CN106771509A - 一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置，与现有技术相比解决了无法对配电柜设备进行强制性验电操作的缺陷。本发明中验电电路A的首端并接在灯光显示器A的正极上，验电电路B的首端并接在灯光显示器B的正极上，验电电路C的首端并接在灯光显示器C的正极上，验电电路A的末端、验电电路B的末端和验电电路C的末端均并接在限流电阻上的一端，限流电阻的另一端与电气锁的正极相接，电气锁的负极并接在负极并接线路上。本发明通过对配电柜原有灯光显示单元的电路改造，并结合防误系统的配合使用，实现对配电柜的强制性验电操作。

Description

一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置

技术领域

本发明涉及配电柜技术领域，具体来说是一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置。

背景技术

变电站中的配电柜设备在转检修时按相关规范要求，必须进行接地操作，而配电柜(特别是10kV及其以上的配电柜)接地操作前则必须进行验电作业，以保护操作人员的人身安全。

通常，验电作业分为直接验电和间接验电两种方式，其中：直接验电为通过相应电压等级的手持式验电器对检修设备三相(A相、B相、C相)进行分别验电，其验电操作较为繁琐、专业素养要求高；间接验电的方式对于电缆进出线的手车式开关柜等无法直接验电，只能通过观察设备一二次状态变位情况以及设备上的带电显示器指示灯闪灭情况来判断设备是否带电，其存在较大安全隐患。同时，这两种方式均无法解决因人员未按要求验电引起的风险。即在实际应用中，无法使得工作人员进行强制性验电操作。

防误系统为变电站中常用的强制性系统，变电站均安装有防误锁具，其内固化的操作流程使得操作人员必须严格按照设置的流程逻辑进行操作。操作人员正常操作时使用防误电脑钥匙依照事先模拟好的操作步骤逐一解锁操作，若未按次序操作，则电脑钥匙会将此步操作锁定并报警。

现有技术中，也有部分防误厂家提供了相关的强制验电方法和流程逻辑，但其为独立产品结构，实际安装时难以在10kV配电柜内开辟出独立空间进行安装。若在10kV配电柜外部安装虽解决了安装问题，但同时需要对10kV线排进行改造，又不满足电力系统的相关规范要求。

因此，如何设计出一种方便可靠、易于安装维护的针对配电柜进行三相验电的强制性验电设备已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中无法对配电柜设备进行强制性验电操作的缺陷，提供一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置，包括防误锁具和设于10kV配电柜内的10kV线排，所述的防误锁具包括电气锁和与电气锁配合控制的电脑钥匙，所述的10kV线排的A相上安装有电容式支柱传感器A、B相上安装有电容式支柱传感器B、C相上安装有电容式支柱传感器C；

10kV配电柜的柜体上安装有带电显示单元，带电显示单元包括灯光显示器A、灯光显示器B和灯光显示器C，电容式支柱传感器A的L端与灯光显示器A的正极相接，电容式支柱传感器B的L端与灯光显示器B的正极相接，电容式支柱传感器C的L端与灯光显示器C的正极相接，灯光显示器A的负极、灯光显示器B的负极和灯光显示器C的负极并接形成负极并接线路，电容式支柱传感器A的N端、电容式支柱传感器B的N端和电容式支柱传感器C的N端均并接在负极并接线路上，

还包括验电电路A、验电电路B和验电电路C，验电电路A、验电电路B和验电电路C三者电路结构相同，验电电路A的首端并接在灯光显示器A的正极上，验电电路B的首端并接在灯光显示器B的正极上，验电电路C的首端并接在灯光显示器C的正极上，验电电路A的末端、验电电路B的末端和验电电路C的末端均并接在限流电阻上的一端，限流电阻的另一端与电气锁的正极相接，电气锁的负极并接在负极并接线路上；

所述的验电电路A包括开关二极管，开关二极管的正极并接在灯光显示器A的正极上，开关二极管的负极串接限压电阻后并接在限流电阻上。

还包括自检电路，所述的自检电路包括自检开关，自检开关并接在电气锁上，验电电路A的开关二极管与限压电阻之间串接有自检灯珠。

所述的验电电路A还包括熔丝，熔丝一端串接在降压电阻的负极上，熔丝另一端并接在限流电阻上。

所述的自检开关为常开按钮开关。

有益效果

本发明的一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置，与现有技术相比通过对配电柜原有灯光显示单元的电路改造，并结合防误系统的配合使用，实现对配电柜的强制性验电操作。通过在灯光显示器上并接验电电路的设计，不仅实现验电操作，且不改变配电柜内的原有结构设计，符合电力设备相关规范要求。本发明能够一次性对三相线路进行同步验电，节省了验电流程，具有方便可靠、易于安装维护的特点。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图；

其中，1-10kV线排、2-电气锁、3-电脑钥匙、4-电容式支柱传感器A、5-电容式支柱传感器B、6-电容式支柱传感器C、7-灯光显示器A、8-灯光显示器B、9-灯光显示器C、10-限流电阻、11-降压电阻、12-开关二极管、13-熔丝、14-自检开关、15-自检灯珠。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本发明所述的一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置，包括防误锁具和设于10kV配电柜内的10kV线排1。10kV线排1位于柜体内，其分为A相、B相和C相。

防误锁具为变电站的常用设备，其包括电气锁2和与电气锁2配合控制的电脑钥匙3。防误锁具的电气锁在现有技术中串联安装在开关手动分合闸的二次电气回路中，正常情况下电气锁两个触头断开，使开关手动分合闸回路增加一个断开点，从而防止人员误按分合闸按钮操作开关。

电气锁2包含一个锁芯与两个电极接入端，锁芯主要是为电脑钥匙3判断此锁具是否为当前操作步骤的设备。当条件符合，电气锁2两电极通过电脑钥匙3导通。当电气锁2安装在开关控制回路中，此电气锁2与电脑钥匙3起到控制开关分合作用；当电气锁2安装在验电回路中，此电气锁2与电脑钥匙起3起到验证电路是否带电作用。在电气锁2与电脑钥匙3起到控制开关分合作用的实际应用中，当需要手动操作开关时，将一把经过防误程序授权的解锁钥匙(电脑钥匙3)插入电气锁中，此时电脑钥匙3还没有将电气锁的两个触头导通。当电脑钥匙3插入电气锁2后，会检测此电气锁2与当前操作的步骤是否匹配。如果匹配，则将电气锁2两端导通，否则停止当前操作并报警。当插入电气锁2的电脑钥匙3把电气锁2导通后，工作人员就能够通过分合闸按钮对开关进行分合闸操作。分合闸操作时会有一个操作电流，此电流通过电气锁2流过电脑钥匙3，当电脑钥匙3检测到电流通过后，给出操作完成提示，并弹出下一个操作内容。

基于此原理，在电气锁2与电脑钥匙起3到验证电路是否带电的应用中，只需按传统的方法进行相反的逻辑判断设计(在开关控制回路中当电脑钥匙检测到有电流通过时会提示操作完成并弹出下一步操作内容，但在验电回路中当电脑钥匙检测到有电流通过时会拒绝下一步操作，也就是说在验电回路中电脑钥匙检测到电流后的逻辑判断与开关控制回路相反)。

即当需要验电时，将一把经过防误程序授权的解锁钥匙(电脑钥匙3)插入验电回路的电气锁中，此时电脑钥匙3还没有将电气锁的两个触头导通。当电脑钥匙3插入电气锁2后，会检测此电气锁2与当前操作的步骤是否匹配。如果匹配，则将电气锁2两端导通，否则停止当前操作并报警。当插入电气锁2的电脑钥匙3把电气锁2导通后，电脑钥匙3检测到没有电流通过后，给出验电完成提示，并弹出下一个操作内容。当插入电气锁2的电脑钥匙3把电气锁2导通后，电脑钥匙3检测到电流通过后则会停止当前操作并报警，从而实现对配电柜的强制性验电操作。

10kV线排1的A相上按现有技术的方式安装有电容式支柱传感器A4、B相上安装有电容式支柱传感器B5、C相上安装有电容式支柱传感器C6，电容式支柱传感器A4、电容式支柱传感器B5和电容式支柱传感器C6作为单相传感器，其输出电压U_LN为传感器L端与N端之间的电压，而不同型号传感器的输出电压均在50V～70V之间，以将原10kV的电压(10kV线排1上的电压)转为50V～70V之间的电压。

现有的10kV配电柜的柜体上安装有带电显示单元，带电显示单元包括灯光显示器A7、灯光显示器B8和灯光显示器C9，分别用于显示10kV线排1的A相、B相和C相的带电状态。电容式支柱传感器A4的L端与灯光显示器A7的正极相接，电容式支柱传感器B5的L端与灯光显示器B8的正极相接，电容式支柱传感器C6的L端与灯光显示器C9的正极相接，灯光显示器A7的负极、灯光显示器B8的负极和灯光显示器C9的负极并接形成负极并接线路，同时，电容式支柱传感器A4的N端、电容式支柱传感器B5的N端和电容式支柱传感器C6的N端均并接在负极并接线路上。带电显示单元通过导线，将传感器输出电压U_LN加在灯光显示器A7、灯光显示器B8和灯光显示器C9上，当10kV线排1的A相有电则灯光显示器A7亮、无电则灯光显示器A7灯灭，灯光显示器B8和灯光显示器C9与此同理。

在此，本发明则巧妙地利用变电站的防误锁具，并结合配电柜原有的带电显示单元，使防误锁具能够满足目标要求(不在柜体内加设部件、不改变柜体内的电路结构)的验电功能。

变电站均安装防误锁具，操作人员正常操作时使用防误电脑钥匙依照事先模拟好的操作步骤逐一解锁操作，若未按次序操作，则电脑钥匙会将此步操作锁定并报警。我们利用电脑钥匙可按现有技术的逻辑方法检测操作次序并逐一授权操作，同时对带电显示单元进行改装，将带电显示单元的二次电压端子引出再加以验电电路，不改变配电柜柜体内的电路结构，只在柜体上的带电显示单元进行引接(现有的部分柜体的柜门上的带电显示单元拥有多个引接插口，此结构的引接更加容易)，方便地完成强制验电功能。

验电电路A、验电电路B和验电电路C均用于验电使用，验电电路A、验电电路B和验电电路C三者电路结构相同。验电电路A用于10kV线排1中A相的验电，验电电路A的首端并接在灯光显示器A7的正极上。验电电路B用于10kV线排1中B相的验电，验电电路B的首端并接在灯光显示器B8的正极上。验电电路C用于10kV线排1中C相的验电，验电电路C的首端并接在灯光显示器C9的正极上。在此针对验电电路A的电路连接结构进行阐述，验电电路A包括开关二极管12，开关二极管12的正极并接在灯光显示器A7的正极上，开关二极管12的负极并接在限流电阻10上。

在此选用开关二极管，其在电路中出现反向电压时能够极为快速地处于“分断”状态，反向击穿电压相对也高，泄漏电流相对于其它二极管也小，另外其寿命也相对其它二极管较长。由于开关二极管具有单向导通的特性，将开关二极管设计为验电电路，不会引起电容式支柱传感器A4的L端与电容式支柱传感器B5的L端之间、电容式支柱传感器A4的L端与电容式支柱传感器C6的L端之间或电容式支柱传感器B5的L端与电容式支柱传感器C6的L端之间的短路。即利用开关二极管的单向导通性将传感器输出的50V～70V电压引出，从而再利用电气锁2和电脑钥匙3进行强制验电。

验电电路A的末端、验电电路B的末端和验电电路C的末端均并接在限流电阻10上的一端，限流电阻10的另一端与电气锁2的正极相接，电气锁2的负极并接在负极并接线路上，即电气锁2的负极、灯光显示器A7的负极、灯光显示器B8的负极、灯光显示器C9的负极、电容式支柱传感器A4的N端、电容式支柱传感器B5的N端、电容式支柱传感器C6的N端均进行并接。

在此，限流电阻10的作用是当使用电脑钥匙3对电气锁2验电导通时，通过限流电阻10控制验电电流的大小，以防止引起电容式支柱传感器A4的L极与N极、电容式支柱传感器B5的L极与N极或电容式支柱传感器C6的L极与N极之间短路。在实际应用中，若电容式支柱传感器A4、电容式支柱传感器B5或电容式支柱传感器C6之间短路，则无法明确显示10kV线排1的A相、B相和C相的带电状态，则会带来更大的安全隐患。

为了进一步的降低开关二极管12的工作电压，可以设定开关二极管12的反向击穿电压应大于单相传感器输出电压的倍(1.732*ULN，ULN在50V～70V之间)，使得开关二极管12能够承受传感器输出的50V～70V电压。

实际使用中可能出现因验电电路板的体积限制必须采用微型或小型二极管(反向击穿电压小于两个传感器的L端之间电压的二极管)，此种情况下则需串联一个限压电阻11才能保证二极管两端的反向电压不大于击穿电压。限压电阻对操作过电压保护作用如下，当开关在分合闸时会10kV线路会有一个操作过电压产生，限压电阻11(串联分压原理)保证了施加在二极管上的操作过电压不大于反向击穿电压。降压电阻11的一端与开关二极管12的负极串接，降压电阻11的另一端并接在限流电阻10上。通过降压电阻11电阻值的调节作用，使限压电阻11保证了二极管两端的反向电压不大于击穿电压。同理，验电电路B和验电电路C上也可以加装降压电阻11。

当10kV线路受雷电行波及高频谐波影响时降压电阻11会对二极管起到一定的保护作用，但在极端情况下依靠降压电阻11是不能对二极管100％可靠保护，为了进一步防止电容式支柱传感器A4、电容式支柱传感器B5或电容式支柱传感器C6之间短路，还可以在验电电路A上加装熔丝13，以使得当二极管出现击穿后通过熔丝熔断保证了传感器不会短路。熔丝13一端串接在降压电阻11的负极上，熔丝13另一端并接在限流电阻10上。熔丝13在开关二极管出现击穿后，能够熔断，防止短路出现。同理，验电电路B和验电电路C上也可以加装熔丝13。

为了直观地检查验电电路是否正常工作，则可以使用自检电路。验电电路A的开关二极管12与限压电阻11之间串接有自检灯珠15，同理，在验电电路B和验电电路C的相应位置也可以串接自检灯珠15，三个自检灯珠15(发光二极管)以不同颜色进行区分即可。自检电路包括自检开关14，自检开关14并接在电气锁2上，自检开关14最好为常开按钮开关。常开按钮在按下按钮时，内部节点导通，松开按钮时内部节点分断。常开按钮是用来模拟电脑钥匙插入，当常开按钮按下，电流分别从A、B、C相验电电路流回相应单相传感器的N极，于是自检灯珠就会发光。如果验电回路中有二极管击穿则熔丝必然熔断，在测试过程中就会有一相测试灯珠不发光现象，工作人员就会根据测试灯珠发光情况进一步判断故障。

在实际使用时，当进行配电柜的改造时，工作人员将配电柜的柜门打开，直接从柜门上的带电显示单元中灯光显示器A7、灯光显示器B8和灯光显示器C9上分别并接上验电电路A、验电电路B和验电电路C，再将验电电路A、验电电路B和验电电路C并接限流电阻10后接入电气锁2，电气锁2再接入带电显示单元。由于验电电路A、验电电路B和验电电路C只是电阻、开关二极管、熔丝的串联结构，因此，还可以设计一个简单盒体结构将其安装在内，留出相应的引线接口即可，这样更加便于实际安装使用。当配电柜进行接地操作前的验电作业时，工作人员按照电脑钥匙3已有的逻辑顺序进行操作，由于电脑钥匙3内已按传统的逻辑顺序设计了验电步骤，使得工作人员必须要将电脑钥匙3插在电气锁2上完成验电作业才能进行下一步操作。若10kV线排1中A相、B相、C相均不带电，则电气锁2不传导电压，电脑钥匙3收不到电压信号，则验电通过；若10kV线排1中A相、B相、C相中某一相带电，则电脑钥匙3收到电压信号，电脑钥匙3则判定验电失败，发出报警信号，以实现强制验电的作用。

本发明利用电脑钥匙3可检测操作次序并逐一授权操作的原理，将带电显示单元的二次电压端子引出再加以验电电路，完成强制验电的功能。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置，包括防误锁具和设于10kV配电柜内的10kV线排(1)，所述的防误锁具包括电气锁(2)和与电气锁(2)配合控制的电脑钥匙(3)，所述的10kV线排(1)的A相上安装有电容式支柱传感器A(4)、B相上安装有电容式支柱传感器B(5)、C相上安装有电容式支柱传感器C(6)；

10kV配电柜的柜体上安装有带电显示单元，带电显示单元包括灯光显示器A(7)、灯光显示器B(8)和灯光显示器C(9)，电容式支柱传感器A(4)的L端与灯光显示器A(7)的正极相接，电容式支柱传感器B(5)的L端与灯光显示器B(8)的正极相接，电容式支柱传感器C(6)的L端与灯光显示器C(9)的正极相接，灯光显示器A(7)的负极、灯光显示器B(8)的负极和灯光显示器C(9)的负极并接形成负极并接线路，电容式支柱传感器A(4)的N端、电容式支柱传感器B(5)的N端和电容式支柱传感器C(6)的N端均并接在负极并接线路上，其特征在于：

还包括验电电路A、验电电路B和验电电路C，验电电路A、验电电路B和验电电路C三者电路结构相同，验电电路A的首端并接在灯光显示器A(7)的正极上，验电电路B的首端并接在灯光显示器B(8)的正极上，验电电路C的首端并接在灯光显示器C(9)的正极上，验电电路A的末端、验电电路B的末端和验电电路C的末端均并接在限流电阻(10)上的一端，限流电阻(10)的另一端与电气锁(2)的正极相接，电气锁(2)的负极并接在负极并接线路上；

所述的验电电路A包括开关二极管(12)，开关二极管(12)的正极并接在灯光显示器A(7)的正极上，开关二极管(12)的负极串接限压电阻(11)后并接在限流电阻(10)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置，其特征在于：还包括自检电路，所述的自检电路包括自检开关(14)，自检开关(14)并接在电气锁(2)上，验电电路A的开关二极管(12)与限压电阻(11)之间串接有自检灯珠(15)。

3.根据权利要求1所述的一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置，其特征在于：所述的验电电路A还包括熔丝(13)，熔丝(13)一端串接在降压电阻(11)的负极上，熔丝(13)另一端并接在限流电阻(10)上。

4.根据权利要求2所述的一种用于10kV配电柜的三相同步验电装置，其特征在于：所述的自检开关(14)为常开按钮开关。