CN104600575A - 防带电安装接地线的接地装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了防带电安装接地线的接地装置，属于电力行业安全设备领域，主要包括连接在高压开关柜上的接地外壳、与接地外壳连接的电磁锁、连接接地外壳及接地线的接地棒；接地外壳上设置有蜂鸣报警器、高压报警灯、供接地棒进出的接地棒孔，接地外壳内安装有与安装在高压开关柜线路侧的高压检测探头相连的高压检测电路、与高压检测电路相连的高压继电保护电路、电磁锁电源控制电路、与交流电源相连的电源处理电路，接地棒主要包括中空的柱体、安装在柱体内部的磁铁、与柱体连接为一体的连线板；本发明接地稳定，能防止带电挂接接地线，规范接地操作，提高安全性。

Description

防带电安装接地线的接地装置

技术领域

本发明涉及一种变电站中高压开关柜的接地装置，尤其是一种能够避免带电安装接地线的接地装置，属于电力行业安全设备领域。

背景技术

接地指电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。在电力系统中，很多情况下必须安装接地线才能操作。安装接地线从安全角度考虑具有双刃性，它具有安全工作的作用，但使用不当也会产生破坏效应。如果不慎带电挂接地线，会造成人员和电气设备危害，会导致严重的恶性电气事故。接地线接地端，如果接触不好，会使检修工作人员处于危险的工作环境。

在挂装接地线前，需要使用验电器验电，验电的目的是确认现场是否已停电，消除停错电、未停电的人为失误，防止带电挂接地线。然而时有操作人员使用电压等级不相符的验电器验电或在未验电的情况下就开始其它操作，这两种挂接地线的情况是基层中较普遍的习惯性违章行为。

电力企业现场用的接地线接地端，结构简单。接地桩使用铁板，插孔采用铜管，它们接触部位的铁板极其容易生锈，其接地电阻不稳定，且往往太大，不符合技术要求，时常失去保护作用，大大降低对停电检修工作现场人员的保护作用，使工作人员处于危险的工作状态。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供防带电安装接地线的接地装置，能避免带电挂接接地线，规范接地操作，提高安全性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

防带电安装接地线的接地装置，包括连接在高压开关柜上的接地外壳、与接地外壳连接的电磁锁、连接接地外壳及接地线的接地棒；接地外壳上设置有蜂鸣报警器、高压报警灯、供接地棒进出的接地棒孔，接地外壳内安装有与安装在高压开关柜线路侧的高压检测探头相连的高压检测电路、与高压检测电路相连的高压继电保护电路、电磁锁电源控制电路、与交流电源相连的电源处理电路，接地棒主要包括中空的柱体、安装在柱体内部的磁铁、与柱体连接为一体的连线板；高压检测探头经高压检测电路、高压继电保护电路后与电磁锁电源控制电路相连，电磁锁电源控制电路经电源处理电路与交流电源相连，电磁锁电源控制电路根据高压检测探头是否检测到高压电控制与电源处理电路通断，电磁锁电源控制电路与电磁锁内的电磁锁电路相连，交流电源与断路器辅助开关相连，高压检测电路还与所述蜂鸣报警器和高压报警灯相连；所述电磁锁电源控制电路主要包括串联在电源处理电路与“地”之间的电磁锁电源控制继电器、转换开关型干簧管、电磁锁电源启动开关、常闭的高压检测控制开关，其中电磁锁电源控制继电器的电源控制接点一并联在电磁锁电源启动开关的两端，转换开关型干簧管安装在接地外壳内部、且靠近接地棒插入接地外壳后接地棒的柱体末端所在位置；所述电磁锁电源控制继电器的电源控制接点二、电磁锁内的电磁锁启动开关、电磁锁继电器串联在交流电源之间。

本发明的进一步改进在于：还包括横插入接地外壳内的紧固螺丝，紧固螺丝与电磁锁的锁闩相对用于顶紧插入接地外壳内的柱体。

本发明的进一步改进在于：接地外壳上安装有断路器分闸灯，断路器分闸灯与断路器辅助开关相连。

所用器件简介如下：

干簧管（Reed Switch）也称舌簧管或磁簧开关，是一种磁敏的非接触式的密封开关，簧管的优点是其体积小、重量轻；由于操作开关体积很小，因而无需复杂的凸轮或曲柄，所以不会出现金属疲劳现象，工作寿命长；簧片细而短，有较高的固有频率，提高了接点的通断速度，其开关速度要比一般的电磁继电器快5~10倍。干簧管根据触点构造常开型、常闭型、转换开关型。常开型在施加外部磁场时接点才闭合，而在平常时，保持开离状态。常闭型在施加外部磁场时接点才开离，而在平常时，保持闭合状态。转接开关型当施加一磁场时，公用触点将从常闭（N.C.）触点转移至常开（N.O.）触点，磁场消失时公共触点从常开（N.O.）触点转移至常闭（N.C.）触点。

继电器是由线圈和触点组两部分组成的，继电器在电路图中的图形符号也包括两部分：一个长方框表示线圈，一组触点符号表示触点组合。线圈在电路中用一个长方框符号表示。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观；另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中。继电器的触点主要分为三种：

1.动合型（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。

2.动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。

3.转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。

电磁锁主要包括锁闩、电磁锁启动开关、电磁锁电路、拨钮，当电磁锁电路通电，按下电磁锁启动开关，将拨钮拨到指定位置，即可操作电磁锁锁闩；当电磁锁电路不通电时，电磁锁被锁定，不能进行任何操作。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

本发明能避免带电挂接接地线，规范接地操作，提高安全性。

电磁锁电源控制电路通过电源处理电路与交流电源相连，交流电处理为6V直流电后，给电磁锁电源控制电路供电；电磁锁的电源控制接点二连接在交流电源与电磁锁继电器之间，实现电磁锁电源控制电路控制电磁锁与交流电源之间的通断；安装在高压线路侧的高压检测探头与高压检测电路相连，高压检测电路与高压继电保护电路相连，高压继电保护的高压检测控制开关是常闭开关，高压检测控制开关连接在6V电源与电磁锁电源控制电路之间，控制电磁锁电源控制电路与电源之间的通断；当高压检测探头检测到设备线路侧在断电后仍带电时，高压检测控制开关断开，则电磁锁电源控制电路没有电源，不能工作，进而控制电磁锁不能工作。电磁锁的锁闩不能从接地外壳内退回到电磁锁中，那么接地棒的柱体就不能插到接地空壳中，从而不能完成安装接地线这个动作；同时与高压检测电路相连的蜂鸣报警器发出报警，与高压检测电路相连的高压指示灯点亮，从听觉、视觉两方面提醒工作人员线路侧仍带电，不能安装接地线；且从技术上规范了接地操作，保证了带电不能安装接地线。

交流电源开关与断路器辅助开关相连，断开断路器辅助开关，交流电源开始工作，当高压检测探头检测到线路侧不带电时，电磁锁电源控制电路与电源处理电路接通，电磁锁电源控制电路主要包括串联在电源处理电路与“地”之间的电磁锁电源控制继电器、转换开关型干簧管、电磁锁电源启动开关、常闭的高压检测控制开关，其中电磁锁电源控制继电器的电源控制接点一并联在电磁锁电源启动开关的两端，转换开关型干簧管安装在接地外壳内部、且靠近接地棒插入接地外壳后接地棒末端所在位置；所述电磁锁电源控制继电器的电源控制接点二、电磁锁内的电磁锁启动开关、电磁锁继电器串联在交流电源之间。按下电磁锁电源启动开关，则6V电源、高压检测控制开关、电磁锁电源启动开关、干簧管接点一、电磁锁电源控制继电器、“地”之间形成通路，电磁锁电源控制电路启动，电磁锁电源控制继电器启动，电磁锁电源控制继电器的电源控制接点一、电源控制接点二闭合，电磁锁电源启动开关跳开后，闭合的电源控制接点一使得电磁锁电源控制电路仍然是通路；在电磁锁接点二闭合的情况下，按下电磁锁启动开关，则电磁锁电路启动，操作电磁锁上的拨钮，电磁锁的锁闩从接地外壳内退回到电磁锁中；将接地棒的柱体插入接地空壳，接地棒柱体中安装有磁铁，在接地棒插入接地外壳指定位置后，靠近接地棒末端所在的位置安装有转换开关型干簧管，转换开关型干簧管受到接地棒中磁铁影响，干簧管接点一断开，干簧管接点二闭合，因为干簧管接点一和干簧管接点二的转换过程有时间间隔，在这个时间间隔中电磁锁电源控制电路不能形成通路，所以电磁锁电源控制继电器停止工作，电源控制接点一、电源控制接点二断开，电磁锁电源控制电路、电磁锁电路均停止工作，电磁锁锁闩自动弹出，转换开关型干簧管的设置使装置自动检测接地棒的插入位置，电路自动完成断开操作。本发明还设置有横插入接地外壳内的紧固螺丝，在接地棒插入到指定位置，装置的电路停止工作后，安装紧固螺丝，使得紧固螺丝与电磁锁的锁闩相对，顶紧插入接地外壳内的柱体。接地外壳连接在高压开关柜上，接地线通过接地棒与接地外壳连接，接地线与大地的接地通路稳定，从接地棒柱体和接线板的设计、接地棒与接地外壳连接结构的两方面，保证接地棒接地稳定，避免出现接地通路不慎断开或者接地线和接地体之间接触不良，导致接地失灵的状况，提高接地的安全性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的接地棒结构示意图；

图3是本发明的面板示意图；

图4是本发明的电路结构示意图；

图5a是本发明的电磁锁电源控制电路示意图；

图5b是本发明的电磁锁电路示意图；

图6是本发明的电路图；

图7是安装接地线的工作流程图；

图8是拆除接地线的工作流程图；

其中，1、接地外壳；2、电磁锁，2-1、电磁锁启动开关，2-2、电磁锁继电器；3、紧固螺丝；4、接地棒；5、锁闩；6、柱体；7、接线板；8、电磁锁电源启动开关；9、接地棒孔；10、拨钮；11、断路器分闸灯；12、高压报警灯；13、电磁锁电源控制继电器，13-1、电源控制接点一，13-2、电源控制接点二；14、高压检测控制开关；15-1、干簧管接点一,15-2、干簧管接点二。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

防带电安装接地线的接地装置，包括连接在高压开关柜上的接地外壳1、电磁锁2、接地棒4，电磁锁2与接地外壳1相连，接地棒4连接接地外壳1及接地线，还包括横插入接地外壳1内的紧固螺丝3，紧固螺丝3与电磁锁的锁闩相对用于顶紧插入接地外壳1内的柱体6；接地外壳1上设置有蜂鸣报警器、高压报警灯、接地棒孔9，接地棒孔9供接地棒4进出，接地外壳上还安装有断路器分闸灯11，断路器分闸灯11与断路器辅助开关相连。接地外壳1内安装有高压检测电路、与高压检测电路相连的高压继电保护电路、电磁锁电源控制电路、与交流电源相连的电源处理电路，高压检测电路与高压检测探头相连。

在高压设备正常运行中，本装置不工作，当高压设备需要停电检修，操作人员拉开开关(断路器)后，交流电源与断路器辅助开关相连，装置是经断路器操作机构的辅助开关S1，接点B1与A3、B2与A4接通220v交流电源，装置开始工作；高压检测探头经高压检测电路、高压继电保护电路后与电磁锁电源控制电路相连，根据高压检测探头是否检测到高压电，高压继电保护电路控制电磁锁电源控制电路与电源处理电路通断，电磁锁电源控制电路与电磁锁内的电磁锁电路相连并控制其与交流电源的通断。电磁锁电源控制电路通过电源处理电路与交流电源相连，交流电处理为6V直流电后，给电磁锁电源控制电路供电；电磁锁的电源控制接点二连接在交流电源与电磁锁继电器之间，实现电磁锁电源控制电路控制电磁锁与交流电源之间的通断；安装在高压线路侧的高压检测探头与高压检测电路相连，高压检测电路与高压继电保护电路相连，高压继电保护的高压检测控制开关是常闭开关，高压检测控制开关连接在6V电源与电磁锁电源控制电路之间，控制电磁锁电源控制电路与电源之间的通断；当高压检测探头检测到设备线路侧在断电后仍带电时，高压检测控制开关断开，则电磁锁电源控制电路没有电源，不能工作，进而控制电磁锁2不能工作。电磁锁2的锁闩5不能从接地外壳1内退回到电磁锁2中，那么接地棒4的柱体6就不能插到接地外壳1中，从而不能完成安装接地线这个动作；同时与高压检测电路相连的蜂鸣报警器发出报警，与高压检测电路相连的高压报警灯12点亮。

当高压检测探头检测到线路侧不带电时，电磁锁电源控制电路与电源处理电路接通，电磁锁电源控制电路主要包括串联在电源处理电路与“地”之间的电磁锁电源控制继电器13、转换开关型干簧管、电磁锁电源启动开关8、常闭的高压检测控制开关14，其中电磁锁电源控制继电器13的电源控制接点一13-1并联在电磁锁电源启动开关8的两端，转换开关型干簧管安装在接地外壳1内部、且靠近接地棒4插入接地外壳1后接地棒4的柱体6的末端所在位置；电磁锁电源控制继电器13的电源控制接点二13-1、电磁锁2内的电磁锁启动开关2-1、电磁锁继电器2-2串联在交流电源之间。按下电磁锁电源启动开关8，则6V电源、高压检测控制开关14、电磁锁电源启动开关8、干簧管接点一15-1、电磁锁电源控制继电器13、“地”之间形成通路，电磁锁电源控制电路启动，电磁锁电源控制继电器启动，电磁锁电源控制继电器13的电源控制接点一13-1、电源控制接点二13-2闭合，电磁锁电源启动开关8跳开后，闭合的电源控制接点一13-1使得电磁锁电源控制电路仍然是通路；在电磁锁接点二13-2闭合的情况下，按下电磁锁启动开关2-1，则电磁锁电路启动，操作电磁锁2上的拨钮10，电磁锁2的锁闩5从接地外壳1内退回到电磁锁2中；将接地棒4的柱体6插入接地空壳1，接地棒4主要包括中空的柱体6、安装在柱体6内部的磁铁、与柱体6连接为一体的连线板7，接地棒4的柱体6中安装有磁铁，在接地棒4插入接地外壳1指定位置后，转换开关型干簧管受到接地棒4中磁铁影响，干簧管接点一15-1断开，干簧管接点二15-2闭合，因为干簧管接点一15-1和干簧管接点二15-2的转换过程有时间间隔，在这个时间间隔中电磁锁电源控制电路不能形成通路，所以电磁锁电源控制继电器13停止工作，电源控制接点一15-1、电源控制接点二15-2断开，电磁锁电源控制电路、电磁锁电路均停止工作，电磁锁2的锁闩5自动弹出，转换开关型干簧管的设置使装置自动检测接地棒4的插入位置，电路自动完成断开操作。本发明还设置有横插入接地外壳1内的紧固螺丝3，在接地棒4插入到指定位置，装置的电路停止工作后，安装紧固螺丝3，使得紧固螺丝3与电磁锁2的锁闩5相对，顶紧插入接地外壳1内的柱体6。

在拆除接地线时，操作员将接地线紧固螺丝3拧松。按下电磁锁电源启动开关8，回路中电源经过电磁锁电源启动开关8、干簧管接点二15-2、电磁锁电源控制继电器13，电磁锁电源控制继电器13启动，电源控制接点一13-1闭合锁存该回路电源，电源控制接点二13-2闭合接通电磁电磁锁控制电路与220v操作电源。电磁锁2内部的发光二极管点亮，电磁锁就可以操作了。操作人员按下电磁锁启动开关2-1，就可拆除接地棒4，当将接地棒4取出后，干簧管接点二15-2断开，切断该操作回路，电磁锁电源控制继电器13停止工作，同时关闭电磁锁控制电路与220v操作电源连接。电磁锁2内部的发光二极管熄灭。干簧管接点一15-1闭合，当停电设备送电后，该接地端装置电源自动关闭。

断路器分闸灯11与断路器辅助开关相连。高压设备在正常运行状态中，断路器分闸灯11不亮，只有当断路器跳（分）闸后，220V电源通过操作机构辅助开关S1接通接点B1与A3、B2与A4，电路启动后，断路器分闸灯11才点亮。

高压检测电路的工作原理如下，在高压设备正常运行中，本装置不工作，当高压设备需要停电检修，操作人员拉开开关(断路器)后，交流电源与断路器辅助开关相连，装置是经断路器操作机构的辅助开关S1，接点B1与A3、B2与A4接通220v交流电源，装置开始工作；高压检测电路IC2采用CD4011双排直插14脚四2输入与非门电路，高压探测触头为0.5MM线径无氧铜线5圈，当触头检测到电气设备10kV输电线路侧有高电压时，Q2管因基极电位提高而导通，6V电源经电阻R20、R24，使四2输入与非门电路的5、6脚与非门输入端变为高电平，4脚输出低电平，1、2脚并联接与非门输入4端为低电平，3端输出高电平经电阻R31，一路去控制Q4导通，驱动继电器J1动作，使其常闭触点高压检测控制开关14断开，使电磁锁电源控制电路与6v操作电源之间断开，接地电磁闭锁不能打开，能有效的保护人身设备安全。另一路经8脚输入与9脚和R30与C11、R25的连点得到到锯齿波，电路被触发起振振荡频率1.2kHz。同时蜂鸣报警器发出报警声响，发光二极管D8点亮。提醒操作人员高压设备带电，请勿在该设备上安装接地线。并在其内部恒流源电路⑥脚外接电容器C7100uF充电，随着C7两端电压增大到标准值后，使IC4内部（PWM）振荡电路开始工作，产生脉宽调制器所需要的锯齿波(SAW)，同时还产生最大占空比信号（DMAx）和时钟信号(CLOCK)。电路产生的额定占空比脉宽调制（PWM）信号，经驱动放大后，从⑤ 脚送出驱动场效应功率开关管Q1导通，市电的另一路经整流桥式二极管D2、C1滤波后的340V不稳定的直流电压，被再次分为两路，一路经脉冲变压器T1初级绕组加到场效应开关管的Q1的漏极D，开关管Q1导通，同时在脉冲变压器T1初级绕组中流过高频脉冲电流，经开关管Q1，L2、R27、R28形成回路，脉动变压器T1的二次极绕组感应输出高频脉冲电压，经肖特基全波整流管D1，经C2、C4滤波的到9V直流输出电压到三端稳压块IC13脚输入端，1端为输出稳压6v电压。340V的电压另一路经电阻R4、R9送入IC4的③脚。当负载有短路过流时，稳压管ZD1两端的电压升高，并通过R22送入IC4的③脚，IC4内部的保护电路误差放大器将反馈电压与基准电压进行比较后，输出误差电流，以控制其场效应功率管Q1迅速截止。避免开关管Q1因过流烧坏。

稳压电路采用三端基准稳压电路IC5(LM431)和光电耦合器IC3 PC817组成。当电压输出过高时，R5为光电耦合器IC3的1脚内部发光二极管正极提供一个电压，R1、R10是三端基准稳压电路IC5取样电阻，超过2.5V的电压经IC5参考极输入，经内部电路误差放大控制分流，使光电耦合器2脚电位下降，发光二极管导通电流增大，发光加强，并在光敏三极管因受光而加强，使IC4的2脚电位下降，在其内部的误差放大器和PWM控制电路使开关管导通时间缩短，脉冲变压器次级绕组感应的高频脉冲电压下降，实现稳压的目的。IC1三端稳压输出6v电压供整个电路工作。

Claims (3)

1.防带电安装接地线的接地装置，其特征在于：包括连接在高压开关柜上的接地外壳（1）、与接地外壳（1）连接的电磁锁（2）、连接接地外壳（1）及接地线的接地棒（4）；接地外壳（1）上设置有蜂鸣报警器、高压报警灯（12）、供接地棒（4）进出的接地棒孔（9），接地外壳（1）内安装有与安装在高压开关柜线路侧的高压检测探头相连的高压检测电路、与高压检测电路相连的高压继电保护电路、电磁锁电源控制电路、与交流电源相连的电源处理电路，接地棒（4）主要包括中空的柱体（6）、安装在柱体（6）内部的磁铁、与柱体（6）连接为一体的连线板（7）；高压检测探头经高压检测电路、高压继电保护电路后与电磁锁电源控制电路相连，电磁锁电源控制电路经电源处理电路与交流电源相连，电磁锁电源控制电路根据高压检测探头是否检测到高压电控制与电源处理电路通断，电磁锁电源控制电路与电磁锁（2）内的电磁锁电路相连，交流电源与断路器辅助开关相连，高压检测电路还与所述蜂鸣报警器和高压报警灯（12）相连；所述电磁锁电源控制电路主要包括串联在电源处理电路与“地”之间的电磁锁电源控制继电器（13）、转换开关型干簧管、电磁锁电源启动开关（8）、常闭的高压检测控制开关（14），其中电磁锁电源控制继电器（13）的电源控制接点一（13-1）并联在电磁锁电源启动开关（8）的两端，转换开关型干簧管安装在接地外壳（1）内部、且靠近接地棒（4）插入接地外壳（1）后接地棒（4）的柱体（6）末端所在位置；所述电磁锁电源控制继电器的电源控制接点二（13-2）、电磁锁（2）内的电磁锁启动开关（2-1）、电磁锁继电器（2-2）串联在交流电源之间。

2.根据权利要求1所述的防带电安装接地线的接地装置，其特征在于：还包括横插入接地外壳（1）内的紧固螺丝（3），紧固螺丝（3）与电磁锁（2）的锁闩（5）相对用于顶紧插入接地外壳（1）内的柱体（6）。

3.根据权利要求1所述的防带电安装接地线的接地装置，其特征在于：所述接地外壳上安装有断路器分闸灯（11），断路器分闸灯（11）与断路器辅助开关相连。