CN101726650A - 可改变显示方向的单极高压带电指示器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可改变显示方向的单极高压带电指示器，它是由感应电缆组件和显示器组件连接构成，感应电缆组件由足够强度的电缆，配合足够强度的接电端子组成；显示器组件包括高阻抗衰减器、交流直流变换器和显示组件，且它们依序连接。本发明的创新点为单极电源，去除了制约传统概念电源的次极，使单极电源的有效使用领域大大延长。它是一种直接安装在室内外高压(3～45kV)电气设备上、单极电压输入的直观显示出高压电气设备是否带有运行电压的闪烁型提示性安全装置。作为高压交流电的安全保护装置，用于提示在电力生产过程中(如高压电力管理，城市变电站、开关或变压器生产厂家等)的电力终端用户的劳动作业安全。

Description

可改变显示方向的单极高压带电指示器

技术领域：

本发明涉及一种可改变显示方向的高压带电指示器。

背景技术：

在高压输配电设施现代化的进程中，开始向机电一体化小、巧、精的方向发展，作为电力设施的作业人员，在进入高压危险区域作业前，迫切需要全方位了解现场配电设施的带电状况。但是，目前国内外所使用的高压带电显示装置，显示方向大都为固定形式，这使得在特定场合下，无法观察高压设备的带电的全貌，给安全生产带来隐患；在高压设备中，由于跨步电压的存在，有些作业场所不容许用附加电源，作高压设备带电指示装置电源，否则极易照成高压环流和短路故障；但是，至今尚未有能够解决上述问题装置，使得带电作业的电工在生产过程中存在着较大的安全隐患。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术所存在的上述问题，提供一种结构简单、安全可靠、只需安装在单根火线上即可全方位显示的可改变显示方向的单极高压带电指示器。

本发明的技术方案如下：它是由感应电缆组件和显示器组件连接构成，感应电缆组件由足够强度的电缆，配合足够强度的接电端子组成；显示器组件包括高阻抗衰减器、交流直流变换器和显示组件，且它们依序连接。

本发明的优点：本发明的创新点为单极电源，去除了制约传统概念电源的次极，使电源的有效使用寿命大大延长。是一种直接安装在室内外高压(3～45kV)电气设备上、单极电压输入的直观显示出高压电气设备是否带有运行电压的闪烁型提示性安全装置。作为高压电力设施的安全保护装置，使工作人员及检查人员能对电力系统作及时了解，用于提示、保护在电力安装和管理过程中(如高压电力管理，城市变电站、开关或变压器生产厂家等)的电力终端用户的劳动作业安全。当高压设备带有运行电压时，该显示器显示窗发出闪光，警示人们高压设备带电，无电时则无指示；通过单极电压接入，检测高压设备是否带有高压电的装置，它的创新点为单极电源，去除了制约传统概念电源的次极，电源工作所需的电能通过电磁感应的方式耦合得到，因此用单一供电体提供电源驱动后续电路工作成为可能，使单极电源的有效使用领域大大延长。

本发明根据现场作业的需要，改变其显示方向，提供给作业人员的劳动安全的观察需要的带电状况，本发明可通过一个可活动的电缆，任意调节显示器的观察角度，有利于更好的查看，使作业人员能方便清楚地了解高压设备的带电状况，达到安全生产的目的。特别是本发明是一种无需外接电源，闪烁式高压带电指示装置，还可用来作为配电设施的验电器和特殊场所(如核电站、高压配电网络为避免跨步电压高压飞弧引发的短路故障)需要的高压设备的带电指示装置，因此本发明有较为实际的使用价值和广阔的市场需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明电器原理示意图。

图3是本发明电路原理图。

图4是本发明实施例1的机械结构示意图。

图5是本发明实施例2的机械结构示意图。

图6是本发明实施例3的E型台夹。

标号说明：1感应电缆组件、101接电端子、102绝缘护套、103电缆、2显示器组件、2-1高阻抗衰减器、2-2交流-直流变换器、2-3充放电振荡器，2-4闪烁组件、201绝缘橡胶套、202杯型容器、203密封胶、204显示器主板、205绝缘胶、206指示器板、207显示器窗口、3橡皮球缺冠绝缘套；4-1夹具顶块 4-2螺纹顶杆 4-3松紧旋钮 4-4近定螺母、4-5E型紧定支架；A高压磁感应(原体)、H1感应片、B感应片。

具体实施方式

本发明是一种可改变显示方向的、显示形式为闪烁的、通过单极电源接入的高压带电指示器。

(一)实施例1：

如图1、2所示，图1是本发明的典型案例之一，本发明是由用来改变显示方向的、可活动的感应电缆组件1和显示器组件2构成；感应电缆组件1是由接电端子101和电缆103、电缆护套102组成；电缆103和接电端子都要有足够的强度，电缆可以根据现场作业需要进行弯曲，可调节任一角度的位置，从而有利于更好的查看，达到易于观察的目的；有足够的强度的接电端子可将本发明指示器固定在确定的角度上，通过紧固件将接电端子101与高压带电设施A连接，使本发明指示器固定在高压带电设施A上。

本发明在显示器组件的一端还设有绝缘橡胶套201、杯型容器202(容器202的底部为显示器窗口)、密封胶203、显示器主板204、绝缘胶205、指示器板206；在指示器板上设置有发光二极管闪烁组件2-4，显示器主板204上设置有除指示器板206以外的电子线路，显示器组件置于杯型容器202内，杯型容器202外设有起防护作用的绝缘橡胶套201进行防护，指示器板206置于开口的杯型容器202的下端，并将发光二极管闪烁面朝向开口的杯型容器202的底部，指示器板206与显示器主板204之间通过电缆连接，并用绝缘胶205灌之密封，显示器主板204到开口的杯型容器202的口部，用密封胶203进行密封；高压带电设施A通过接线端子101、电缆103与显示器主板204连接，并且与指示器板之间有一距离。

如图2所示，显示器组件2由高阻抗衰减器2-1、交流-直流变换器2-2、充放电振荡器2-3、闪烁组件2-4和显示组件组成。感应电缆组件与高压带电设施连接并通电后，高压电信号接入显示器组件2，通过显示器组件2的高阻抗衰减器2-1、交流-直流变换器2-2、充放电振荡器2-3向发光二极管闪烁组件2-4输出显示信号。

如图3所示，所述的高阻抗衰减器2-1是由瞬变电压抑制二极管DW1、高压磁感应A(原体)、感应片H1、感应片B构成。所述的交流-直流变换器2-2是由桥式整流电路D1-4、电容C1以及由线接降压电阻R1和削峰振流二极管D5构成的滤波稳压限流电路构成。所述的充放电振荡器2-3由电容C2和双向开关二极管DB1连接组成的。所述的闪烁组件2-4由发光二极管LED1-n和反接的稳压二极管D6组成互相反接互为钳制的保护电路。

高阻抗衰减器2-1，它与待测高压磁感应A通过电缆组件1连接，引入的电压连接高磁感应片H1后接入桥式整流电路D1-4的一个输入端；感应片B接入桥式整流电路D1-4的另一个输入端；瞬变电压抑制二极管DW1并联在桥式整流电路D1-4的两个输入端上，桥式整流电路D1-4的两个输出端，分别连接电容C1的两端，由此引出线接降压电阻R1和削峰振流二极管D5，将整理后的电压提供给由电容C2和双向开关二极管DB1组成的充放电振荡器2-3，闪烁组件2-4有发光二极管(LED1-n多个发光二极管)和反接的稳压二极管D6组成互相反接互为钳制的保护电路。

指示器板与显示器主板之间有一定距离(形成电磁耦合形式)；在显示器主板204上设置有高磁感应片H1；指示器板206上设置有感应片B1，指示器板206与显示器主板204之间有一定距离。

高压带电设施A通过接电端子101、电缆103与显示器主板连接，并且与指示器板之间有一距离(相当于电容的两个极间距)；

(二)本发明的具体工作原理如下：

本发明引入的可改变显示方向的单极高压带电指示器涉及到一种单极高压带电指示器(图1)-显示器组件2。

本发明的工作电源是通过电磁感应的方式耦合得到的，根据法拉第电磁感应定律，采用类似于变压器的结构，高压装置(原体A)引出高磁感应片H1与次极感应片B构成的次级绕组(副边)之间的电能(功率)耦合，来进行功率传递，类似于在闭合回路或线圈中产生感应电动势，只要导体回路处在交变的磁场中，就会产生感应电动势以及感应电流，因此使单一供电体提供电源驱动后续电路工作成为可能。

如图4所示，本发明感应电缆组件1的目的是通过紧固件与高压带电设施A连接；它包括接电端子101、绝缘护套102和电缆103构成；可以根据现场管理需要进行弯曲，达到便于观察的目的，它有足够得强度可将高压带电指示器固定在确定的角度上，感应电缆组件1与高压带电设施A连接并通电后，高压信号接入显示器组件2，通过显示器组件2的高阻抗衰减器2-1、交流-直流变换器2-2、充放电振荡器2-3，通过该电压通过充放电振荡器2-3向工作负载发光二极管闪烁组件2-4输送间歇电压，发光二极管闪烁组件2-4根据得到的间歇电压按规定的频率闪烁。

高阻抗衰减器2-1引入的第二个关键技术是克服突变电压对本发明的影响，作为高压设备长期在线带电监测配件，需要设计抗电压波动干扰电路，而瞬变电压抑制二极管DW1，是在稳压管工艺基础上发展起来的一种新产品，瞬变电压抑制二极管DW1两端经受瞬间的高能量冲击时，它能以极高的速度(10的负12次方秒量级的速度)使其阻抗骤然降低，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，瞬时吸收大电流时，它处于反向雪崩击穿状态；当发生反向浪涌时，它类似正向偏置二极管一样导通并吸收浪涌能量，而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。当被保护电路瞬间出现浪涌脉冲电压时，双向击穿二极管能迅速齐纳击穿，由高阻状态变为低阻状态，对浪涌电压进行分流和箝位，从而保护后续电路不被瞬间浪涌脉冲电压损坏。

所述的交流-直流变换器2-2电器原理作进一步说明，它由桥式整流电路和滤波稳压限流电路组成，桥式整流器D1-4是交流电转换成直流电的第一个步骤。利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。利用储能元件电容器C1两端的电压不能突变的性质，把电容器C1并联在整流电路的两个输出端，整流二极管是理想的元件，四只整流二极管D1~4组成电桥形式的桥式整流器。滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C1对直流开路，对交流阻抗小，所以将电容器C1连接一个电阻R1作限流关口。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。直流稳压电源经过整流和滤波可以变成直流电，但是它的电压是不稳定的，特别是高压干线电压的变化能引起电源电压的波动；波动电压会影响系统的工作，所以电源要有足够的滤波措施，可将纹波限制在一定的幅度以内，要获得稳定不变的直流电源，还必须再增加稳压电路，因此增加一只稳压管D5作限幅用。

所述的充放电振荡器2-3、发光二极管闪烁组件2-4电器原理作进一步说明：在电路中C2起积分作用，DB1类似输入滞回比较器，它起开关作用。当C2的输出电压低时，二极管DB1截止，输入电压来自电阻R1向电容C2充电，输出电压逐渐下降，当下降到零再继续下降，使滞回比较器DB1同相输入端电位略低于零，电压由负跳变为正，二极管DB3由截止变导通，电容C放电，由于放电回路的等效电阻比R1小得多，因此放电很快，电压迅速上升，使DB1的电压很快上升到大于零，二极管又截止，输入电压经R1再向电容充电。如此周而复始，产生振荡。该电路利用电容C2自身固有的充电聚能、脉冲放电作用，和双向触发开关二极管DB1构成电子开关，控制电容C2的充电时间，其触发电压可通过双向触发开关二极管DB1的翻转电压值来确定。桥式整流器D1-4把微弱的电流变成直流电，给电容C2充电聚集能量，当其两端电压升至双向触发开关二极管DB1的翻转的触发电压时，双向触发开关二极管DB1受其触发而迅速导通，电容C2就通过DB1在极短时间内向发光二极管闪烁组件2-4输送间歇电压，发光二极管闪烁组件2-4放电释放能量，发光二极管闪烁组件2-4就得到瞬间时能量，超过其最小发光电流的脉冲电流，以较高的亮度闪烁，发光二极管闪烁组件2-4根据得到的间歇电压按规定的频率闪烁，随着电容C2不断的充电、放电，发光二极管闪烁组件2-4就不停地闪烁。发光二极管闪烁组件2-4的发光二极管LED1-n与反接的稳压二极管D6组成互相反接、互为钳制的保护电路，确保发光二极管LED1-n的工作安全。

(三)实施例2：

如图5所示，本实施方案与具体实施例1不同之处在于：其不同之处在于的杯型容器202改为两个透明马德保半球体，它的连接方式为螺纹或紧配合，安装后用点胶密封，其中一个半球体安装显示器组件2，该半球体开有一过孔，连接电缆103接入待测高压显示器组件2，在室外环境可以加缺冠橡皮球绝缘套3加以防护；缺冠橡皮球绝缘套3可以是透明的。

(四)实施例3：

本实施例3所述的可改变显示方向的可活动感应电缆组件1的固定，可以采用如图6所示的微型的E型台夹(为安装而特配的产品，属于已有技术)代替紧固件，以手的力量锁定高压带电显示器，在作业现场或电气设备不宜开孔的位置，都能方便地锁定高压带电显示器，便于可调节任一角度的位置，使显示器的显示窗口指向所需方位，从而有利于更好的查看。

Claims (6)

1.一种可改变显示方向的单极高压带电指示器，其特征在于：它是由感应电缆组件和显示器组件连接构成，感应电缆组件由足够强度的电缆，配合足够强度的接电端子组成；显示器组件包括高阻抗衰减器、交流-直流变换器和显示组件，且它们依序连接。

2.根据权利要求1所述的可改变显示方向的单极高压带电指示器，其特征在于：所述的显示器组件还由充放电振荡器组成；充放电振荡器连接在交流-直流变换器和显示组件之间，所述的显示组件为发光二极管闪烁组件。

3.根据权利要求2所述的可改变显示方向的单极高压带电指示器，其特征在于：在接电端子(101)外还包覆有绝缘护套。

4.根据权利要求2和3所述的可改变显示方向的单极高压带电指示器，其特征在于：所述的高阻抗衰减器是由瞬变电压抑制二极管(DW1)、高压磁感应(A)、感应片(H1)、感应片(B)构成；所述的交流-直流变换器(2-2)是由桥式整流电路(D1-4)、由电容(C1)以及由线接降压电阻(R1)和削峰振流二极管(D5)构成的滤波稳压限流电路连接构成；所述的充放电振荡器(2-3)由电容(C2)和双向开关二极管(DB1)连接组成的；所述的闪烁组件(2-4)由发光二极管(LED1-n)和反接的稳压二极管(D6)连接组成互相反接互为钳制的保护电路；

高阻抗衰减器(2-1)，它与被测的高压待测装置(原体A)通过电缆组件(1)连接的感应片(H1)接入桥式振流电路(D1-4)的一个输入端；感应电极(B)接入桥式振流电路(D1-4)的另一个输入端，一个瞬态电压抑制二极管(DW1)并联接入桥式振流电路(D1-4)的两个输入端，桥式振流电路(D1-4)的两个输出端，分别连接电容(C1)的两端，由此引出线接降压电阻(R1)和削峰振流二极管(D5)，将整理后的电压提供给由电容(C2)和双向开关二极管(DB1)组成的充放电振荡器(2-3)，闪烁组件(2-4)有发光二极管(LED1-n)和反接的稳压二极管(D6)组成互相反接互为钳制的保护电路。

5.根据权利要求4所述的可改变显示方向的单极高压带电指示器，其特征在于：在显示器组件的一端还设有绝缘橡胶套(201)、杯型容器(202)、密封胶(203)、显示器主板(204)、绝缘胶(205)、指示器板(206)、显示器窗口(207)；在指示器板上设置有发光二极管闪烁组件(2-4)，显示器主板(204)上设置有除指示器板(206)以外的电子线路，显示器组件的电路组成(中除设置有发光二极管闪烁组件(2-4)的指示器板外设)置于杯型容器(202)内，杯型容器(202)外设有起防护作用的绝缘橡胶套(201)，指示器板(206)置于开口的杯型容器(202)的下端，并将发光二极管闪烁面朝向开口的杯型容器(202)底部，指示器板(206)与显示器主板(204)之间通过电缆连接，并用绝缘胶(205)灌之密封，显示器主板(204)到开口的杯型容器(202)的口部，用密封胶(203)进行密封；显示器主板(204)通过电缆(103)、接线端子(101)与高压带电设施(A)连接，并且与指示器板(206)之间有一距离。

6.根据权利要求5所述的可改变显示方向的单极高压带电指示器，其特征在于：在显示器主板(204)上设置有感应片(H1)；指示器板(206)上设置有感应片(B1)，指示器板(206)与显示器主板(204)之间有一定距离。

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