基本電磁感應(yīng)原理根基
串級式試驗(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），自耦調(diào)壓器發(fā)揮作用，對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)后，將其輸入至試驗(yàn)變壓器的初級繞組。依據(jù)電磁感應(yīng)定律，處于交變磁場中的導(dǎo)體，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其數(shù)值與磁通量的變化率成正比。初級繞組通入交流電，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，次級繞組因處于該交變磁通環(huán)境，便會感應(yīng)出高電壓。例如，當(dāng)單臺試驗(yàn)變壓器初級繞組輸入 220V 交流電，若初次級繞組匝數(shù)比為 1:100，那么次級繞組就能輸出 22000V 的高電壓。
獨(dú)特的繞組設(shè)計(jì)考量
為了同時滿足一個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來繞，一個是適配較大電流的繞組，另一個是適配較小電流的繞組，隨后把這兩個繞組串接并分別引出。如此一來，在不同的測試需求下，變壓器能夠靈活應(yīng)對。比如在一些對電壓要求高但對電流要求相對低的絕緣測試場景中，能確保輸出穩(wěn)定的高電壓；而在對電流有一定要求的場合，通過合理設(shè)計(jì)的雙繞組結(jié)構(gòu)，也能保障設(shè)備的正常運(yùn)行。
串級結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高電壓輸出
當(dāng)需要獲取更高電壓時，串級的方法便應(yīng)運(yùn)而生。以三級串級試驗(yàn)變壓器為例，其原理接線圖呈現(xiàn)出精妙的結(jié)構(gòu)。在這個系統(tǒng)中，三臺變壓器協(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。具體來說，低壓電源加在第一級試驗(yàn)變壓器 I 的初級繞組 a1x1 上，每臺試驗(yàn)變壓器 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 的輸出電壓都是 V。第一級試驗(yàn)變壓器 I 的勵磁繞組 A1、C1 為第二級試驗(yàn)變壓器 Ⅱ 的初級繞組供電，第二級試驗(yàn)變壓器 Ⅱ 的勵磁繞組 A2、C2 則給第三級試驗(yàn)變壓器 Ⅲ 的初級繞組供電。由于各級變壓器的工作狀態(tài)不同，第二級試驗(yàn)變壓器 Ⅱ 和第三級試驗(yàn)變壓器 Ⅲ 的箱體分別處在對地為 1V 和 2V 的高電位上，所以這兩個箱體對地必須絕緣，而第一級試驗(yàn)變壓器 I 的箱體接地。如此一來，第一級、第二級、第三級試驗(yàn)變壓器對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)備測試等對高電壓的嚴(yán)苛需求。
串級式試驗(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，將會對操作人員和設(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）的調(diào)壓器調(diào)至零位。這就如同汽車啟動前要確保擋位在空擋一樣，是保障設(shè)備平穩(wěn)啟動的必要操作。如果調(diào)壓器未歸零就接通電源，可能會導(dǎo)致瞬間電流過大，損壞設(shè)備元件。
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檢查設(shè)備狀態(tài)：對整個試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，包括變壓器外觀有無破損、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，可能會導(dǎo)致內(nèi)部絕緣油泄漏，影響變壓器的絕緣性能，此時就需要及時修復(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，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)測試一臺容量為 100kVA、電壓等級為 10kV 的電氣設(shè)備時，通過相關(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，以防止過流對設(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，此時綠色指示燈亮起，表示電源已成功接通。
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啟動設(shè)備：按下啟動按鈕，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，沿順時針方向均勻旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手柄進(jìn)行升壓。在升壓過程中，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)，同時留意被試品有無異常聲響、冒煙等情況。一旦發(fā)現(xiàn)泄露電流過大或被試品擊穿等異常，過流保護(hù)繼電器會迅速切斷電源，此時應(yīng)立即停止升壓操作。
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計(jì)時與觀察：當(dāng)電壓升至所需的高壓電壓值時，及時按下計(jì)時按鈕，開始記錄耐壓時間。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 分鐘的耐壓測試時，要時刻觀察被試品是否能承受住該電壓，有無絕緣擊穿等問題出現(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)。這一過程如同汽車停車時要緩慢減速一樣，避免因突然降壓產(chǎn)生的沖擊對設(shè)備造成損害。
特殊情況應(yīng)對與注意事項(xiàng)
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過流保護(hù)：在升壓或耐壓試驗(yàn)過程中，若出現(xiàn)短路、閃絡(luò)、擊穿、過壓等過電流情況，電流繼電器會迅速保護(hù)跳閘，調(diào)壓器自動斷電，這表明被試品不合格。此時，操作人員應(yīng)立即將調(diào)壓器回零，切斷電源，對被試品進(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)部短路等問題。
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直流高壓試驗(yàn)：在進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)時，微安表安裝在高位，除了配備屏蔽盒外，還設(shè)有過流自動保護(hù)裝置，以防止突發(fā)性擊穿短路或放電時損壞儀表。例如，當(dāng)被試品在直流高壓下發(fā)生擊穿時，過流自動保護(hù)裝置會迅速動作，保護(hù)微安表不受損壞。
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串級使用注意：當(dāng)多臺試驗(yàn)變壓器作串級連接時，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。若極性連接錯誤，可能會導(dǎo)致輸出電壓為零，無法完成試驗(yàn)。同時，要注意各級變壓器之間的容量匹配和電壓關(guān)系，如前所述，各級變壓器的容量應(yīng)滿足一定的比例關(guān)系，以確保整個串級系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
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設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)：定期對串級式試驗(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)及時進(jìn)行過濾或更換，以保證變壓器的絕緣性能。
