一、隔離變壓器原理及應用

基本原理

根據變壓器的變比公式：U1/U2=N1/N2；I1/I2=N2/N1；可以知道，1：1隔離變壓器一次側和二次側的電壓，電流是相同的。

作用：電氣隔離；消除部分諧波（根據結構的不同可以消除不同次的諧波）；有效的降低零地電壓；通過磁飽和原理，可消除浪湧。

可以消除三次諧波（要求星三角變換隔離結構），高次諧波也是解決不了的。變壓器隻是變壓的作用，并不起到變頻的作用，隻是在特殊結構的情況下，消除特定的諧波。

二、隔離變壓器原理

我們用的交流電一根線和大地相連。另一根線與大地之間有220V的電位差。人接觸會觸電。隔離變壓器的次級不與大地相連，它的任意兩線與大地之間沒有電位差。人接觸任意一條線不會觸電,所以比較安全。隔離變壓器常用在有電子管和工作電壓高的電子儀器上，如電子管擴音機，示波器等，也可用于維修電源。 如為了安全維修彩電常用1比1的隔離變壓器。

三、隔離變壓器的應用場合

适用于安全、隔離、漏電流小、淨化電源、消除三次諧波及抑制共模幹擾的場合。适用于交流50Hz至400Hz，電壓1000V以下的電路中，廣泛用于照明、機床電器、機械電子設備、醫療設備、整流裝置等。

圖3—8 安全隔離變壓器接線圖

采用安全隔離變壓器作安全電壓的電源時，這種變壓器的一次與二次之間有良好的絕緣；其間還可用接地的屏蔽隔離開來。安全隔離變壓器各部絕緣電阻不得低于下列數值： 帶電部分與殼體之間的工作絕緣 2MΩ

帶電部分與殼體之間的加強絕緣 輸入回路與輸出回路之間 輸入回路與輸入回路之間 輸出回路與輸出回路之間 7MΩ 5MΩ 2MΩ 2MΩ

Ⅱ類變壓器的帶電部分與金屬物體之間 2MΩ

Ⅱ類變壓器的金屬物件與殼體之間 5MΩ

絕緣殼體上内、外金屬物件之間 2MΩ

安全隔離變壓器的額定容量，單相變壓器不得超過10kVA、三相變壓器不得超過16kVA、電鈴用變壓器的額定容量不應超過100VA、玩具用變壓器的額定容量不應超過200VA；安全隔離變壓器的額定電壓，交流電壓有效值不得超過50V、脈動直流電壓不得超過50V、電钤用變壓器的分别不應超過24V和24V、玩具用變壓器的分别不應超過33V和33V。

安全電壓回路的帶電部分必須與較高電壓的回路保持電氣隔離，并不得與大地、保護導體或其他電氣回路連接，但變壓器一次與二次之間的屏蔽隔離層應按規定接地或接零。如變壓器不具備加強絕緣的結構，二次邊宜接地或接零，以減輕一次與二次短接的危險。對于普通絕緣的電源變壓器，一次線長度不得超過3m、并不得帶入金屬容器内使用。

安全電壓的配線最好與其他電壓等級的配線分開敷設。否則，其絕緣水平應與共同敷設的其他較高電壓等級配線的絕緣水平一緻。

3、電氣隔離

電氣隔離是采用電壓比為1：1，即一次邊、二次邊電壓相等的隔離變壓器實現工作回路與其他電氣回路電器上的隔離。

應用電氣隔離須滿足以下安全條件：

1、隔離變壓器必須具有加強絕緣的結構，其溫升和絕緣電阻要求與安全隔離變壓器相同，這種隔離變壓器還應符合下列要求：

(1)最大容量單相變壓器不得超過25kVA、三相變壓器不得超過40kVA。

(2)空載輸出電壓交流不應超過1000V、脈動直流不應超過1000V、負載時電壓降低一般不得超過額定電壓的5％～15％。

(3)隔離變壓器具有耐熱、防潮、防水及抗振結構；不得用賽璐珞等易燃材料作結構材料；手柄、操作杆、按鈕等不應帶電；外殼應有足夠的機械強度，一般不能被打開，并應能防止偶然觸及帶電部分；蓋闆至少應由兩種方式固定，其中，至少有一種方式必須使用工具實現。

(4)除另有規定外，輸出繞組不應與殼體相連；輸入繞組不應與輸出繞組相連；繞組結構應能防止出現上述連接的可能性。

(5)電源開關應采用全極開關，觸頭開距應大于3mm；輸出插座應能防止不同電壓的插銷插入；固定式變壓器輸入回路不得采用插接件；移動式變壓器可帶有2～4m電源線。

(6)當輸入端子與輸出端子之間的距離小于25mm時，則其間須用與變壓器連成一體的絕緣隔闆隔開。

(7)Ⅰ類變壓器應有保護端子，其電源線中應有一條專用保護線；R類變壓器沒有保護端子。

2、二次邊保持獨立，即不接大地，不接保護導體，不接其他電氣回路。如圖3—9所示，如果變壓器的二次邊接地，則當有人在二次邊單相電擊時，電流很容易流經人體和二次邊接地點構成回路。因此，凡采用電氣隔離作為安全措施者，還必須有防止二次回路故障接地及竄連其他回路的措施。因為一旦二次邊發生接地故障，這種措施将完全失去安全作用。對于二次邊回路線路較長者，還應裝設絕緣監視裝置。

圖3—9 變壓器二次邊接地的危險

3、二次邊線路電壓過高或副邊線路過長，都會降低回路對地絕緣水平，增大故障接地的危險，并增大故障接地電流。因此，必須限制電源電壓和二次邊線路的長度。按照規定，應保證電源電壓U≤500V、線路長度L≤200m、電壓與長度的乘積UL≤100000V·m。

4、等電位聯結

圖3—10中的虛線是等電位聯結線。如果沒有等電位聯結線，當隔離回路中兩台相距較近的設備發生不同相線的碰殼故障時，這兩台設備的外殼将帶有不同的對地電壓。如果有人同時觸及這兩台設備，則接觸電壓為線電壓，電擊危險性極大。因此，如隔離回路帶有多台用電設備(或器具)，則各台設備(或器具)的金屬外殼應采取等電位聯結措施。這時，所用插座應帶有等電位聯結的專用插孔。

圖3—10 電氣隔離的等電位聯結

五、淨化電源、消除三次諧波及抑制共模幹擾

隔離變壓器在交流電源輸入端的特點:vvv1、若電網三次諧波和幹擾信号比較嚴重，采用隔離變壓器，可以去掉三次諧波和減少幹擾信号。vvv2、采用隔離變壓器可以産生新的中性線，避免由于電網中性線不良造成設備運行不正常。vvv3、非線性負載引起的電流波形畸變（如三次諧波）可被隔離而不污染電網。

隔離變壓器在交流電源輸出端的特點：

1、防止非線性負載的電流畸變影響到交流電源的正常工作及對電網産生污染，起到淨化電網的作用。 2、在隔離變壓器輸入端采樣,使得非線性負載電流的畸變不影響取樣的準确性，得到能反應實際情況的控制信号。 3、若負載不平衡，也不影響穩壓電源的正常工作。

六、漏電保護器

電氣線路或電氣設備發生單相接地短路故障時會産生剩餘電流，利用這種剩餘電流來切斷故障線路或設備電源的保護電器稱之為剩餘電流動作保護器即通常所稱的漏電保護器。由于漏電保護器動作靈敏、切斷電源時間短，因此正确選用、安裝與使用漏電保護器具有重要作用。

1．漏電保護方式

電流型RCD保護方式，通常有下列四種。

(1)全網總保護。是指在低壓電網電源處裝設保護器，總保護有三種方式：

①保護器安裝在電源中性點接地線上。

②保護器安裝在總電源線上。

③保護器安裝在各條引出幹線上。

通常，對供電範圍較大或有重要用戶的低電電網，采用保護安裝在各條引出幹線上的總保護方式。

(2)對于移動式電力設備，臨時用電設備和用電的家庭，應安裝末級保護。

(3)較大低壓電網的多級保護。随着用電的不斷增長，較大低壓電網單單采用總保護或末級保護方式，已不能滿足對低壓電網供電可靠性和安全用電的需要，因此，較大電網實行多級保護是電氣化事業發展的必然要求，圖3—11所示為三級保護方式的配置圖。

圖3—11 三級保護方式配置圖

上述三種保護方式，漏電保護器動作後均自動切斷供電電源。

(4)對于保護器動作切斷電源會造成事故或重大經濟損失的用戶，其低壓電網的漏電保護可由用戶申請，經供電企業批準，而采取漏電報警方式。此類單位應有固定值班人員，及時處理報警故障，并應加強絕緣監督，減少接地故障。

2、漏電保護裝置的選用、安裝使用及運行維護

(1)漏電保護裝置選用

①漏電保護器設置的場所有：手握式及移動式用電設備；建築施工工地的用電設備；用于環境特别惡劣或潮濕場所(如鍋爐房、食堂、地下室及浴室)的電氣設備；住宅建築每戶的進線開關或插座專用回路；由TT系統供電的用電設備；與人體直接接觸的醫用電氣設備(但急救和手術用電設備等除外)。

②漏電保護裝置的動作電流數值選擇：手握式用電設備為15mA；環境惡劣或潮濕場所用電設備為6～10mA；醫療電氣設備為6mA；建築施工工地的用電設備為15～30mA；家用電器回路為30mA；成套開關櫃、分配電盤等為100mA以上；防止電氣火災為300mA。

③根據安裝地點的實際情況，可選用的型式有：漏電繼電器，可與交流接觸器、斷路器構成漏電保護裝置，主要用作總保護。漏電開關，将零序電流互感器、漏電脫扣器和低壓斷路器組裝在一個絕緣外殼中，故障時可直接切斷供電電源。因此末級保護方式中，多采用漏電開關。漏電插座，把漏電開關和插座組合在一起的漏電保護裝置，特别适用于移動設備和家用電器。

④根據使用目的由被保護回路的洩漏電流等因素确定。一般RCD的功能是提供間接接觸保護。若作直接接觸保護，則要求I△N≤30mA，且其動作時間t≤0.1s。因此根據使用目的不同，在選擇RCD動作特性時要有所區别。

此外，在選用時，還必須考慮到被保護回路正常的洩漏電流，如果RCD的I△N小于正常的洩漏電流，或者正常洩漏電流大于50％I△N，則供電回路将無法正常運行，即使能投入運行也會因誤動作而破壞供電的可靠性。

(2)漏電保護裝置安裝使用

①安裝前必須檢查漏電保護器的額定電壓、額定電流、短路通斷能力、漏電動作電流、漏電不動作電流以及漏電動作時間等是否符合要求。

②漏電保護器安裝接線時，要根據配電系統保護接地型式，按表3—8所示的接線圖進行接線。接線時需分清相線和零線。

③對帶短路保護的漏電保護器，在分斷短路電流時，位于電源側的排氣孔往往有電弧噴出，故應在安裝時保證電弧噴出方向有足夠的飛弧距離。

④漏電保護器的安裝應盡量遠離其他鐵磁體和電流很大的載流導體。

⑤對施工現場開關箱裡使用的漏電保護器須采用防濺型。

⑥漏電保護器後面的工作零線不能重複接地。

⑦采用分級漏電保護系統和分支線漏電保護的線路，每一分支線路必須有自己的工作零線；上下級漏電保護器的額定漏電動作電流與漏電時間均應做到相互配合，額定漏電動作電流級差通常為1．2～2．5倍，時間級差0．1～0．2s。

⑧工作零線不能就近接線，單相負荷不能在漏電保護器兩端跨接。

⑨照明以及其他單相用電負荷要均勻分布到三相電源線上，偏差大時要及時調整，力求使各相漏電電流大緻相等。

⑩漏電保護器安裝後應進行試驗，試驗有：用試驗按鈕試驗3次，均應正确動作；帶負荷分合交流接觸器或開關3次，不應誤動作；每相分别用7kΩ試驗電阻接地試跳，應可靠動作。

(3)漏電保護裝置運行維護

由于漏電保護器是涉及到人身安全的重要電氣産品，因此在日常工作中要按照國家有關漏電保護器運行的規定，做好運行維護工作，發現問題要及時處理。

①漏電保護器投入運行後，應每年對保護系統進行一次普查，普查重點項目有：測試漏電動作電流值是否符合規定；測量電網和設備的絕緣電阻；測量中性點漏電流，消除電網中的各種漏電隐患；檢查變壓器和電機接地裝置有無松動和接觸不良。

②電工每月至少對保護器用試跳器試驗一次，每當雷擊或其他原因使保護動作後，應作

一次試驗。雷雨季節需增加試驗次數。停用的保護器使用前應試驗一次。

③保護器動作後，若經檢查未發現事故點，允許試送電一次。如果再次動作，應查明原因，找出故障，不得連續強送電。

④嚴禁私自撤除保護器或強迫送電。

⑤漏電保護器故障後要及時更換，并由專業人員修理。

⑥在保護範圍内發生人身觸電傷亡事故，應檢查保護器動作情況，分析未能起到保護作用的原因，在未調查前要保護好現場，不得改動保護器。

一些聽音響的人常會在電源上加一顆功率容量不小的隔離變壓器，HP的SKVA或國内有廠商推出IKVA等。有的用220v的冷氣插座轉降110V，有的則是110V變110V的1：1方式，而其作用就是要把電源中的雜訊減小，提高電源之S／N比。在國内尤其是普通的110V及220V，因為家家戶戶都有電器在使用，像微波爐、電磁爐。開關、馬達運轉等，在電源上會以倍頻或突波的方式傳至各電源插，因此電源受到污染的情形相當嚴重.除非你能不計一切代價用各種方式自己發電，否則就要想辦法改善電源中的噪訊。

其實隔離變壓器的原理很簡單，主要就是針對這些雜訊都是中高周波的特性而設計。因為我們知道，中高周波在我們的矽鋼片型的變壓器耗損相當大。不大會從一次線圈感應到二次線圈輸出，因此就可以達到我們要幹淨電源的目的。但有些人不免擔心會影響到動态範圍、音場音色等問題，其實要看這個隔離變壓器本身的制作水準和功率容量而定，究竟是EI型的好，或是環型的好？我們隻能說。環型好的很貴，EI型的很笨重。

使用時，我們仍要建議你做好隔離變壓器本身接地的回路 ，往往使用者忽視這個重要性，變壓器會産生磁漏及電磁幹擾.如果沒有把外殼金屬導電的部位接到大地或電源配置好接地線路，既使做再多的隔離效果也是有限的。還有要注意的，如果變壓器本身空載就發燙。這樣子功率容量會減小。如果變壓器會振動的話，那勸你還是換一個。不然它的雜音就會蓋過許多音樂細節了。

七、隔離變壓器的特性

具有電壓變換功能

有濾波抗幹擾功能

ＴＮ－Ｃ－Ｓ系統被廣泛應用于工程中，幾乎所有變壓器不在建築物内的配電系統都是這種。

我們在執行規範時，在建築物電源進線開關前将保護中性線（ＰＥＮ線）進行重複接地。

從重複接地的概念可知：變壓器中性點已經接地．通過中性點接地、重複接地和地形成一個與中性線并聯的返回回路（以下稱為重複回路），大家知道：

Ｎ線中有電流流過（三相不對稱時），所以重複回路中也有電流通過，此電流稱為雜散電流． 雜散電流對我們來說是有危害的。

那麼，我們為什麼還要采用這種有危害的系統供電呢？

我認為隻有在讨論同一建築物内配電時才有意義，即同一建築物内的PEN線隻能進行一點接地。

ＴＮ－Ｃ－Ｓ系統被廣泛應用于工程中，幾乎所有變壓器不在建築物内的配電系統都是這種。

一、采用TN-C-S的優點

1、與TN-S系統比較節省一根專用的PE線。

2、由于TN-C-S系統的中性線和PE線一般在進入建築物總配電箱時才分開，因此與TN-S系統比較，他們之間的電位差相對來說比較小了，對信息技術設備引起共模幹擾的可能較小。 共模幹擾的通路是：幹擾信号從傳輸線路傳輸，并通過地線返回的通路。幹擾電壓、電流從L線路傳入再從PE線返回接地，這是電源線路共模幹擾的路徑。在進入建築處設電湧保護器等措施可鉗制共模幹擾，可以保護信息設備的電源部分。TN-C-S系統在建築進線處作了重複接地，電湧保護器等接地點更近于地電位，對抑制電源線上的共模幹擾有好處。 上面是我從網上學的，不知是否正确，隻做參考。

這個雜散電流出現在那個地方？是怎麼出現的？

當與變壓器中性點接地相近的地方重複接地，變壓器中性點向重複點雜亂散發電流，有什麼危害呢？剩餘斷路器跳閘。當然這是理論上的，實際上在交流回路中，就是變壓器中性點接地的地方和重複接地的接地地方相近也不會有不規則的不定方向的雜亂電流，對于變壓器出現雜散電流導緻剩餘斷路器跳閘現象更是不會存在的。

兩個接地點應當絕對足夠遠了，還存在雜散電流嗎？

現在在交流變配電所中有人大提雜散電流，可能是一種誤導，它與地鐵中的雜散是兩種概念。

由于TN-C-S系統的中性線和PE線一般在進入建築物總配電箱時才分開，因此與TN-S系統比較，他們之間的電位差相對來說比較小了，對信息技術設備引起共模幹擾的可能較小。為什麼呢？

共模幹擾的通路是：幹擾信号從傳輸線路傳輸，并通過地線返回的通路。幹擾電壓、電流從L線路傳入再從PE線返回接地，這是電源線路共模幹擾的路徑。在進入建築處設電湧保護器等措施可鉗制共模幹擾，可以保護信息設備的電源部分。TN-C-S系統在建築進線處作了重複接地，電湧保護器等接地點更近于地電位，對抑制電源線上的共模幹擾有好處。