一種感應式驗電器的設計及應用

劉世杰

（廣東電網(wǎng)有限責任公司湛江供電局，廣東 湛江 524000）

0 引 言

在0.4 kV電力配網(wǎng)生產(chǎn)搶修工作時，常用到0.4 kV驗電器對電氣設備進行驗電，能夠確保現(xiàn)場搶修施工人員的人身安全。目前，市場上已有的驗電器都是接觸式驗電器，應用時需要剝開絕緣線皮才能檢測到是否帶電。若是在0.4 kV 架空線中間斷開且無明顯斷開點，則故障查找的難度會很大，甚至需要從用戶表前線查到變壓器處。如果遇到架空線出現(xiàn)故障，則搶修人員需要使用腳扣與安全帶爬上低壓電桿，剝開絕緣線皮才能檢測到是否帶電，這樣不僅增加了故障搶修難度，而且會增加檢修人員的觸電風險。同時，在0.4 kV 輸電線路故障搶修工作中，現(xiàn)有的技術會浪費很多時間，導致無法及時為用戶恢復用電，影響用戶的用電體驗，還會提高客戶投訴率。因此，設計一種可伸縮式低壓感應驗電器，應用于低壓配網(wǎng)故障搶修作業(yè)，具有較好的應用價值[1]。

1 現(xiàn)有感應式驗電筆存在的問題分析

目前，市面上常見的伸縮電筆多為接觸式（見圖1），主要由金屬接觸尖、大電阻、氖泡以及金屬后蓋帽等組成，無法隔著電纜絕緣外皮進行驗電。

圖1 市場常見接觸式驗電器

檢測人員手持驗電器（手要與驗電器金屬后端接觸），人體、驗電器內(nèi)部電阻（阻值較大）、氖泡（通電后可發(fā)光）、驗電器金屬筆尖、檢測線路火線以及大地形成一個通路[2]。當驗電器內(nèi)部氖泡兩端形成5 V 左右的電壓差時，氖泡會發(fā)光。根據(jù)歐姆定律，人體電阻與驗電器內(nèi)部大電阻為串聯(lián)關系，當電壓一定時，流過人體的電流跟人體電阻值成反比，因此流過人體電流一般較小，不會引起人體觸電。但受環(huán)境濕度、皮膚濕度等因素的影響，人體電阻值會產(chǎn)生變化，流過人體的電流會相應增大，從而容易誘發(fā)觸電事故[3]。

在0.4 kV 低壓架空線出現(xiàn)電纜斷路情況時，一般無法直接檢測出故障位置，需電力搶修人員爬到低壓電桿上并剝開絕緣皮驗電，存在高空作業(yè)及人員觸電風險。即使是地面作業(yè)，仍需剝開絕緣皮進行驗電[4]。

此外，傳統(tǒng)感應驗電器使用過程中，如果零線和火線相距較近，當驗電筆靠近零線時，感應電筆會受火線信號干擾出現(xiàn)誤報反應；如果零線和火線相距較遠，靠近零線時不會有任何提示。一旦0.4 kV 低壓線路線芯零線有斷開點且線路斷開點無明顯狀況可肉眼判斷，則需電力搶修人員爬上前后電桿，剝開電纜絕緣外皮進行驗電，效率較為低下[5]。

2 可伸縮感應式驗電器設計方案

針對以上問題，設計一種可伸縮式低壓感應驗電器，利用伸縮式低壓感應驗電器頭觸碰0.4 kV 低壓線路的方式進行檢驗。如果線路帶電，則伸縮式低壓感應驗電器把手處會發(fā)出聲音并通過燈光提示報警，從而簡化了電力搶修人員的高風險作業(yè)流程，省時省力，能夠更好地保障工作人員的人身安全。設計的可伸縮式感應低壓驗電器的電氣原理簡圖如圖2 所示。

圖2 電氣原理簡圖

可伸縮式感應低壓驗電器主要包括控制器、非接觸電壓檢測（Non Contact Voltage，NCV）感應頭、伸縮桿、固定旋鈕、可拆卸7 號充電電池及電池倉、喇叭、Tpye-C 充電口、功能按鈕、直射發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，LED）、滑扣滑輪、感應信號指示燈、卡扣、內(nèi)置電線與彈簧以及卡扣護套等部件?？刂破靼ㄐ盘柲K、處理模塊等，通常設置于伸縮套桿尾端，包括有相互電連接的處理模塊、操作模塊以及顯示模塊。處理模塊與感應頭連接，用于感應導線是否帶電，同時通過所述導體環(huán)檢測導線的電流。通過設置帶有NCV 感應裝置的感應頭，可以檢測導線是否帶電，用于在導線帶電時發(fā)出報警信號。報警信號包括聲信號與光信號，其中聲信號包括語音信號與蜂鳴信號等，光信號包括代表不同信號等級的燈光。指示燈包括紅色燈與綠色燈，在導線無電流時，綠色燈常亮；在檢測到導線帶電時，紅色燈常亮；在電池模塊電量不足時，紅色燈按0.5 s 的時間間隔開始閃爍[6]。

感應器設計方案如圖3 所示。打開電源開關，當導線有電時，通過感應形成感應電壓，推動三極管的導通。當電壓高于20 V 時，發(fā)光二極管導通，末端手持處喇叭發(fā)出“有電危險”的警報，且喇叭下方感應信號指示燈呈現(xiàn)紅燈由滅到亮的轉變，即可檢測出是否帶電。感應器具有半自動伸縮功能，單節(jié)長度為1 m、0.95 m、0.9 m 以及0.85 m，尾桿為1 m。與傳統(tǒng)總長不超過1.5 m 的驗電器相比，在架空線路測量上有很大優(yōu)勢。此外，感應器設有可拆卸充電方塊電池，下端設有Tpye-C 充電口，可充電、可升級[7]。

圖3 感應器設計方案

為解決零線誤觸發(fā)生信號報警問題，驗電器感應端采用非傳統(tǒng)直立式結構，通過對參數(shù)進行調整，防止感應電誤觸發(fā)。可伸縮式感應低壓驗電器中有NCV 感應裝置，當感應到相電流流過時，電子元件內(nèi)部產(chǎn)生感應電流，通過三極管放大信號并作用于感應信號指示燈，感應信號指示燈亮紅燈，發(fā)出“有電危險”的警報聲，如圖4 所示。NCV 頂部凹凸處有一彎鉤作為滑扣，用于扣住待測電線?；蹆?nèi)有一滑輪，可在150 mm 及以下線徑上輕松滑動[8]。

圖4 可伸縮式感應低壓驗電器內(nèi)部結構圖

驗電器頂部采用半透明聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）材質，內(nèi)設LED 燈。底部集成強光燈，能在夜間使用自帶光源照明。操作人員可打開感應頭燈照亮附近區(qū)域，便于夜間精準定位導線。使用時只需按壓末端卡扣，外置伸縮桿借助彈簧的彈力自動彈出，按壓彈出與收縮的方式縮短了人工伸縮時間，提升了工作效率。該設計具有防水、防塵功能，可以有效避免水滴與灰塵進入卡扣內(nèi)部導致其生銹。內(nèi)置電線與彈簧作為一個整體環(huán)繞在內(nèi)置桿上，收縮時也不會對電線造成損壞[9]。

3 感應式驗電器的應用優(yōu)勢

可伸縮式感應低壓驗電器采用感應式結構，無須高空開口驗電，更加便捷高效。傳統(tǒng)驗電器聲光試驗時，聲、光提示由頂端發(fā)出。本文通過在驗電器把手處增加發(fā)聲、發(fā)光設施，可以更加直觀地觀測到被測導線是否帶電滑扣滑輪，可以在倒掛電線上穩(wěn)定滑動并檢測導線是否帶電，無須點觸或人為找準位置隨之移動。

傳統(tǒng)驗電器夜間使用條件苛刻，需要安排專人托舉燈源照射，無法盡快按照自身意愿查找相應位置。感應式驗電器通過增加LED 燈管設計，夜間使用更加方便。此外，本設計采用可伸縮操作，直接接觸導線驗電，集高效性、便攜性、快捷性、安全性以及實用性于一身，既省時又省力，大幅減輕操作人員的負擔，保障操作人員的人身安全[10]。

4 結 論

設計的伸縮式感應驗電器采用感應式結構，可以實現(xiàn)無須剖開導線的絕緣皮層進行驗電。設置信號模塊，便于操作人員更清晰、精準地觀測到導線是否帶電。通過增加聚光燈與探照燈設計，便于操作人員夜間使用。應用可伸縮式伸縮套桿，可以直接接觸導線驗電，在省時省力的同時，避免了操作人員攀爬電桿，有效保障了操作人員的人身安全。