专利名称：电子式双信号告警高压验电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种指示电压存在的测量装置，适合6kv、10kv、35kw、110kv、220kw系列电压等级的定性检测。
高压验电器在国内常见的有利用高压氖管在高压下放电发光(其原理与测试220～380伏电压的试电笔相同)进行验电，结果因氖管发光弱(特别是在白天)反差小、发光部位不直接指向操作者，难以准确验知线路及设备是否带电，而且也无自校验手段。国内引进国外技术生产的一种高压回转验电器，是利用带电体尖端放电产生“电风”使直径不到50mm的叶片组旋转与否来进行验电。由于旋转指示叶片体积小，距离远则难以看清楚，而且判断标志(叶片)也不能直接指向操作者。该验电器虽有自校功能，但不是与验电装置同装于一体，使用不甚方便。至于其他类型切于实用的高压验电器，目前尚未发现。
本实用新型的目的，在于给高压输电线路及变电站的高压设备提供一种操作简便、告警信号能直接指向操作者并同时引起视觉及听觉响应的电子式双信号告警高压验电器，以准确告知线路及设备是否带电，且验电装置内设有自校验电路，供每次验电前的自校验。
现对本实用新型的设计思想做出说明。当高压线路及设备带电时，其邻近空间分布着强电场，而场的问题可以用电路的问题来解决。在对高压输电线路及设备的表面和周围电场所作计算的基础上，利用检测电场中非等位面上的两点间存在着电位差，并能给一特定结构电容充电，以此作为检测源，将此被检测的电压进行削波、限幅及级间匹配，做为后面的逻辑门的检测电平，当此电平达到及超过某一门限值时则逻辑电路动作，以形成逻辑功能去驱动灯亮及音响而做出响应，否则，逻辑电路闭锁，不能给出灯光及音响告警信号。验电器功能由电子电路实现，因此可以方便地在其中设置自校验电路，以产生相应于被测高压等级的模拟信号，从而可以方便地对验电器功能正常与否进行校测。本装置在结构上可以使其灯光及音响直接指向操作者，视觉及听觉器官易于接受。
图1～图3指出了本实用新型的结构及电路组成。由图可知，该验电装置包括外壳(1)、底座(2)、探钩(3)、螺母(4)、弹簧(5)等，在外壳(1)的内部固定有一块安装电子电路元器件的印刷电路板(6)，底座(2)上有扬声器Y、发光二极管D7、D9、自校按键K和电池盒(8)，安装在印刷电路板(6)上的电子电路由高压检测及处理电路(9)、电平门电路(10)、逻辑控制电路(11)、信号告警电路(12)及自校验电路(13)所组成。考虑到被验电的电压等级很宽，我国一般为6kv、10kv、35kv、66kv、110kv、220kv，用同一种高压检测及处理电路、自校验电路不能完全覆盖，为解决此问题，根据对高压输电线路表面最大场强的计算，宜将上述电压等级分为两个系列档次，即以6kv、10kv、35kv为第一系列档次，以66kv、110kv、220kv为第二系列档次。于是可将上述两个系列档次的验电器，分别采用不同的高压检测及处理电路(9)和不同的自校验电路(13)，以适应测试电压等级范围太宽的需要。
以下结合附图对本实用新型作进一步的描述。
图1是本实用新型的一种具体结构及其部分纵向剖视图。
图2是所述第一系列档次的6kv、10kv、35kv高压验电器的印刷电路板(6)上安装的电子电路的原理图。
图3是所述第二系列档次的66kv、110kv、220kv高压验电器的印刷电路板(6)上安装的电子电路的原理图。
由图1～图3可知，验电前，在高压验电器底座(2)的电池盒(8)中装入9V层迭电池E，并将探钩(3)旋入外壳(1)顶部的螺母(4)，在底座(2)的操作杆连孔(7)上连上符合验电等级的操作杆，操作员按有关规程要求将探钩(3)伸向并接触被检测的高压线路和设备，即可进行验电。因探钩(3)是通过螺母(4)与壳体(1)内的弹簧(5)相连接，螺母(4)、弹簧(5)以及印刷电路板(6)的印刷导线等与印刷电路板公共地端共同构成一个结构电容C1，该电容在验电时处于强电场的不同等位面上而被电场充电。因C1电容量很小，很快被充满电，所充电压为一个比例于被测电压等级的电压。充电结构电容C1的一个极板被接到高压检测及处理电路(9)的输入端，所以C1的充电电压就是该电路(9)输入端的输入信号电压。
如前所述的第一系列和第二系列两个档次的高压验电器，其结构电容C1的容量因电容结构不同而不同，这是由于两个系列档次的场强不同而必须的。调节印刷电路板(6)与弹簧(5)连接处的印制导线与印刷电路板公共地端的距离，即可改变该电容C1的容量。据计算及实装表明，上述距离，第一系列档次的以20mm及第二系列档次的以小于5mm为宜。
第一系列档次的高压验电器，其结构电容C1的充电电压输入到高压检测及处理电路(9)的输入端(参见图2)，经电容C2耦合进入到由晶体管T1、T2及电阻R1、R2、R3、R4组成的两级直接耦合负反馈放大器，放大后的信号经电容C3耦合进入由晶体管T3及电阻R5、R6组成的射极跟随器，通过其阻抗匹配和功率放大，再经电容C4耦合，由二极管D1、D2进行倍压检波，R7为检波负载电阻，C5为滤波电容，最后经电阻R8输出的直流电压即比例于被测的电压等级，此直流电压送电平门电路(10)作为电平门的“开门”信号。
第二系列档次的高压验电器，其结构电容C1上的充电电压输入到高压检测及处理电路(9)的输入端(参见图3)，经电容C2、电阻R1耦合分压，又经电阻R2、R3及二极管D2、D3两级削波和限幅，再经晶体管T2、T3和电阻R4进行阻抗匹配及电流放大后，送二极管D4检波，电阻R7为检波负载电阻，电容C5为滤波电容，最后得到一个大于4伏的直流电平，经电阻R8送电平门电路(10)作为电平门的“开门”信号。
电平门电路(10)主要由一块双输入端四与非门CMOS集成电路IC1及一些阻容元件组成(参见图2及图3)。图2中的电阻R10、R9及稳压管D5、D6构成两级电源稳压，图3中的电阻R9及稳压管D6构成一级电源稳压。图中左边的两级与非门(14)、(15)与阻容元件R11、R12、C7组成环形振荡器，其振荡频率约1～2周，回授门的一个输入端受控于高压检测及处理电路(9)的“开门”信号，在高压验电器的非检测状态是闭锁的，因此振荡器停振。但一旦输入电平高于某一值，即超过“1”电平，则由闭锁转为开启，振荡器起振，且从与非门(15)输出端向逻辑控制电路(11)输出控制信号。图中右边两级与非门(16)、(17)与阻容元件R13、R14、C8组成的环形振荡器，加电源即处于振荡状态，其频率约1千周，亦从与非门(17)输出端向逻辑控制电路(11)输出控制信号。
逻辑控制电路(11)由一块双输入端四与门CMOS集成电路IC2构成，四个与门只使用其中三个(参见图2及图3)。来自前级的约1千周及1～2周的受控信号均加到与门(20)，使得这级与门开启，输出一个重复频率为1～2周的1千周断续信号，送下级信号告警电路(12)的音响部分；当验电器的检测信号使得电平门电路(10)处于“1”电平以下，则与门(20)闭锁，无信号输出。来自前级电路(10)的1～2周信号还加到本级的与门(18)和(19)，当验电器的检测信号使得电平门电路(10)达到“1”电平，则与门(18)和(19)开启，并输出信号去下级信号告警电路(12)，点亮发光二极管，否则无信号输出。
信号告警电路(12)包括音响告警和发光告警两部分(参见图2及图3)。当检测信号使电平门电路(10)超过“1”电平，则晶体管T4基极通过电阻R17有重复频率为1～2周的1千周断续信号输入，经晶体管T4、T5功率放大后，驱动扬声器Y发出清脆的断续声响，否则处于无声状态。发光告警部分由红、绿色发光二极管D7与D9、普通二极管D8、晶体管T6、T7及阻容元件R15、R16、R18、R19、R20、C6、C9组成。当验电器的检测信号使电平门电路(10)超过“1”电平，则T6、T7基极有来自上一级与门(18)、(19)的控制信号输入，使得红、绿发光二极管D7、D9交替闪亮，否则处于熄灭状态。当图中接入C9和D8则绿色发光二极管D9只有在有检测信号时闪亮，若不接入这两个元件，则D9在加电后即亮，既做为验电和自校的告警，又是电源指示。
对高压输电线路或设备验电时，应首先对验电器进行自校验，以保证验电工作的安全可靠。此时按下装于验电器底座(2)上的自校按键K，自校验电路(13)即开始接通电源。
第一系列档次高压验电器的自校验电路(13)(参见图2)，主要是由晶体管T8、偏置电阻R22等组成的功率放大和分压输出电路。功率放大管T8的输入信号是采用与非门(17)输出的1千周信号，通过阻容元件R21、C11引进的，其射极输出信号经电阻R23和R24分压，再经电容C10耦合输出，送到高压检测及处理电路(9)的输入端。
第二系列档次高压验电器的自校验电器(13)(参见图3)，主要是由晶体管T8、高频变压器B及阻容元件R22、C11、C12等组成的高频振荡电路。该振荡器产生自激振荡，经高频变压器B的次级输出高压，再经耦合电容C10，将自校验高压信号送至高压检测及处理电路(9)的输入端。
制造这种验电装置，其外壳(1)采用绝缘性能良好的ABS塑料热塑成型，在外壳(1)的锥形顶部固定铜质的螺母(4)，探钩(3)通过螺纹旋接在螺母(4)上，探钩的材料采用易于成型的铝棒，依使用场合的不同，探钩也可用直形探棒或者端头分叉的探叉来取代，弹簧(5)采用钢丝绕制后镀镍，其两端分别与螺母(4)及印刷电路板(6)牢固连接且要形成良好的电接触，印刷电路板(6)的板面采用复铜板，所有晶体管、集成电路、电阻及电容等元器件均可市购。印刷电路板(6)通过螺丝固定在底座(2)上，底座与外壳(1)的连接也是采用螺丝固定。电子电路的装配焊接简单，调试检验不必特殊仪器。
权利要求1.一种用于6KV～220KV系列电压定性检测的电子式双信号告警高压验电器，包括外壳(1)和底座(2)，其特征在于，所述外壳(1)的锥形顶部固定一个螺母(4)，螺母(4)的前方装有一个探钩(3)，螺母(4)的后方固定一个弹簧(5)，弹簧(5)的另一端固定在外壳(1)内的印刷电路板(6)上，该印刷电路板(6)又固定在所述底座(2)上，底座(2)上有扬声器Y、发光二极管D7与D9、操作杆连孔(7)、自校按键K和电池盒(8)，安装在印刷电路板(6)上的电子电路由高压检测及处理电路(9)、电平门电路(10)、逻辑控制电路(11)、信号告警电路(12)及自校验电路(13)所组成。
2.根据权利要求1规定的高压验电器，其特征在于，当所述验电器用于第一系列6kv、10kv、35kv档次时，其所述高压检测及处理电路(9)包括充电结构电容C1和耦合电容C2、有晶体管T1与T2的两级直接耦合负反馈放大器、有晶体管T3的射极跟随器、由二极管D1与D2及阻容元件R7与C5组成的倍压检波电路，当所述验电器用于第二系列66kv、110kv、220kv档次时，其所述高压检测及处理电路(9)包括充电结构电容C1、由阻容元件C2与R1组成的耦合分压电路、由二极管D2与D3及电阻R2与R3组成的两级削波限幅电路、有晶体管T2与T3的阻抗匹配及电流放大电路、由二极管D4及阻容元件R7与C5组成的检波滤波电路。
3.根据权利要求1规定的高压验电器，其特征在于所述电平门电路(10)包括一块双输入端四与非门CMOS集成电路IC1及阻容元件C7、R11、R12、C8、R13与R14。
4.根据权利要求1规定的高压验电器，其特征在于所述逻辑控制电路是由一块双输入端四与门CMOS集成电路IC2构成。
5.根据权利要求1规定的高压验电器，其特征在于所述信号告警电路(12)包括有晶体管T4与T5及扬声器Y的音响部分、有晶体管T6与T7及发光二极管D7与D9的发光告警部分。
6.根据权利要求1规定的高压验电器，其特征在于，当所述验电器用于第一系列6kv、10kv、35kv档次时，其所述自校验电路(13)包括自校按键K及由晶体管T8、阻容元件R21、R22、R23、R24与C11组成的功率放大和分压输出电路，当所述验电器用于第二系列66kv、110kv、220kv档次时，其所述自校验电路包括自校按键K及晶体管T8、高频变压器B、阻容元件R22、C11与C12所组成的高频振荡及高压输出电路。
专利摘要电子式双信号告警高压验电器属于一种指示电压存在的新型检测装置，它由探钩、外壳、底座及安装有电子元器件的印刷电路板等组成，适合6KV、10KV、35KV系列和66KV、110KV、220KV系列电压等级的定性检测。在给高压输电线路及变电站的高压设备验电时，能同时明显给出引起人的两大主要感官响应的双重告警信号——闪烁的灯光及间断的音响，且告警信号直接指向操作者。该装置内部还设有自校验电路，可以方便地校验本装置工作是否可靠。
文档编号G01R19/155GK2035092SQ8821211
公开日1989年3月29日 申请日期1988年2月2日 优先权日1988年2月2日
发明者朱上林 申请人:湖南省长沙电业局供用电科研所