(内蒙古矿山安全与职业危害检测检验中心，内蒙古 包头 014060)
摘 要：文章通过变压器的结构分析提出了利用感应耐压 试验检测电源变压器质量的必要性。
关键词：电源变压器；感应耐压试验；测试
中图分类号：TM406 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2009)20—0118—01
电源变压器是用来改变交流电压、交流电流的器件。作为和产品相关的重要元件，其质量好 坏直接影响到整机的质量和用户的安全。
1 试验简介
电介质强度是检验电源变压器的一个重要指标。对于电源变压器初级和次级绕组的匝间和层 间绝缘的电介质强度，要求必须在潮湿预处理后通过下述试验：用其绕组额定电压的2倍或 其绕组额定电压范围上限的2倍、而频率不低于额定频率2倍的电压加在绕组的两端。试验 时，所有不打算与供电网相连的绕组必须空载，绝缘的任何部分不得发生闪络和击穿。试验 后，不得有可觉察到的变压器损坏现象。
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2 电源变压器的结构及特性分析
电源变压器主要由初、次级绕组和铁芯构成，其初、次级绕组大多采用密绕多层式结构。在 一个横截面是矩形的绝缘框架上，用高强度漆包线均匀密绕，一层完毕后，敷以绝缘材料后 ，再绕第二层，直到匝数合适为止。根据设计要求，在一个线圈框架上，既可以绕制一个绕 组，也可以绕制多个绕组。相对于变压器的主绝缘即绕组与绕组之间以及绕组与铁芯之间的 绝缘而言，变压器还有另外一项很重要的绝缘性能指标——纵绝缘。纵绝缘是指变压器绕组 具有不同电位的不同点和不同部位之间的绝缘，主要包括绕组匝间、层间和段间的绝缘性能 ，而国家标准和国际电工委员会（IEC）标准中规定的“感应耐压试验”则是专门用于检验 变压器纵绝缘性能的测试方法之一。感应耐压试验是指给变压器规定的绕组外施加一电压， 该电压不低于2倍的额定电源电压，频率不小于2倍的最低额定频率，要求在该电压按规定持 续的时间内绕组无灼热、飞弧、击穿或损伤等现象；要求感应耐压试验前后额定工作电源下 的空载电流和功耗无明显的变化。
变压器的纵绝缘主要依赖于绕组内的绝缘介质——漆包线本身的绝缘漆、变压器油、绝缘纸 、 浸渍漆和绝缘胶等等（不同种类的变压器可能包含其中一种或多种绝缘介质）；纵绝缘电介 质很难保证100%的纯净度，难免混含固体杂质、气泡或水分等，生产过程中也会受到不同程 度的损伤；变压器工作时的最高场强集中在这些缺陷处，长期负载动作的温升又降低绝缘介 质的击穿电压，造成局部放电，电介质通过外交变电场吸收的功率即介质损耗会显著增加， 导致电介质发热严重，介质电导增大，该部位的大电流也会产生热量，就会使电介质的温度 继续升高，而温度的升高反过来又使电介质的电导增加。如此长期恶性循环下去，最后导致 电介质的热击穿和整个变压器的毁坏。这一故障表现在变压器的特性上就是空载电流和空载 功耗显著增加，并且绕组有灼热、飞弧、振动和啸叫等不良现象。可见利用感应耐压试验检 测出变压器是否含有纵绝缘缺陷是极其必要的。
变压器刚出产时，没有经不定期恶劣环境长时间的考验，外施其额定电压和频率的电源做试 验，绕组匝间、层间和段间的电压不足以达到电介质缺陷处的击穿电压，难以造成这些绝缘 缺陷处的放电和击穿，这种存在绝缘故障隐患的变压器与绝缘性能良好的同类变压器的空载 电流和空载功耗没有太大的差别，故而难以发现这些隐患。
3 电源变压器感应耐压试验原理分析
感应耐压试验给变压器施加2倍的额定电压以上的电压，可在纵绝缘缺陷处建立更高更集 中的场强，绕组匝间、层间和段间的电压达到并超过电介质缺陷处的击穿电压；感应耐压试 验给变压器施加频率在2倍的额定频率以上，较高的频率又可大大的降低固体电介质的击 穿电压，使得绝缘缺陷更容易被击穿，感应耐压试验所规定的外施电压的作用时间亦可保证 绝缘缺陷的击穿，故感应耐压试验可以可靠地检测出变压器纵绝缘性能的好坏。
感应耐压试验给变压器施加电源的频率之所以在2倍的额定频率以上，是因为：变压器的激磁电流i-主磁通振幅￠m的特性曲线一般设计在额定频率和额定电压 下接近弯曲饱和部分。用U1、E1、N1分别代表输入端的电源电压、感应电动势和初级 线圈的匝数，用U2、E2、N2分别代表输出端的电源电压、感应电动势和初级线圈的匝 数。当交流电压U1加到初级线圈后，在初、次级线圈中分别感应出交变电动势E1、E2 。根据电磁感应定律，其电动势分别为：E1=4.44fN1￠m×10-8(V), E2=4. 44Fn2￠m×10-8(V)。当次级线圈开路时（不接负载），变压器空载运行，初级线 圈 中只有少量的励磁电 流通过，即空载电流。如果忽略变压器的损耗，变压器又是空载，则初级线圈电压降极小， 次级电压降为零，那么U1≈E1、U2≈E2,所以在电源频率不变的情况下，主磁通￠m决定于外施电压U0给变压器加2倍额定电压以上的电压必然会导致铁芯严重饱和，主磁 通￠m增大，△￠m增大，激磁电流i会急剧增加，致使变压器发热烧毁。为使变压器在 加2倍压以上铁芯仍不饱和，则需要提高电源的频率至2倍频以上。
感应耐压试验给变压器原边加2倍压和2倍频以上的电源，变压器的主磁通会使原边和副边同 时感应出感应电动势E1和E2，且分别是其额定工作状态下的2倍以上，所以感应耐压试 验可以同时对主、副绕组进行纵绝缘性能的测试。当然，我们也可以根据需要从变压器的副 边进行测试，不过所施加的电压应当是变压器额定工作状态下空载电压的2倍以上，频率同 样是额定频率的2倍以上。
在微型电子变压器中，由于匝数多（数千匝以上），线径细（漆包导线直径0.1mm以下）， 在短路数匝到数十匝的情况下，与正常的变压器相比，倍频倍压下的测试电流变化甚小，而 有功功率的变化则比较明显（短路10匝一般变化在50%左右）。实验表明，有匝间短路的情 况下，变压器的功率因数变化较大，有功功率变化较大，因此可作为辅助测试手段，更准确 地对变压器的性能进行判断。