非接觸式高壓驗電器的改進(jìn)(圖)

　　安全是生產(chǎn)過(guò)程中的重中之重，對于危險性的作業(yè)尤其重要，在高壓線(xiàn)路停電檢修時(shí)必須遵循停電、驗電、掛地再開(kāi)始操作的規定。驗電操作必須通過(guò)驗電器來(lái)完成。驗電器是用來(lái)檢測電力設備上是否存在電壓的常用電力安全工具之一，通過(guò)驗電器明確驗證停電設備是否確無(wú)電壓，再進(jìn)行其他操作，以防止出現帶電裝接地線(xiàn)（合接地刀閘)、誤碰有電設備等惡性事故的發(fā)生。因此，在電力行業(yè)中驗電器的作用不可忽視。

　　工程背景

　　非接觸式驗電器不直接與高壓線(xiàn)接觸，利用高壓線(xiàn)附近的電場(chǎng)來(lái)檢測高壓線(xiàn)路是否帶電，通過(guò)指示燈發(fā)出有電或無(wú)電信息，同時(shí)還可以給監控設備發(fā)送有電或無(wú)電的監控信息。本裝置固定安裝在室外某段高壓線(xiàn)的電線(xiàn)桿上，它采用交流或直流電源對整個(gè)設備供電，免去了更換電池的煩惱，因此它既可以用于檢測高壓線(xiàn)是否帶電，也可以用于長(cháng)期監視高壓線(xiàn)工作。本裝置外部安裝了防水盒，完全可以滿(mǎn)足室外工作的要求。

　　本次開(kāi)發(fā)的驗電器主要用于鐵路中高壓輸電線(xiàn)路的監測工作，其設計要求是監測鐵路中27.5kV電壓線(xiàn)路的運行情況。

　　非接觸式高壓驗電器存在的不足

　　前文中所指驗電器已經(jīng)投入市場(chǎng)，雖其運行情況一直良好，但因驗電器自身原因，其性能和功能方面還不完善。根據客戶(hù)返回意見(jiàn)和實(shí)地調查研究，發(fā)現驗電器主要存在以下不足。

　　● 傳感器信號的讀取不穩定，下雨天信號弱，晴天信號強，不利于驗電器正常工作；

　　● 驗電器無(wú)自帶電源，使其只能安裝在有市電電源附近；

　　● 驗電器可靠性和穩定性有待提高；

　　● 驗電器往計算機送信號時(shí)信號不穩定。

　　為了提高系統的穩定性，擺脫使用場(chǎng)地的束縛，有必要對驗電器的電源、傳感器和電路等結構進(jìn)行改進(jìn)，完善其性能。

　　非接觸式高壓驗電器的改進(jìn)

　　1 電源的改進(jìn)

　　高壓線(xiàn)和220V市電是分開(kāi)架設的，高壓線(xiàn)一般架設在空曠或居民較少的地方，而220V市電一般架設在城鎮或有村莊的地方，只有在特殊的地方才會(huì )同時(shí)架設高壓線(xiàn)和市電電線(xiàn)，而前文中驗電器電源采用市電220V交流或110V直流供電，使得驗電器的使用場(chǎng)地受到限制，大大降低了其市場(chǎng)價(jià)值。為了擺脫使用場(chǎng)地的束縛，本文對驗電器電源進(jìn)行了改進(jìn)，采用太陽(yáng)能電池組和蓄電池組合為驗電器供電。

　　太陽(yáng)能電池為上海交大泰陽(yáng)綠色能源有限公司生產(chǎn)的TSM-10M電池組，蓄電池為南京海格科技有限公司生產(chǎn)的GHB-6FMO.8蓄電池，該電池能提供12V直流工作電壓。將太陽(yáng)能電池組與蓄電池組合起來(lái)作為整個(gè)設備電源，晴天陽(yáng)光充足時(shí)太陽(yáng)能電池工作，為整個(gè)電路和蓄電池提供12V直流工作電壓，蓄電池充電，晚上或陽(yáng)光較少時(shí)由蓄電池為整個(gè)電路供電。改進(jìn)后的驗電器不需要220V市電電源供電，可以要安裝在任意高壓線(xiàn)處。

　　2 傳感器的改進(jìn)

　　傳感器用于讀取電場(chǎng)信號，是整個(gè)設備的信號源。前文中傳感器在雨天信號弱，其原因在于雨水，本文將傳感器外殼進(jìn)行改進(jìn)，采用半球形光滑外殼，其剖面圖如圖1所示。圖中上半部分為半球形頂蓋，外表光滑，易于雨水滑落。下半部分為底座，底座中間有一直徑為1cm的通孔，傳感器信號線(xiàn)從中引出。通孔兩側各有一個(gè)直徑為5mm暗孔，用于固定傳感器。頂蓋與底座扣合后即可很好地保護傳感器，同時(shí)雨水可以從頂蓋滑落，不會(huì )在頂部形成水膜，從而影響傳感器信號。

　　另外，從傳感器中引出兩條地線(xiàn)，一條用于信號地線(xiàn)，另外一條作為電路中指示燈和控制傳送計算機信號的繼電器的地線(xiàn)。此地線(xiàn)用來(lái)探測信號線(xiàn)是否完好。若信號線(xiàn)斷開(kāi)，則此線(xiàn)亦斷開(kāi)，那么指示燈無(wú)地線(xiàn)，不能發(fā)光，計算機傳送信號線(xiàn)也斷開(kāi)，即有電和無(wú)電指示燈均熄滅，傳送電腦的有電和無(wú)電信號也同時(shí)斷掉，不會(huì )發(fā)出錯誤信號，提高了系統的可靠性，避免信號線(xiàn)斷開(kāi)時(shí)發(fā)出錯誤的無(wú)電信號，造成事故。

　　圖1 傳感器外殼

　　3 電路結構的改進(jìn)

　　電路結構的改進(jìn)也是為了提高系統的可靠性，避免發(fā)錯錯誤信號。前文中采用了一路信號處理電路工作，倘若該電路長(cháng)時(shí)間工作因為元件老化等原因出現故障，發(fā)出錯誤信號，尤其是把有電信號錯誤地發(fā)送為無(wú)電信號則會(huì )釀成不可估量的后果。因此，本文將信號處理電路改為雙路交叉運行。兩路信號處理電路完全一致，在最后發(fā)送信號到指示燈和計算機前進(jìn)行交叉校驗，即只有兩路信號同時(shí)發(fā)出有電（無(wú)電）時(shí)才能把有電（無(wú)電）信號發(fā)送到指示燈和計算機，若兩路最后發(fā)出的信號不一致，則最終信號會(huì )被截止掉，無(wú)法發(fā)送到指示燈和計算機，此時(shí)即可判斷驗電器出故障，提高警惕，采取相應措施，避免事故的發(fā)生。

　　圖2 信號傳送

　　4 送往計算機信號的改進(jìn)

　　前文中信號是通過(guò)驗電器裝置發(fā)送到計算機，此時(shí)就遇到一個(gè)共地線(xiàn)問(wèn)題，要讓計算機正確地識別驗電器傳送過(guò)來(lái)的信號就必須使計算機和驗電器共一個(gè)地線(xiàn)，否則，會(huì )因傳送線(xiàn)路過(guò)長(cháng)不共地線(xiàn)而導致計算機識別信號出錯。本文改變信號傳送方式，如圖2所示，由計算機發(fā)送信號，驗電器內部通過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)來(lái)控制有電或無(wú)電線(xiàn)路的導通或斷開(kāi)，計算機接收由自己發(fā)送的經(jīng)過(guò)繼電器開(kāi)關(guān)送來(lái)的兩路信號，若有電線(xiàn)路送來(lái)高電平信號，則無(wú)電線(xiàn)路送來(lái)低電平，此時(shí)高壓線(xiàn)有電；若無(wú)電線(xiàn)路送來(lái)高電平信號，則有電線(xiàn)路送來(lái)低電平，高壓線(xiàn)無(wú)電，若兩路線(xiàn)路都送來(lái)高電平信號或低電平信號則電路出錯。

　　結束語(yǔ)

　　改進(jìn)后的驗電器裝置其信號的穩定性較之改進(jìn)之前有了很大的提高，信號波動(dòng)幅度明顯減小。另外，雙路交叉電路的使用是驗電器系統可靠性得到較大的提高。最后，太陽(yáng)能電池引入使得驗電器不再需要220V市電供電，讓驗電器徹底擺脫了使用場(chǎng)地的束縛，提高了其市場(chǎng)價(jià)值。