云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司玉溪供電局 朱玉鑫 李本惠 湯 蓮

1 前言

目前現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員使用的高壓驗(yàn)電器均為固定電壓等級(jí)高壓驗(yàn)電器，針對(duì)主變倒閘操作過程中，驗(yàn)電環(huán)節(jié)需要更換兩個(gè)或三個(gè)相應(yīng)電壓等級(jí)驗(yàn)電器。驗(yàn)電器自檢及報(bào)警時(shí)只有通過發(fā)出的“嘀嘀”聲進(jìn)行判斷設(shè)備是否帶電，在嘈雜環(huán)境下受影響程度較大。

在變電站及同桿/塔雙回線路情況下，即使設(shè)備或線路已處冷備用狀態(tài)，但設(shè)備或線路仍然存在很高的感應(yīng)電壓，過高的感應(yīng)電壓值將對(duì)后續(xù)作業(yè)人員存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)變電站或線路運(yùn)維班配置了大量不同電壓等級(jí)的驗(yàn)電器，致使安全工器具管理工作量劇增，工器具管理效率低下。

2 目前驗(yàn)電器存在的不足

驗(yàn)電器的設(shè)計(jì)原理是通過檢測(cè)流經(jīng)驗(yàn)電器的雜散電容到大地的電流來檢查設(shè)備和線路是否帶電的裝置。用于各種電力電壓等級(jí)，如：0.4kV、6.6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV 交流電壓直接接觸電試驗(yàn)。啟動(dòng)電壓：高壓電極由lm 空間中的金屬球組成。不應(yīng)放置其他物體。驗(yàn)電器的接觸電極應(yīng)與交流電壓的高壓電極接觸，應(yīng)接一個(gè)電極接地，高壓電極的電壓應(yīng)隨著驗(yàn)電器逐漸升高。當(dāng)出現(xiàn)“聲光”指示等“電壓存在”信號(hào)時(shí)，記錄此時(shí)的啟動(dòng)電壓值。如果U=（0.15～0.4）UE 之間，則通過。

運(yùn)維人員在使用驗(yàn)電器前，應(yīng)檢查操作設(shè)備的電壓等級(jí)是否與所選驗(yàn)電器電壓一致，否則可能危及運(yùn)維人員的人身安全或設(shè)備損壞。電氣試驗(yàn)時(shí)，操作者必須戴絕緣手套，手不能超過罩護(hù)環(huán)。首先在相應(yīng)電壓等級(jí)的帶電設(shè)備上進(jìn)行測(cè)試，以驗(yàn)證驗(yàn)電器的良好性能，然后在電氣測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行電氣測(cè)試。在操作過程中，驗(yàn)電器接觸設(shè)備的導(dǎo)電部分。電氣測(cè)試時(shí)，若無聲光指示，則判斷設(shè)備未帶電。如設(shè)備已上電，則發(fā)出“嘀嘀”聲。

此外，風(fēng)車式儀器只能在室內(nèi)或室外天氣良好情況下使用，禁止在雨雪等天氣情況下使用。目前國(guó)內(nèi)聲信號(hào)儀器最發(fā)達(dá)，對(duì)電敏感度高，無論陽光、噪音、日夜在外；抗干擾性高，內(nèi)部過電壓保護(hù)，溫度自動(dòng)補(bǔ)償，全電路自控功能；內(nèi)置電子自動(dòng)開關(guān)，集成電路屏，確保集成電路在高壓、強(qiáng)電場(chǎng)條件下安全可靠地運(yùn)行；產(chǎn)品報(bào)警時(shí)發(fā)出“勿靠近，電擊雷暴”的警告聲，簡(jiǎn)潔清晰，避免員工操作不當(dāng)，確保人身安全；檢測(cè)儀器外殼一般采用ABS 工程塑料用玻璃鋼環(huán)氧樹脂制成，伸縮桿采用玻璃鋼制成；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，便于存放。然而，在干燥環(huán)境中需要保留的長(zhǎng)時(shí)間也可能因老化而惡化，這是下一步需要改進(jìn)的工作[1]。重要的是要指出，目前國(guó)內(nèi)存在著迫使生產(chǎn)商放棄開發(fā)和其他因素的技術(shù)條件。

寬電壓范圍驗(yàn)電器是目前亟待解決的問題。由于單量程驗(yàn)電器使用時(shí)如選用不匹配的電壓等級(jí)，將導(dǎo)致不能正確驗(yàn)電，甚至造成人員傷亡等事故的發(fā)生。因此，通過電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)電壓等級(jí)驗(yàn)電器，同時(shí)對(duì)驗(yàn)電的設(shè)備及線路進(jìn)行電壓顯示，避免了作業(yè)人員未正確使用適應(yīng)電壓等級(jí)驗(yàn)電器造成的風(fēng)險(xiǎn)。

本文介紹一種智能無線寬壓高壓驗(yàn)電器，可在380V 至220kV 電壓范圍內(nèi)驗(yàn)證設(shè)備或線路的電壓情況。通過自適應(yīng)電路的設(shè)計(jì)，無需根據(jù)測(cè)試電壓等級(jí)選擇相同電壓等級(jí)的驗(yàn)電器，大大減少了常規(guī)驗(yàn)電器頻繁更換的不便，提高了工作效率，同時(shí)對(duì)驗(yàn)電設(shè)備或線路實(shí)時(shí)電壓情況通過手持式終端進(jìn)行顯示，降低了作業(yè)人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 功能設(shè)計(jì)

基于該驗(yàn)電器可驗(yàn)的最高電壓等級(jí)為220kV，配合驗(yàn)電器絕緣桿采用220kV 電壓等級(jí)耐壓及長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)驗(yàn)電探測(cè)器可匹配站內(nèi)絕緣操作桿進(jìn)行使用，運(yùn)行人員可根據(jù)所需驗(yàn)電的電壓等級(jí)選擇絕緣操作桿的長(zhǎng)度及節(jié)數(shù)。

驗(yàn)電電壓范圍為：380V-220kV，通過互感器電路對(duì)測(cè)試的電壓、電流進(jìn)行采樣，對(duì)不同的電壓等級(jí)通過高壓探測(cè)器探鉤內(nèi)置自適應(yīng)電壓等級(jí)電路，并通過藍(lán)牙靜默狀態(tài)傳輸方式傳輸至手持接收器顯示屏進(jìn)行電壓、電流實(shí)時(shí)顯示。

手持接收機(jī)的顯示屏上顯示相應(yīng)的工作電壓，并以數(shù)字方式顯示相應(yīng)的工作電壓和電流值，以提醒操作者驗(yàn)電器當(dāng)前的工作電壓環(huán)境。

如高壓檢測(cè)器內(nèi)置電池電壓在7.1V-7.3V 范圍時(shí)，綠色電源指示燈閃爍；當(dāng)手持式接收器的電壓在4.7V-4.9V 時(shí)，顯示屏出現(xiàn)“”，電池電壓低請(qǐng)及時(shí)更換電池，保證驗(yàn)電器正常工作和使用。

高壓檢測(cè)儀具有聲光報(bào)警功能，電氣檢測(cè)時(shí)紅色雙閃燈指示及“嘟-嘟-嘟”蜂鳴器。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能：當(dāng)接收器在接收模式下保存高壓檢測(cè)器發(fā)送的電壓數(shù)據(jù)時(shí)，接收器自動(dòng)編號(hào)并存儲(chǔ)當(dāng)前的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)過程中標(biāo)記閃爍一次?？梢源鎯?chǔ)99組數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)存儲(chǔ)容量滿時(shí)，指示燈持續(xù)閃爍。此時(shí)，必須在存儲(chǔ)之前革除內(nèi)存。

數(shù)據(jù)查詢：手持式接收器在接收模式工作時(shí)，可進(jìn)入數(shù)據(jù)查閱模式，并同時(shí)自動(dòng)顯示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)構(gòu)及使用

寬電壓驗(yàn)電器由手持式接收器、高壓探測(cè)器、伸縮絕緣桿三部分組成，運(yùn)維人員驗(yàn)電操作時(shí)使用絕緣桿連接高壓探測(cè)器，使高壓探測(cè)器金屬部分與裸導(dǎo)線或設(shè)備接觸，探測(cè)器通過內(nèi)置電路自動(dòng)適應(yīng)測(cè)試設(shè)備電壓等級(jí)并將其電壓、電流值進(jìn)行采樣，通過藍(lán)牙無線信號(hào)傳輸至手持接收器顯示屏上，作業(yè)人員在地面通過查看手持接收器上的電壓、電流數(shù)值，進(jìn)行判斷設(shè)備或線路是否帶電。操作簡(jiǎn)單方便、同時(shí)避免了在嘈雜環(huán)境下無法聽到驗(yàn)電器蜂鳴聲而導(dǎo)致的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。藍(lán)牙無線信號(hào)具備30米的有效傳輸距離，高壓探測(cè)器下方安裝了紅色LED 燈、蜂鳴器對(duì)帶電設(shè)備進(jìn)行聲光報(bào)警，使整個(gè)驗(yàn)電操作更安全、高效。

4.1 接收器開關(guān)機(jī)

單擊POWER 鍵，手持接收器將處于啟動(dòng)狀態(tài)，LCD 顯示器中將顯示接收頁(yè)面。單擊POWER鍵，手持接收器將處于關(guān)機(jī)狀態(tài)。如果在啟動(dòng)狀態(tài)下LCD 顯示器在黑色畫面上持續(xù)閃爍，可能會(huì)導(dǎo)致電池電壓不足。請(qǐng)更換電池后使用。手持接收器在15分鐘后指示LCD 顯示器持續(xù)閃爍，手持接收器自動(dòng)關(guān)機(jī)，LCD 顯示器在持續(xù)閃爍30秒后自動(dòng)進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)，同時(shí)減少電池消耗功率。LCD 持續(xù)閃爍時(shí)，可按POWER 鍵使手持機(jī)繼續(xù)操作。

4.2 探測(cè)器開關(guān)機(jī)

按POWER 鍵開機(jī)，POWER 指示燈亮，探測(cè)器進(jìn)入測(cè)試模式，然后按POWER 鍵關(guān)機(jī)，如果開機(jī)后POWER 綠色指示燈閃爍或變暗，可能是電池電壓低，請(qǐng)調(diào)換電池。探測(cè)器將在開啟15min 后自動(dòng)關(guān)閉，以減少電池消耗。

4.3 數(shù)據(jù)保持

圖1 顯示屏示意圖

4.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

如果在接收機(jī)處于接收模式時(shí)按HOLD 鍵，數(shù)據(jù)將被保留，接收機(jī)將自動(dòng)編號(hào)并保存當(dāng)前保留的數(shù)據(jù)。保存過程中的“mem”符號(hào)閃爍一次。接收器可存儲(chǔ)99組數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)空間已滿時(shí)，“FULL”符號(hào)將繼續(xù)閃爍。要再次使用內(nèi)存時(shí)需要清除它。

4.5 數(shù)據(jù)查閱

當(dāng)接收機(jī)處于接收模式時(shí)，按hold 鍵+power鍵進(jìn)入數(shù)據(jù)訪問模式，顯示“Mr”符號(hào)，并自動(dòng)顯示存儲(chǔ)的第01組數(shù)據(jù)。然后按下保持鍵或電源鍵，向上或向下循環(huán)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。翻轉(zhuǎn)最后一組存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，它將自動(dòng)返回到第一組數(shù)據(jù)。長(zhǎng)按電源鍵（超過3秒）退出數(shù)據(jù)查詢模式并返回到接收數(shù)據(jù)模式。退出時(shí)顯示“結(jié)束”符號(hào)。

4.6 數(shù)據(jù)刪除

在數(shù)據(jù)存取模式下，按住保持鍵和電源鍵清除所有存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)并返回接收數(shù)據(jù)模式。數(shù)據(jù)擦除過程中顯示“del”符號(hào)。

4.7 無線接收

接收器接收到探測(cè)器發(fā)送的信號(hào)后，顯示探測(cè)器測(cè)到的電壓值。若接收器沒有收到發(fā)射信號(hào)則動(dòng)態(tài)顯示“no—”符號(hào)。

4.8 驗(yàn)電測(cè)試

操作人員需具備操作資格，操作人員必須嚴(yán)格遵守安全工作規(guī)程操作要求，否則有觸電的風(fēng)險(xiǎn)，造成人身傷害或設(shè)備損壞。高壓驗(yàn)電操作，絕緣操作桿需處于完全拉伸狀態(tài)，操作人員手不得超過護(hù)環(huán)。不能進(jìn)行超過220kV 電壓范圍的驗(yàn)電操作，否則有電擊風(fēng)險(xiǎn)，致人身傷害或設(shè)備損壞。

連接探測(cè)器的絕緣棒，啟動(dòng)探測(cè)器。如果接收器和探測(cè)器之間的通信正常，則接收到的電壓值將正常顯示。如果接收器未接收到傳輸信號(hào)，“否”符號(hào)將動(dòng)態(tài)顯示。將探測(cè)器掛鉤掛在相應(yīng)的高壓架空線（裸露部分）上，并接觸高壓。探測(cè)器檢測(cè)到電壓后，發(fā)出“嘀嘀”提示音，電源檢查指示燈持續(xù)閃爍，表示有電，被檢測(cè)到的電壓接地，電壓值（相對(duì)地）發(fā)送到接收器。注意：探頭鉤必須與測(cè)試電纜金屬連接，中間沒有絕緣部分，以確保準(zhǔn)確的電壓指示。

5 原理分析

驗(yàn)電器原理如圖2所示。圖2顯示了一個(gè)金屬球，它與一根金屬柱相連，金屬柱穿過一個(gè)橡膠塞，橡膠塞的底部掛著兩層薄薄的金屬箔，密封在玻璃瓶里。測(cè)量時(shí)，測(cè)量?jī)x器的工人將其與金屬球接觸，如果設(shè)備有電壓，就有一部分電荷傳遞到兩層薄薄的金屬箔中，金屬箔因具有相同的電荷相互排斥而被拉伸的地方，電荷越大，轉(zhuǎn)彎角越大；如果設(shè)備不帶電，則金屬箔未帶同種電荷不動(dòng)[2]。

圖2 驗(yàn)電器原理圖

確定設(shè)備帶電時(shí)，有必要確定設(shè)備所攜帶的電荷類型。只需將帶電體與金屬球接觸即可打開金屬箔。然后，確定具有足夠正電荷的被測(cè)物體和接觸驗(yàn)電器的金屬球。如果金屬箔的開口角比之前大，則表明帶電體帶正電荷；相反，如果金屬箔的開口角與金屬箔之間的角度相比減小，或者先閉合后打開，則表明帶電體帶負(fù)電。綜上所述，當(dāng)向帶電體添加相同的電荷時(shí)，電荷量增加；當(dāng)帶電體增加非均勻電荷時(shí)，電荷量減少[3]。

通過開關(guān)量檢測(cè)電路，檢測(cè)所測(cè)電壓、電流，再通過算法處理單元進(jìn)行識(shí)別所測(cè)電壓等級(jí)，將所測(cè)的電壓、電流數(shù)值通過藍(lán)牙傳輸至手持終端顯示器進(jìn)行顯示。

使用一對(duì)一的串口藍(lán)牙數(shù)據(jù)通訊傳輸。內(nèi)置藍(lán)牙設(shè)備在設(shè)計(jì)過程中預(yù)先匹配，并設(shè)置兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備之間的配對(duì)信號(hào)。主從終端預(yù)存了從終端設(shè)備的PIN 碼、地址等信息。主從終端設(shè)備上電后，會(huì)自動(dòng)建立連接并通過透明串口傳輸。無需外部電路設(shè)計(jì)干預(yù)。從設(shè)備僅與指定的主設(shè)備通信，其他藍(lán)牙設(shè)備將找不到該設(shè)備。

6 結(jié)語

寬電壓等級(jí)驗(yàn)電器的使用減少倒閘操作中驗(yàn)電環(huán)節(jié)需頻繁更換常規(guī)驗(yàn)電器，操作時(shí)避免攜帶多個(gè)驗(yàn)電器。降低了運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也降低了工具的采購(gòu)成本和管理成本。在多電壓停電試運(yùn)行中，可自動(dòng)適應(yīng)電壓等級(jí)進(jìn)行通電測(cè)試，減少了替代常規(guī)驗(yàn)電器的操作時(shí)間?？勺孕懈鶕?jù)驗(yàn)電設(shè)備電壓等級(jí)配置絕緣操作桿，適應(yīng)不同電壓等級(jí)、不同設(shè)備場(chǎng)景的驗(yàn)電需求，減少運(yùn)行人員的過多操作，從而提高工作效率。且方便攜帶和存放及管理，還具有安全性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)驗(yàn)電設(shè)備或線路。

變電站或線路運(yùn)維團(tuán)隊(duì)僅需裝備一臺(tái)或兩臺(tái)寬電壓驗(yàn)電器即可滿足日常運(yùn)維工作要求。容易攜帶、使用和管理，適合郊野作業(yè)環(huán)境或多電壓等級(jí)的設(shè)備驗(yàn)電場(chǎng)景。對(duì)提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率及現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全、工作管理有很大幫助。