CN1044711A - 超高压交直流验电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及交直流两用的超高压验电器，它包括壳体，装在壳体端头处的接触端，装在壳体内表面的电磁屏蔽层，组成有一定输入功能电路的电子元件及用于指示线路是否有电的发光和发声指示电路，一按在上述电路输出端的发射端。所述电路包括正极性与负极性直流输入电路，正半波与负半波交流输入电路，它具有对超高压交流或直流输电线路验电的功能，同时在交直流并存情况下也能对主要是直流电还主要是交流电作出正确判断。

Description

本发明涉及超高压验电器，尤其涉及交流直流两用的超高压验电器。

现有的超高压交流验电器，只能对超高压交流输电线路进行验电。随着超高压直流输电线路及设备的设计成功，人们就十分需要有一种还能对超高压直流输电线路进行验电的超高压交直流验电装置，而现有的验电装置不能满足这一要求。

本发明的目的就是提供一种对交流和直流输电线路都能进行验电的超高压交直流验电装置。

本发明提供的交直流验电装置，包括壳体，装在壳体端头处的接触端，装在壳体内表面的电磁屏蔽层、组成具有一定功能电路的电子元件及用于指示线路工作的发光指示单元和发声指示单元，其特征在于上述电路包括该验电装置的正极性电流输入电路、负极性直流输入电路、正半波交流输入电路、负半波交流输入电路;该装置还包括一接在上述电路输出端的发射端。

本发明提供的超高压交直流验电装置，所述发射端为一尖状物。

本发明提供的超高压交直流验电装置，所述接触端形状可为块状、叉型或环钩形。

本发明提供的超高压交直流验电装置，还包括该装置的双向稳压二极管保护电路。

由上述发明内容可知本发明的优点在于;它具有对超高压交流和直流输电线路或超高压设备进行验电的功能。这样就对验电人员提供了很大的方便。

下面以超高压输电线路为例对验电装置进行说明。

下面结合附图对本发明的最佳实施例进行描述，其中：

图1    为本发明电路框图;

图2    为本发明电路图;

图3    为本发明装置的正面局部剖视图;

图4    为图3所示装置的侧面局部剖视图;

图5    为图3所示装置的仰视图。

参见图1，图1为本发明电路框图，其中由信号输入端101接收的超高压信号送给电信号输入电路。如为直流电压且为正极性，则因正半波交流输入电路102和负半波交流输入电路103中隔直元件的存在，直流电压在交流输入电路中不起作用。对于负极性直流输入电路104也不起作用，唯有对正极性直流输入电路105有作用。在直流信号从信号输出端106输出同时，红色发光指示单元107发光显示，发声指示单元108发声指示。如为直流电压且为负极性，则只有对负极性直流输入端104有作用，在直流信号从信号输出端106输出同时，绿色发光指示单元109发光显示，发声指示单元108发声指示，如为正半波交流电压，则只对正半波交流输入电路有作用，而对两个直流输入电路不起作用（其原因可参见图2中对相应部分的描述）。如为负半波交流电压，则只对负半波交流输入电路有作用。由于交流电正、负半波交替变化，在交流信号从信号输出端106输出同时，红色发光指示单元107和绿色发光指示单元109同时发光显示，发声指示单元108发声指示。在信号输入端101和输出端106之间有一双向稳压二极管保护电路110。

参见图2，图2为本发明的电路图。其中由电阻2、4、6、7和10，二极管3、8和12，电容9以及反相器11组成了正极性直流输入电路105;由电容38、42和46，电阻41、43、45和47，二极管39、40和 49以及反相器48组成了正半波交流输入电路102;由电阻35、33、31、28和27，电容30，二极管34、29和25以及反相器26组成了负极性直流输入电路104;由电容63、59和55，电阻57、56和54，二极管62、61和52以及反相器53组成了负半波交流输入电路103;由电阻13、15和16，三极管14以及发光二极管19和20组成了红色发光指示单元107;由电阻24、18和17，三极管23以及发光二极管21和22组成了绿色发光指示单元109;由电阻64、69、70和79，电容71，三极管67、68和72，反相器65和66，变压器73以及压电片74组成发声指示单元108;由双向稳压二极管37组成双向稳压保护电路110;虚线78表示验电器壳体内层表面敷设的一薄型的金属屏蔽层。其作用首先是使全部电子元件均处于金属屏蔽层的保护范围之内，当验电器处于高电场作用下时，由于金属屏蔽层的均压作用，保证了电子元件仍能安全可靠地工作，其次是该金属屏蔽层对交流电经电路流向大地的电容电流分量和直流电经电路流向大地的离子流分量起了定向作用。

当超高压输电线路中电压为交流电时，从信号输入端101输入的是交流信号，输入的交流信号分两路分别进入两个交流输入电路和两个直流输入电路。首先谈谈进入两个交流输入电路情况。假设在交流信号为正半波。由于负半波旁路二极管39的作用，使正半波交流信号不能进入负半波交流输入电路。那么输入正半波输入电路102的正半波交流信号的信号流程为由电容38→二极管40→电阻41→二极管62→电容63，再从信号输出端106通向大地形成一电流回路。当验电装置对地分布电容的电容电流在电阻41上的压降大于或等于三极管44的开启电压时，使三极管44集电极的电位由“1”电平变为“0”电平。由于电容42的滤波作用，使得在交流信号存在情况下三极管44始终保持饱和导通，其集电极的电位始终处于“0”电平。由于三极管44集电极电位变化，反相器48输出也由“0”电平翻转为“1”电平，这 样功率转换三极管14也就饱和导通，使得红色发光二极管19和20发光指示。同时使反相器65和66输出也由“1”电平翻转为“0”电平，三极管67导通，由三极管68和72、电阻69和70、电容71以及变压器73组成的LC振荡器进行振荡，通过变压器耦合驱动压电片74发声。发声频率和分布可通过电阻69和电容71来调节。在交流信号负半波时，同上面正半波情况完全一样，由于正半波旁路二极管62的作用使负半波交流信号不能进入正半波交流输入电路。进入负半波输入电路103的负半波交流信号的信号流程为由电容63→二极管61→电阻60→二极管59→电容38，再从信号输出端106通向大地形成一电流回路。当验电装置对地分布电容的电容电流在电阻60上的压降大于或等于三极管58的开启电压时，使三极管58集电极的电位由“1”电平变为“0”电平。由于电容59的滤波作用，使得在交流信号存在情况下三极管58始终保持饱和导通，其集电极的电位始终处于“0”电平。由于三极管58集电极电位变化，反相器53输出也由“0”电平翻转为“1”电平，这样功率转换三极管23也就饱和导通，使得绿色发光二极管17和18发光指示。同时使反相器65和66输出也由“1”电平翻转为“0”电平，三极管67导通，由三极管68和72、电阻69和70、电容72以及变压器73组成的LC振荡器进行振荡，通过变压器耦合驱动压电片74发声，发声频率和分布可通过电阻69和电容71来调节。由于正半波和负波交流电之间的转换相当快，每秒转换50次（工频频率为50Hz），因此我们只能看到红色与绿色发光二极管同时亮，指示此时超高压输电线上的电流为交流电。其次描述交流信号进入两个直流输入电路的情况，假定交流信号时间在正半波时间，交流信号能进入直流输入电路形成通路，通路为由信号输入端101→电阻2→电阻4→二极管34→电阻35→信号输出端106，再流向大地。当交流正半波信号在电阻4上的压降大于三极管5的基极开启电压时，三极管5由截止变为饱和导 通，即由“1”电位突变到“0”电位，因此形成了一个由电容9和电阻7组成的放电回路，电容9上电位逐渐降低，放电时间常数即电容9的电容值与电阻7的阻值乘积由两者数值来决定。很快交流电信号时间又变为负半波时间，则形成一由正电极电阻6、二极管8和电容9组成的充电回路，三极管5由“0”电平充为“1”电平，电容9上的电压又开始升高，而充电时间常数决定于电容9的电容值和电阻6的阻值。在设计时就使充电时间常数比放电时间常数小，这样使得充电过程比放电过程快。如选择电阻6阻值为1M，电阻7阻值为2M，电容9容值为6800Pf。通过选择合适的参数配合就可使电容9上的最低电压（放电后下降到的最低值始终大于反相器11的触发翻转电压的起始值，也就是说使反相器11始终处于输入“1”电平的状态下，则其输出始终为“0”电平，发光指示单元107或109都不会发光，发声指示单元108也不会发声。这就表示交流电信号对两直流输入电路无作用。

当超高压输电线路中电压为直流电压时，从信号输入端101输入的是直流信号，由于两交流输入电路中隔直电容39和63作用，直流电不可能进入两交流输入电路，则只能进入两直流输入电路，假定此直流电为正极性时，直流电信号由信号输入端101→电阻2→电阻4→二极管34→电阻35→信号输出端106→大地形成通道。当直流信号在电阻4上的压降大于等于三极管5的开启电压时，使三极管5由截止变为导通，即由“1”电平突变为“0”电平。同样电容9上电压因放电回路放电而降低。由于是直流信号无交变过程，因此三极管5集电极电平始终保持“0”电平。当电容9上电压降低于反相器11的触发翻转电压的起始值时，反相器11输入由“1”电平变为“0”电平，其输出由“0”电平变为“1”电平。该“1”电平输出使三极管14饱和导通，红色发光指示单元107发光指示，表示线路有电。同样发 声指示单元108也如上述地会发声指示，表示线路有电。由此可见，当红光指示单元发光且有发声指示时，表示线路中为正极性直流电压。如为负极性直流电信号时，直流电信号由电阻35→电阻33→二极管3→电阻2→信号输出端106→大地形成通道。当直流信号在电阻33上的压降大于等于三极管32的开启电压时，使三极管32由截止变为导通，即由“1”电平突变为“0”电平。同样电容30上电压因由电容30和电阻28组成的放电回路放电而降低。由于是直流信号无交变过程，因此三极管32集电极电压始终保持“0”电平。当电容30上电压降低于反相器26的触发翻转电压的起始值时，反相器26输入由“1”电平变为“0”电平，其输出由“0”电平变为“1”电平。该“1”电平输出使三极管23饱和导通，绿色发光指示单元109发光指示，表示线路有电。同样发声指示单元108也如上述会发声指示，表示线路有电。由此可见，当绿光指示单元发光且有发声指示时，表示线路中为负极性直流电110为双向稳压二极管，其作用是对于进入验电装置电路的大电流起分流作用，保证验电装置的输入电流在它的幅值范围内。

参见图3、图4和图5，图3为本发明装置的正面局部剖视图，图4为图3所示装置的侧面局部剖视图，图5为图3所示装置的仰视图。其中201为壳体，在壳体201内侧均有金属屏蔽层，202为用于和带电体接触以接收高压信号的接触端。本装置中接触端202为环钩形，当然此接触端也可以是块状或叉形的。壳体侧壁上的带盲孔的支座203用于插进拉伸式绝缘操作杆。当带电体在较远或较高处时，绝缘操作杆就可顶住带盲孔的支座203而使验电装置与带电体接触，204为电路输出的发射端，本装置中它为一圆锥体形的针状物。它位于卡在外壳201周壁内的下端面上。发射端204端部直径在1毫米至5毫米范围内选取，其长度可在1毫米到40毫米范围内选取，以适应在100    KV到750    KV内不同等级的超高压验电的需要。在外壳201的 下端面上设有发光指示单元的4个发光二极管19、20、21和22，还有一发声指示单元的压电片74的发声孔205。206是带盲孔的支座203的底板207的两个固定螺丝。

将绝缘操作杆装在验电装置的带盲孔的支座203中，用操作杆使验电装置的接触端202接触被测带电体，如超高压电线或超高压设备。当接触导体时验电装置有红光指示和发声指示，说明导体带正极性直流电;当验电装置有绿光指示并有发声指示时，说明导体带负极性直流电;当验电装置同时有红光和绿光指示并有发声指示时，说明导体带交流电。

验电装置的直流起动电压和交流起动电压即取样三极管的开启电压的整定值可以分别予以调整，因此验电装置不仅能工作于纯直流或纯交流导体上，在有交直流开存的场合也能作出正确的判断。如在超高压直流设备上一般对存在的交流纹波数值都有一定的上限规定。当验电装置不仅有直流电显示，而且有交流指示时，说明直流设备上的交流纹波数值已超过了规定值。反之验电装置仅作直流指示时说明交流纹波数值是在规定范围之内。

Claims (10)

1、一种超高压交直流验电装置，包括壳体，装在壳体端头处的接触端，装在壳体内表面的电磁屏蔽层、组成具有一定输入功能电路的电子元件及用于指示线路是否有电的发光指示单元和发声指示单元，其特征在于：上述电路包括该验电装置的正极性直流输入电路、负极性直流输入电路、正半波交流输入电路、负半波交流输入电路；该装置还包括一接在上述电路输出端的发射端。

2、按权利要求1所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：上述正极性直流输入电路与负极性直流输入电路相对称;正极性直流输入电路包括取样三极管5、三极管5基极电压控制电阻4、负极性直流旁路二极管3、构成交流分量充电回路的电阻6，二极管8和电容9，交流分量放电回路的电阻7、二极管8和电容9及反相器11。

3、按权利要求1所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：上述正半波交流输入电路与负半波交流输入电路相对称，正半波交流输入电路包括隔直电容38，负半波旁路二极管39，取样三极管44，调节三极管44基极开启电压的电阻41，反相器48。

4、按权利要求2所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：上述电阻6阻值小于电阻7阻值，即上述充电回路时间常数小于上述放电回路时间常数，使得电容9上放电后的最低电压始终大于上述反相器11的触发翻转电压。

5、按权利要求1所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：上述发射端为一尖状物。

6、按权利要求1所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：还包括一由双向稳压二极管组成的稳压保护电路。

7、按权利要求5所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：上述针状物的发射端固定于所述卡在外壳周壁内的下端面上。

8、按权利要求1所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：上述接触端形状可为块状，或叉形或环钩形。

9、按权利要求1所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：上述发光指示单元包括功率转换三极管、电阻以及发光二极管。

10、按权利要求5所述的超高压交直流验电装置，其特征在于：所述尖状发射端长度在1毫米到40毫米范围内选择，其端部直径在1毫米到5毫米范围内选择。

Images