有水溢出,任何与带电导体的接触只会使导体接地。不会有电流流动,因此操作人员将是安全的,设备将继续运行。

在最后一种情况下,隔离变压器将接地连接到一个二次相位,从而形成一个新的有效中性点接地键。如果水现在溅到设备上,并与带电导体接触,电流将从变压器的相端流到设备,通过水流到地面,然后流回变压器。由于该电流路径包含在变压器二次侧,RCD将不会检测到不平衡,因此不会跳闸。操作员现在处于一个不安全的环境中,可能会触电,因为它们可能成为泄漏电流的电阻的最低点。

这种危害不仅存在于水中。我记得有人告诉过我一个不幸的结帐人在一家大型杂货连锁店。在她不知情的情况下,一根为某些设备供电的电缆已经缠在她的座椅机构中。当她在椅子上旋转时,电缆的绝缘层被割断,然后与带电导体接触。该电路不受RCD保护,仅受断路器保护。因此,需要故障电流才能使断路器跳闸。在这种情况下,椅子与地球的连接很差,所以椅子和不幸的操作员现在处于带电状态。每次她碰到接地的东西,比如收银台或传送装置,她都会受到电击。如果电路被RCD保护,那么这不会防止电击,但严重程度会降低,而且只会发生一次,而不是多次发生在这位可怜的女士身上,直到断电。回顾性行动确实是为了适应RCD(并在所有商店都这样做)。如果他们要安装一个隔离变压器,那么操作员根本不会受到电击。没有明显的故障-除了目视检查。如果他们要在二次绕组上安装一个隔离变压器,那么这将抵消RCD对操作人员造成另一种危险情况的影响。