一種免維護(hù)高壓驗(yàn)電器的研制

馬亞輝 周建良 姜學(xué)寶 陸鳳楊

（1.蘇州供電公司，江蘇 蘇州215000；2.蘇州通源自動化設(shè)備有限公司，江蘇 蘇州215000）

0 引言

傳統(tǒng)高壓驗(yàn)電器使用或閑置一段時間，常常會出現(xiàn)電源異常（欠壓或失電），導(dǎo)致驗(yàn)電器無法正常使用，經(jīng)常需要更換電池進(jìn)行維護(hù)［1］。高壓驗(yàn)電器頻繁出現(xiàn)的電源異常增加了運(yùn)維人員日常維護(hù)工作量，同時也造成了工作延誤。

本文主要介紹一種免維護(hù)的高壓驗(yàn)電器，其采用光能電池板及可充電電池組成的復(fù)合電源系統(tǒng)進(jìn)行供電，同時通過全密封性的防潮設(shè)計(jì)，避免了驗(yàn)電器在存放中由于電源自放電和受潮引起電源異常問題。

1 傳統(tǒng)驗(yàn)電器現(xiàn)狀

目前使用的驗(yàn)電器多為熱備份式的電容型驗(yàn)電器［2］，即不設(shè)置電源開關(guān)，只有在被測電壓超過啟動電壓時才會喚醒內(nèi)置工作回路，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)電功能。這種設(shè)計(jì)雖然在很大程度上提高了設(shè)備的使用效率和便捷性，但由于無物理觸點(diǎn)切斷電池供電回路，正常狀態(tài)下存在電池自放電和工作回路漏電等能量損耗過程。驗(yàn)電器的內(nèi)裝電源通常為一次性堿性紐扣電池，其自放電電流受存儲溫度、濕度和時間的影響大。在存放條件、使用環(huán)境相對惡劣的場合，其工作時間將大打折扣，需要不定期更換電池，才能保證電源的可靠性。

受成本和制造商設(shè)計(jì)能力的限制，目前市面上的高壓驗(yàn)電器幾乎都為非密封式外殼，基本不具備防潮功能。在長時間的使用過程中，在不恰當(dāng)保管和使用、不利的氣候環(huán)境條件等影響作用下，非密封設(shè)計(jì)很容易造成驗(yàn)電器內(nèi)部線路氧化、電池極板及電池間接觸不良，導(dǎo)致電池使用壽命及產(chǎn)品可使用次數(shù)下降。

2 免維護(hù)高壓驗(yàn)電器

2.1 復(fù)合電源設(shè)計(jì)

復(fù)合電源由光能電池板、可充電電池及控制器組成，其具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖" 復(fù)合電源結(jié)構(gòu)示意圖

光能電池板采用弱光電池板，可以實(shí)現(xiàn)室內(nèi)光照強(qiáng)度下的光能轉(zhuǎn)化。復(fù)合電源能夠自動實(shí)現(xiàn)以下3個工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換：

（1）強(qiáng)光條件下，如光能電池板轉(zhuǎn)化的光能能夠滿足驗(yàn)電工作回路的工作需求，則光能電池板在充放電控制器的作用下將富余電能儲存到可充電電池中。

（2）一般光照條件下，光能電池板轉(zhuǎn)化的電能不足以完全滿足驗(yàn)電器工作回路需求，此時，在充放電控制器的作用下，將轉(zhuǎn)化的電能存儲至可充電電池中。

（3）無光條件下，驗(yàn)電器工作回路完全由可充電電池驅(qū)動。

事實(shí)上，驗(yàn)電器是使用頻次較低的安全工器具，且每次使用總時長不超過1min，其電量損耗主要是電池的自放電效應(yīng)，而驗(yàn)電器保存于室內(nèi)，長期處于第（2）種工作狀態(tài)下，通過光能電池板的持續(xù)補(bǔ)充充電，可以實(shí)現(xiàn)對可充電電池電能的持續(xù)補(bǔ)充。

2.2 透光防潮絕緣外殼設(shè)計(jì)

驗(yàn)電器外殼的主要構(gòu)件采用增強(qiáng)型的ABS工程塑料，除了具有優(yōu)良的耐熱耐酸性、尺寸穩(wěn)定性和耐沖擊性能之外，還有耐化學(xué)藥品性、很強(qiáng)的隔溫能力及抗?jié)B透性。

驗(yàn)電器正面開孔部分采用0.8mm厚的PVC面板膠封工藝，其樹脂膠材料具有絕緣強(qiáng)度高、憎水性好、不易被水分子浸透等優(yōu)良特性。在外殼設(shè)計(jì)方面不同于普通驗(yàn)電器的指示燈安裝方式，采用內(nèi)嵌式光源指示設(shè)計(jì)，將報警LED設(shè)計(jì)在驗(yàn)電器內(nèi)部，不留與外界空氣接觸的縫隙。防潮外殼設(shè)計(jì)示意圖如圖2所示。

圖- 防潮外殼設(shè)計(jì)示意圖

在接觸電極與驗(yàn)電器主體之間、電池蓋與驗(yàn)電器主體之間，采用橡膠圈密封的方式，既達(dá)到了隔離外部空氣的作用，也實(shí)現(xiàn)了防松的功能。內(nèi)部線路板支架與外殼的膠合處，采用上下嚙合式的防水槽設(shè)計(jì)，防水槽中注入環(huán)氧膠，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部的物理隔絕。

防潮的技術(shù)難點(diǎn)在于驗(yàn)電器發(fā)音腔的處理，為了使音量盡量大，通常蜂鳴器的發(fā)音孔是不密封的。本設(shè)計(jì)中采用厚度為0.05mm的高強(qiáng)度PVC薄膜作為防水膜，同時調(diào)整蜂鳴器在發(fā)音腔末端的距離，利用蜂鳴器工作時跟防水膜產(chǎn)生共振的機(jī)理實(shí)現(xiàn)物理方法增大音量的目的。蜂鳴器和PVC防水膜之間設(shè)有柔性的塑膠圈，一方面箍緊PVC薄膜，另一方面作為發(fā)音蜂鳴器和發(fā)音腔之間的柔性填充物還可阻礙水汽從兩者之間的縫隙滲入。

2.3 免維護(hù)高壓驗(yàn)電器的整體設(shè)計(jì)

免維護(hù)高壓驗(yàn)電器由指示器、絕緣操作桿、手柄組成，如圖3所示，其基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)驗(yàn)電器類似。與傳統(tǒng)驗(yàn)電器相比，其電源采用復(fù)合電源，外殼采用高透的全密封絕緣外殼，報警指示采用內(nèi)置的多方位聲光報警。

圖* 免維護(hù)驗(yàn)電器工作示意圖

3 免維護(hù)高壓驗(yàn)電器的工作原理

免維護(hù)高壓驗(yàn)電器是基于電容型驗(yàn)電器原理設(shè)計(jì)的，通過檢測流過驗(yàn)電器對地雜散電容中的電流，來判斷高壓電器是否具有電壓［3］，工作原理如圖4所示。

圖. 免維護(hù)高壓驗(yàn)電器工作原理圖

4 結(jié)語

免維護(hù)高壓驗(yàn)電器有效地避免了電路元件及電源的受潮問題，解決了電源自放電造成的電源異常問題，提高了驗(yàn)電器工作的可靠性。總體來講，該新型驗(yàn)電器具有良好的實(shí)用性和可靠性，能夠滿足工程實(shí)際應(yīng)用的需求，具有較好的推廣價值。

［1］馬文成.正確使用高壓驗(yàn)電器［J］.安全，2010，31（3）：38.

［2］吳黎明，楊金根.電容型高壓驗(yàn)電器安全探討［J］.云南電力技術(shù)，2011，39（2）：76－77.

［3］DL740—2000 電容型驗(yàn)電器［S］.