专利名称:高压等电位自验式声光验电器的制作方法
为给电力系统6～500千伏各电压等级电气装置提供安全可靠的验电工具而实施本实用新型。
目前国内定型生产的各种高压验电器(如上海测电器厂生产的GY－1型、GY－2型高压测电笔)，经电力系统历年来实际使用表明，存在不少缺陷与不足之处，大致可归纳如下1.验电器采用氖管指示，能见度差，尤其在室外验电分辨率低，容易造成误判断，严重危及人身安全。
2.验电器本身没有连续自验功能，故不能随时验证本仪器的完好性，因此在某些全部停电或单一线路电源停电的场所，就无法验证验电器本身的完好性，一旦仪器本身失灵将造成无可挽回的严重后果。
3.验电器的电压等级太低，大多在35千伏及以下，随着电力工业的飞速发展，110千伏、220千伏甚至更高的超高压大量出现，这些超高压设备更需要有安全可靠的验电工具，但目前大多只能借助于绝缘棒接触高压电发出放电声来判断，安全可靠性很差。
鉴于上述实际情况，上海供电局承担了水利电力部华东电管局下达的研制新型验电器的科研任务，目前已研制成功，并在局系统6～220千伏电网设备上及高压试验室500千伏设备上做了各种性能指标的实测试验，实测试验的结果表明，本局研制的新型验电器具备了如下的功能
1.验电器具有声光双重信号指示；2.验电器具有连续自验功能；3.验电器能胜任6～500千伏各相应电压等级的电气装置的验电工作；4.验电器为接触型验电方式，抗干扰性强；5.验电器具有辨别大容量电气设备的剩余高压静电荷和双回线路的交流感应高电压的功能；6.验电器具有体积小、重量轻、安全可靠、操作灵活等特点。
下面结合附图详细叙述本实用新型的技术特征。
图1是本实用新型“高压等电位自验式声光验电器”的电原理图。
图2是本实用新型“高压等电位自验式声光验电器”的输入电路装置电原理图。
图3是本实用新型“高压等电位自验式声光验电器”的电平转换与声光功能装置电原理图。
图4是本实用新型“高压等电位自验式声光验电器”的自验信号装置电原理图。
一、参照图1.验电器采用电子集成元件、分列元件的组合电路，全部元件组装在由ABS工程塑料压制成的验电器壳体内，内壳的所有表面经过真空涂膜处理，形成了一个良好的金属屏蔽层，其作用有二一是使全部电子元件均处于金属屏蔽层的屏蔽范围之内，当验电器处于高电场作用下时，由于屏蔽层的均压作用，保证了电子回路仍能安全可靠地工作；二是该屏蔽层又是验电时验电器对地分布电容的一个电极，屏蔽层的面积及其几何尺寸决定了验电器对地分布电容的大小，而分布电容的数值又决定了在一定的交流高压下流过验电器的电容电流的数值，该数值的大小将影响验电器起动电压值，本验电器的分布电容值在3微微法左右。
二、参照图2.验电器的输入电路装置由二极管〔1〕、〔2〕、〔3〕，电阻〔4〕、〔5〕、〔6〕、〔7〕，电容〔8〕、〔9〕和三极管〔10〕所组成。元件〔1〕、〔2〕分别为工频正、负半波导通二极管，工频正半波信号通过元件〔1〕、〔4〕并由元件〔5〕、〔8〕、〔10〕流入公共地线端，再由与其相连的金属屏蔽层对大地构成通道。取样信号管〔10〕的基极与发射极之间并联有滤波电容器〔8〕和取样电阻〔5〕。滤波电容〔8〕的作用是将正弦信号的脉动半波改善为较为平坦的直流信号波。取样电阻〔5〕的作用是控制取样信号管〔10〕基－射极的开启电压，该电阻的数值大小直接影响验电器的启动电压值。对于同一型号的取样信号管，由于其门槛电平与β数值都存在一定的分散性，同时对于各不同电压等级的验电器其启动电压数值也不相同，因此取样电阻〔5〕的选取应与滤波电容器〔8〕、取样信号管〔10〕的参数相配合。当取样信号管〔10〕的β值在80～160范围以内时，滤波电容器〔8〕的数值可在0.68μf～3.3μf范围内选取。取样电阻〔5〕的数值可在51KΩ～1MΩ范围内选取。非线性压敏电阻元件〔7〕并联在高压信号输入端与地线之间。其作用是当出现过电压，如验电器接触高压电时电弧放电引起的高频振荡波时，将其幅值限制在允许的范围以内。电阻〔6〕与电容〔9〕组成负极性过电压吸收电路，它作为非线性压敏电阻后级的辅助保护。电阻〔6〕的数值大小对自验信号幅值也有影响，因此电阻〔6〕的选取要配合适当，当电容〔9〕数值在0.068μf～0.22μf范围以内时，电阻〔6〕的数值可在51KΩ～510KΩ范围内选取。二极管〔3〕为正极性逆止二极管，其作用是阻止外来高压信号的正极性成份窜入自验装置。
三、参照图3.电平转换由〔27〕、〔28〕二组施密特非门电路来实现，由取样信号管集电极输出的信号经过〔12〕、〔17〕阻容吸收回路进入〔27〕非门输入端，当信号幅值达到〔27〕非门的触发翻转电平时，〔27〕非门的输出端立即由“0”电平跳变为“1”电平，〔28〕非门的输出端立即由“1”电平跳变为“0”电平。〔27〕非门对信号波形起整形作用，〔28〕非门起电平转换作用。元件〔12〕〔17〕阻容回路是过压保护的辅助，以保证输入信号的幅值限制在允许范围以内。
声光功能部分由元件〔19〕、〔20〕实现功率放大，当验电器无信号注入时，〔27〕非门输出端呈“0”电平，〔19〕功放管饱和导通，〔23〕绿发光二极管点亮，此时〔28〕门输出端呈“1”电平，〔20〕功放管呈截止状态，电路处在静止工作状态中。当验电器有信号注入时(包括自验信号注入)，〔27〕非门的输出端立即由“0”电平跳变为“1”电平，〔28〕非门的输出端立即由“1”电平跳变到“0”电平，此时〔19〕管由导通变为截止，〔20〕管由截止变为饱和导通，〔24〕红发光二极管点亮，同时由L、C振荡电路通过变压器耦合驱动压电蜂鸣片发声，发声频率可通过元件〔15〕、〔18〕来调节，电阻与电容的数值增大声频将随之下降，反之，电阻与电容的数值减小，声频将上升。变压器初次级的匝数比为15，初级用φ0.27毫米高强度漆包线绕80圈，次级用φ0.1毫米高强度漆包线绕400圈，铁芯截面积选在3.5×5.5平方毫米左右。元件〔21〕、〔22〕两管的β值一般取大于60为宜，β大些容易起振。
四、参照图4.自验装置部分由无稳态电路和单稳态电路两部份组成，元件〔30〕、〔32〕、〔33〕组成无稳态电路，元件〔29〕、〔31〕、〔34〕组成单稳态触发器。〔33〕非门的输出端输出振荡周期约2秒的对称方波信号经单稳电路的微分输出一脉冲宽度较窄的矩形脉冲。该脉冲信号直接注入验电器的输入端，用以验证验电器的完好性。方波振荡周期的长短由〔30〕、〔32〕元件的时间常数决定，输出矩形脉冲信号的宽度可调节元件〔31〕的电容量，电容量大些，脉冲宽度宽些，反之脉冲宽度窄一些，具体调整以60％电池电压下能可靠驱动电路为宜。
五、验电器整组工作情况1.将验电器按装在相应电压等级的绝缘操作杆上，打开验电器电源开关，此时绿发光二极管点亮，验电器投入工作，同时自验电路装置发出间隔为2秒的自验脉冲信号，该自验脉冲信号注入验电器的输入端，通过取样、整形、电平转换、功率放大等各个电路环节，其电路状态随之发生了变化，验电器由原先的不带电状态，转为瞬时带电状态，其反映在验电器的外表特征是由原先的绿发光二极管点亮转为瞬时红发光二极管点亮，同时压电蜂鸣器发出短暂的“都”的声响，随着自验信号周期性地注入输入端，验电器周而复始地同步发出红色闪光信号和“都、都……”的间断音响信号，在验电器随着绝缘操作杆的上移逐渐靠近高压带电体的过程中，上述信号始终存在，该信号表明验电器的全部电路工作正常。
2.当验电器的输入头接触高压设备时，若该高压设备已经停电时，由于没有高压信号的注入，验电器仍然随着间隔约2秒的自验脉冲信号频率同步发出红色闪光信号和间断音响信号。若该高压设备带电时，高压电信号立即注入验电器，同时自验信号被逆止，验电器呈持续带电状态，发出连续的红光和持续的音响信号。
3.当验电器脱离高压带电体时，高压电信号消失，同时自验信号立即自动注入，于是验电器又发出红色闪光和间断的音响信号。
上述验电的全过程中，自验信号的存在与否是验电器是否完好的重要标志，它保证了验电工作的正确可靠。
六、验电器的主要参数指标1.最大整机功耗＜0.3W2.发光指示亮度＞1mcd3.发声指示响度5M＞80db4.发声频率3500HZ5.动作返回响应时间＜0.1S6.验电接触距离6KV＝0cm 10KV＝0cm35KV＜2cm 110KV＜5cm220KV＜10cm 500KV＜20cm7.验电器工作环境温度－40℃～＋50℃8.验电器重量＝180g七、验电器在制作中应引起注意的问题1.经真空涂膜处理的金属屏蔽层必须连为一体，电路各元件的地线端包括压电陶瓷片的金属极板、电源开关的金属外套等，均应与金属屏蔽层相连，由于验电器处在极高电场的作用下，任何悬浮金属件都将造成局部放电现象，损坏电子元件。
2.验电器的启动电压值与元件〔5〕、〔10〕、〔11〕的参数以及金属屏蔽层的电容值有关，但易忽视元件〔8〕电容的漏电造成启动电压的升高，故该处应选用质量较好的电容，如CA系列。
八、参照图1.简述本实用新型“高压等电位自验式声光验电器”(110千伏～220千伏级)的一实例。
通过图1所示实例可以实施本实用新型。其工作原理、电路结构及连接特点均如前所述。其元器件如下表
〔1〕、〔2〕、〔3〕二极管(2CP型)〔4〕、〔12〕电阻(51KΩ)〔5〕、〔6〕电阻(107KΩ)〔7〕非线性压敏电阻(RM3－12)〔8〕电容(2.2μf)〔9〕电容(0.1μf)〔10〕、〔21〕三极管(β100)〔11〕电阻(300KΩ)〔13〕、〔14〕电阻(2KΩ)〔15〕、〔29〕、〔30〕电阻(910KΩ)〔16〕电阻(10KΩ)〔17〕电容(0.01μf)〔18〕电容(1500pf)〔19〕、〔20〕、〔22〕三极管(β150)〔23〕、〔24〕发光二极管(FG313000)〔25〕振荡变压器(电压比15)〔26〕压电陶瓷片(HTD27A－1)〔27〕、〔28〕、〔33〕、〔34〕施密特触发器(CC4584)〔35〕电源开关(1×2)〔36〕电池(SR44)
权利要求
1.一种带有声、光双重信号指示、具有连续自验功能、能分别胜任6～500千伏电压等级验电工作的验电器；其特征是验电器由输入电路装置、电平转换与声光功能装置和自验信号装置三部份组成，且全部元件组装在经真空涂膜处理形成的金属屏蔽腔内。
2.如权利要求
1所述的验电器，其特征是验电器的高压信号输入端与电路的地线端间并联有非线性压敏电阻元件〔7〕和工频负半波导通二极管〔2〕。
3.如权利要求
1所述的验电器，其特征是取样信号管〔10〕的基极与发射极之间并联有滤波电容〔8〕和取样电阻〔5〕。
4.如权利要求
1所述的验电器，其特征是高压信号输入端与自验信号输入端间设有电阻〔6〕、电容〔9〕构成的负极性过电压吸收元件和正极性逆止二极管〔3〕。
5.如权利要求
1所述的验电器，其特征是高压信号输入端与取样信号管〔10〕的基极之间串联有工频正半波导通二极管〔1〕和限流电阻〔4〕。
6.如权利要求
2所述的验电器，其特征是非线性压敏电阻元件〔7〕的可靠工作电压选在12～18伏之间。
7.如权利要求
3所述的验电器，其特征是信号管〔10〕的β值可在80～160范围内选取，电容〔8〕数值可在0.68μf～3.3μf范围内选取，取样电阻〔5〕数值可在51KΩ～1MΩ范围内选取。
8.如权利要求
4所述的验电器，其特征是电阻〔6〕的数值可在51KΩ～510KΩ范围内选取，电容〔9〕的数值可在0.068μf～0.22μf范围内选取。
9.如权利要求
1.2.3.4.5.6.7.8.所述的验电器，其特征是电路的地线端与金属屏蔽层之间必须有良好的电接触。
专利摘要
高压等电位自验式声光验电器是一种能分别胜任6～500千伏高压电验电工作的验电装置。验电器采用电子集成元件与分离元件组合电路，全部元件组装于屏蔽层内，保证了电子电路在高压等电位上安全可靠地工作。验电器具有声、光双重信号指示和连续自验功能。验电器为接触型验电方式，抗干扰性强，并具有辨别电气设备的剩余高压静电荷和双回线路的交流感应高压的功能。
文档编号G01R19/165GK86201349SQ86201349
公开日1987年6月10日 申请日期1986年2月27日
发明者钱家桢 申请人:上海供电局导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan