超輕型試驗(yàn)變壓器的分類及選型方法
第一種是油浸式。它是在變壓器內(nèi)部灌裝高性能的絕緣油，油既能起到絕緣作用，也能幫助散熱。相比傳統(tǒng)的重型設(shè)備，它通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重量比同規(guī)格的老式產(chǎn)品要輕10%到20%。它的優(yōu)點(diǎn)是電氣性能非常穩(wěn)定，散熱好，能夠做得容量比較大，而且因?yàn)榧夹g(shù)成熟，性價(jià)比很高。缺點(diǎn)就是存在漏油的潛在風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)起來比干式的要麻煩一些。
第二種是干式。這種變壓器的線圈是用環(huán)氧樹脂等固體絕緣材料真空澆注密封起來的，所以完全沒有漏油的問題。它的輕量化效果比油浸式更好，同等容量的情況下，重量通常能比油浸式再輕30%到50%，非常便攜。它的優(yōu)點(diǎn)是免維護(hù)，阻燃防爆，非常環(huán)保安全，而且機(jī)械強(qiáng)度高，耐磕碰。缺點(diǎn)是散熱性能比油浸式稍差，做大容量時(shí)成本會比較高。
第三種是充氣式。它內(nèi)部充入的是像六氟化硫這樣的高絕緣強(qiáng)度氣體。這種類型的輕量化效果最顯著，比同等級的油浸式要輕40%到65%。它的優(yōu)點(diǎn)是絕緣性能極好，產(chǎn)生的電暈非常小，而且因?yàn)槭敲芊鈿怏w，基本不受外界惡劣環(huán)境的影響，到了現(xiàn)場不需要靜置就能直接使用。缺點(diǎn)是成本較高，而且六氟化硫氣體屬于受管控的溫室氣體，回收處理需要專業(yè)設(shè)備和流程。
接下來看技術(shù)原理上的分類，這能解釋它們?yōu)槭裁茨茏龅竭@么輕。
一種是比較基礎(chǔ)的改進(jìn)型工頻式，無論是油浸的還是干式的，它們的基本原理還是傳統(tǒng)的工頻（50赫茲）升壓。主要通過采用更好的導(dǎo)磁材料、優(yōu)化線圈結(jié)構(gòu)和外殼材料來減重。這種技術(shù)成熟簡單，成本低，但輕量化的幅度有限，如果容量要求很大，設(shè)備依然會比較笨重。
另一種是目前現(xiàn)場應(yīng)用非常廣泛的串聯(lián)諧振式。它不是一個簡單的變壓器，而是一套裝置。它的核心原理是利用一個可以調(diào)節(jié)的電感器，去和被測試的電纜、開關(guān)等設(shè)備本身的電容形成諧振。一旦諧振起來，電源只需要提供很小的能量來補(bǔ)充損耗，大部分的高壓能量是在電感器和試品之間來回交換的。這樣一來，給整個系統(tǒng)供電的電源和升壓變壓器就可以做得非常小，整套設(shè)備的單件重量就大大降低了。這種技術(shù)特別適合用來測試電纜、氣體絕緣全封閉組合電器（GIS）這類大電容的設(shè)備。
還有一種更前沿的高頻高壓式。它先把50赫茲的工頻電整流成直流，再通過電子電路逆變成幾千赫茲的高頻電，然后用一個很小的高頻變壓器來升壓。變壓器的鐵芯大小和工作頻率是成反比的，頻率越高，鐵芯就能做得越小。所以這種技術(shù)能實(shí)現(xiàn)極致的輕量化，設(shè)備可以做得非常小巧。但缺點(diǎn)是技術(shù)復(fù)雜，成本高，容量目前還做不大，主要用于實(shí)驗(yàn)室等特殊場合。
了解了分類，再看看它們主要用在哪些地方。超輕型試驗(yàn)變壓器最主要的應(yīng)用，就是對各種電力設(shè)備進(jìn)行絕緣強(qiáng)度的考核。比如，對新安裝的變壓器、開關(guān)柜、互感器等設(shè)備進(jìn)行交接時(shí)的交流或直流耐壓試驗(yàn)，確保它們能安全投入運(yùn)行。它也廣泛用于電力電纜的試驗(yàn)，對中低壓短電纜進(jìn)行交流耐壓，或者配合其他設(shè)備對電纜進(jìn)行直流試驗(yàn)和故障查找。此外，像絕緣靴、絕緣手套這些安全工器具的日常檢測，也常用它來提供便攜的高壓電源。在科研院所和高校的實(shí)驗(yàn)室里，它也經(jīng)常作為高壓電源用于基礎(chǔ)研究和教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
最后也是最關(guān)鍵的一點(diǎn)，就是如何選型。選型需要結(jié)合你的具體測試對象和現(xiàn)場條件來綜合考慮。
第一步是明確你的測試需求。你要先確定最高需要升到多少電壓，這取決于被試品的電壓等級和相關(guān)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。比如，一根10千伏的電纜，它的工頻耐壓試驗(yàn)電壓可能要達(dá)到22千伏甚至更高，需要去查閱具體的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。然后要估算需要多大的容量，也就是視在功率（千伏安）。對于像電纜、電容器這樣的容性試品，需要的電流大小取決于試品本身的電容量，電容量越大，或者試驗(yàn)頻率越高，需要的電流就越大，容量自然也就要求越大。
第二步是根據(jù)測試對象來選擇合適的技術(shù)路線。
如果你的測試對象是長距離的電力電纜、大容量的發(fā)電機(jī)或者氣體絕緣全封閉組合電器（GIS），它們都屬于大電容設(shè)備，那么串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置幾乎就是首選方案。它能大幅降低對電源容量的要求，設(shè)備單件重量輕，輸出電壓波形好，而且一旦試品擊穿，諧振條件被破壞，電弧能瞬間熄滅，對試品的損傷最小。
如果你的測試對象是開關(guān)、絕緣子、短電纜或者變壓器這類常規(guī)設(shè)備，且電容量不大，那么普通的工頻式試驗(yàn)變壓器就夠用了。這時(shí)候你需要在油浸式和干式之間做選擇。如果你希望設(shè)備基本免維護(hù)，沒有漏油風(fēng)險(xiǎn)，在室內(nèi)或?qū)Νh(huán)境要求高的場所使用，干式是比較好的選擇。如果你預(yù)算有限，但需要設(shè)備能穩(wěn)定輸出，對重量也不是特別敏感，那么油浸式依然是可靠且經(jīng)濟(jì)的選擇。
如果你的工作環(huán)境比較惡劣，比如在戶外、潮濕或多塵的地方，需要頻繁搬運(yùn)，那么充氣式或者干式的密封性好的設(shè)備會更適合。充氣式最輕，環(huán)境適應(yīng)性最強(qiáng)，但成本高；干式雖然沒有充氣式那么極致輕，但勝在免維護(hù)、無泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
如果你的試驗(yàn)要求中明確需要輸出直流高壓，比如要進(jìn)行電纜的直流耐壓試驗(yàn)，那么在選型時(shí)就要注意選擇油浸式的交直流兩用型。這種設(shè)備通常已經(jīng)把高壓硅堆內(nèi)置在套管里了，可以避免外置硅堆在現(xiàn)場搬運(yùn)和使用中容易損壞的問題。
如果你的試驗(yàn)電壓等級非常高，比如需要300千伏以上，可以考慮串激式組合的方式。就是用多臺相對較小的試驗(yàn)變壓器串接起來，獲得更高的電壓，這樣單件重量輕，運(yùn)輸和現(xiàn)場組裝都比較方便。
第三步是在確定了類型后，再核對一下具體的參數(shù)，確認(rèn)選定型號的容量、電壓、電流確實(shí)滿足要求。同時(shí)，別忘了配套設(shè)備，一套完整的裝置通常還需要一個配套的調(diào)壓控制柜來配合使用。
