CN212275837U - 高压交流验电装置及接地装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高压交流验电装置及接地装置。其中，高压交流验电装置包括：控制器、电压传感器和变流器。变流器与控制器连接；电压传感器设置在接地刀闸上，通过接地刀闸与接触网电连接，电压传感器包括电阻器，电阻器设置在高压绝缘子的内部，电阻器的高压端通过接地刀闸与接触网连接，电阻器的低压端与变流器连接。电压传感器通过电阻器将采集到的接触网的实时电压转换为弱电流信号，并通过变流器将弱电流信号进行隔离变换，隔离变换后的电流信号送入控制器，以进行电压采集和验电计算。本实用新型解决了现有技术中高压验电接地设备不安全、效率低以及可靠性差的问题。

Description

高压交流验电装置及接地装置

技术领域

本实用新型涉及刀闸设备领域，具体而言，涉及一种高压交流验电装置及接地装置。

背景技术

高铁的接触网通常为交流27.5KV电压，属于高压电。检修人员在进行高铁接触网检修时，需要将电源隔离开关分闸，验电无电并进行接触网接地操作后，才能进行检修。目前，传统的27.5KV的高压交流接触网的验电接地方式是：在电源隔离刀闸分闸后，检修人员采用高压验电设备对接触网进行验电，当验电无电后，通过人工挂接地线或者采用机械设备作为辅助挂接地线，实现验电接地过程。该过程具有以下几个问题：

1、高压验电设备需要检修人员在每次的检修工作时，拿到检修现场进行操作，验电结束后再拆卸设备。整个过程繁琐，且效率低下。尤其是当验电设备较重时，且高压接触网较高，对检修人员的验电操作存在一定的体力考验。

2、通过人工的方式对高压电进行验电操作，对检修人员存在较大的安全隐患，检修人员心理上也存在一定恐惧感。尤其是在雨雪天气里进行高压接触网人工验电，更是存在较大的安全隐患。

3、通过人工挂接地线，效率很低。尤其是在铁路电气化设计不断发展的今天，更是提出实现自动化的要求。目前采用机械设备辅助挂接此类高压接地线实现了一定的自动化，但是也存在一定的问题。首先，机械设备比较大，需要较大的空间对其进行安装。其次，机械设备用接地杆与接触网进行搭接接触实现接地，可靠性较差。一旦接触网受到外界风力或者雨雪等自然因素影响出现位置偏差，接地杆与接触网的搭接接触会存在一定的问题；最后，由于机械设备单靠接地杆与接触网直接搭接接触实现接地，二者接触的夹紧力很小，一旦出现电源隔离刀闸误合闸导致短路故障的情况，该接地回路会直接熔断烧毁，接触网失去接地保护，对检修人员的人身安全造成隐患。

因此，现有技术中存在高压验电设备不安全、效率低以及可靠性差的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种高压交流验电装置及接地装置，以解决现有技术中高压验电设备不安全、效率低以及可靠性差的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种高压交流验电装置，包括：控制器；电压传感器，所述电压传感器设置在接地刀闸上，通过所述接地刀闸与接触网电连接；所述电压传感器包括电阻器，所述电阻器设置在高压绝缘子的内部；变流器，所述变流器与所述控制器连接；所述电阻器的高压端通过所述接地刀闸与接触网连接，所述电阻器的低压端与所述变流器连接；所述电压传感器通过所述电阻器将采集到的接触网的实时电压转换为弱电流信号，并通过所述变流器将所述弱电流信号进行隔离变换，隔离变换后的电流信号送入所述控制器，以进行电压采集和验电计算。

进一步地，所述电压传感器包括多个所述电阻器，各所述电阻器彼此独立且均与所述变流器电连接，以使多个所述电阻器的电压采集结果互为对照。

进一步地，所述变流器包括多个电流变换器；所述电流变换器的数量与所述电阻器的数量对应；各所述电流变换器彼此独立，且一端与对应的所述电阻器电连接，另一端与所述控制器电连接，以形成多组验电通道。

进一步地，所述电压传感器还包括输出限压回路，所述输出限压回路与所述电阻器串联且设置在所述电阻器靠近接地端的一侧，与所述变流器并联。

进一步地，所述多个电阻器均设置在同一个所述高压绝缘子内部。

进一步地，所述高压交流验电装置还包括操作后台，所述操作后台与所述控制器连接以远程控制所述控制器。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种接地装置，包括：上述的高压交流验电装置；刀闸机构，所述刀闸机构通过接触网引线与接触网连接；所述高压交流验电装置与所述刀闸机构电连接，能够通过所述控制器采集所述刀闸机构的接地状态和控制所述刀闸机构的分合闸操作；所述高压交流验电装置还通过所述刀闸机构与接触网电连接，用于将所述接触网的实时电压转换为弱电流信号，并根据所述弱电流信号计算出所述接触网的实时电压；当所述控制器接收到对所述刀闸机构的合闸指令，且在所述接触网的实时电压小于预设的验电阈值时，所述控制器解除对所述刀闸机构的合闸回路的闭锁，所述刀闸机构能够在所述控制器的控制下进行合闸操作。

进一步地，刀闸机构包括：接地刀闸，接地刀闸上设有接触网引线端子，所述接触网引线连接在所述接触网引线端子与所述接触网之间；传动杆；刀闸机构箱，刀闸机构箱通过传动杆与接地刀闸连接，以控制接地刀闸进行分合闸操作，高压交流验电装置的控制器与刀闸机构箱连接并通过控制刀闸机构箱控制接地刀闸。

进一步地，接地刀闸与所述刀闸机构箱以预定的安全距离分开设置，并通过所述传动杆连接。

应用本实用新型的技术方案，本申请中的高压交流验电装置包括控制器、电压传感器和变流器。变流器与控制器连接；电压传感器设置在接地刀闸上，通过接地刀闸与接触网电连接，电压传感器包括电阻器，电阻器设置在高压绝缘子的内部，电阻器的高压端通过接地刀闸与接触网连接，电阻器的低压端与变流器连接。电压传感器通过电阻器将采集到的接触网的实时电压转换为弱电流信号，并通过变流器将弱电流信号进行隔离变换，隔离变换后的电流信号送入控制器，以进行电压采集和验电计算。本申请中的高压交流验电装置有效提高了高压接触网的验电安全性和可靠性。

使用上述结构的接地装置，当需要进行验电并对接地刀闸进行合闸操作时，电压传感器能够通过接触网引线对接触网进行电压采集。并且，控制器能够对电压传感器所获取的弱电流信号进行验电判断，当验电的电压小于验电阈值时，控制器能够解除对接地刀闸合闸回路的闭锁，并控制接地刀闸进行合闸操作。因此，整个验电以及接地刀闸的合闸操作能够通过本申请中的接地装置完成，从而不再需要操作人员进行手动验电操作，仅需要通过操作后台控制控制器进行远程操作即可。因此，本申请中的接地装置有效地解决了现有技术中高压验电设备不安全、效率低以及可靠性差的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一个具体实施例的接地装置的结构示意图；

图2示出了图1中的接地装置的接地刀闸的接地刀闸、电阻器以及变流器的位置关系示意图；

图3示出了本申请中高压交流验电装置的控制器与电压传感器的电路连接关系示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、控制器；20、电压传感器；21、电阻器；22、变流器；30、接触网引线；40、接地刀闸；41、高压绝缘子；43、刀闸机构箱；44、传动杆；50、接触网。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中高压验电设备不安全、效率低以及可靠性差的问题，本申请提供了一种高压交流验电装置及接地装置。

本申请中的高压交流验电装置包括控制器10、电压传感器20、变流器22。电压传感器20设置在接地刀闸40上，通过接地刀闸40与接触网50电连接，具体地，接地刀闸和接触网之间设有接触网引线30，接触网引线30的一端与接触网50连接，接触网引线30的另一端与接地刀闸40连接，且电压传感器20通过接地刀闸40与接触网引线30电导通。

具体地，电压传感器20通过接触网引线30将接触网50的实际电压转换为弱电流信号。

具体地，电压传感器20包括电阻器21。电阻器21设置在高压绝缘子41的内部，电阻器21的高压端通过接地刀闸40与接触网50连接，电阻器21的低压端与变流器22连接，电压传感器20将接触网50的实时电压转换为弱电流信号；变流器22与控制器10连接，变流器22能够将所述弱电流信号进行隔离变换，并将隔离变换后的电流信号送入控制器10，以进行电压采集和验电计算。通过设置电阻器21，可以保证电阻器21与接触网引线30电连接的一端接入的为高电压，而电阻器21与变流器22连接的一端电阻器21则会输出低电压。

可选地，电压传感器20包括为多个电阻器21，各个电阻器21彼此独立且均与变流器22电连接，以使多个电阻器21的电压采集结果互为对照。变流器22包括多个电流变换器；其中，电流变换器的数量与电阻器21的数量对应；各电流变换器彼此独立，且一端与对应的电阻器21电连接，另一端与控制器10电连接，以形成多组验电通道。通过这样设置，控制器10能够通过对不同的电阻器21的验电结果进行对比，并确定验电结果，从而保证高压交流验电装置能够更加准确的进行验电。电压传感器20还包括输出限压回路，输出限压回路与电阻器21串联且设置在电阻器21靠近接地端的一侧，还与变流器22并联。通过这样设置，可以有效地避免电阻器21和变流器22连接的一端出现高电压，从而能够对控制器设备及检修人员进行保护。

具体地，不同的电阻器21均设置在同一个高压绝缘子41内部。通过这样设置，可以使不同的电阻器21之间的测量条件相同，从而能够有效地减少不同的电阻器21之间的测量误差，进而使得高压交流验电装置的测量结果更加准确。

在本申请的一个具体实施例中，电压传感器20将接触网的交流高压转换为小电流，接入控制器的验电通道，实现电压测量和验电逻辑判断。电压传感器20中的电阻器21内置在户外高压绝缘子41内，并与接触网的引线端子通过绝缘子本体和接地刀闸40的静触头导通，实现电阻器21的高压端接入接触网。电阻器21是一种容积较小的元器件，便于内嵌于高压绝缘子41本体内。电压传感器20内部具有输出限压回路，使得弱电输出端不会产生高电压。电阻器21的低压端通过引线接入变流器22，将接触网电压转换为弱电流，采用电流的验电方式，抗干扰能力强，可靠性高。变流器22将弱电流进行隔离变换，隔离后的电流送入控制器实现电压采集和验电。其中变流器22作为一个电器元件模块，安装在高压交流接地刀闸40上靠近绝缘子的位置，并且电阻器21采用冗余设置，一个绝缘子内置两组独立电阻，两组电阻器21+两组变流器22+控制器10的双路验电通道实现了验电回路的冗余配置，通过两路验电通道验电结果U1和U2的相互对比判断，确保验电结果的准确性，提高了验电可靠性，并实现了验电通道的自检。

最终，控制器10根据最终验电的结果判断是否带电，从而控制接地刀闸40是否能够合闸，目的是为了防止接触网带电接地。此验电方案实现了实时在线验电，从而避免了传统的验电器验电，确保检修人员的安全且提高了工作效率以及验电的可靠性。

在本申请中，高压交流验电装置还包括操作后台，操作后台与控制器10信号连接以远程控制控制器10，具体地，操作后台与控制器可以通过光纤或以太网电口连接。

需要说明的是，如图1至图3所示，本申请中的接地装置包括上述的高压交流验电装置和刀闸机构，能够通过控制器10采集刀闸机构的接地状态和控制刀闸机构的分合闸操作。刀闸机构通过接触网引线30与接触网50连接；高压交流验电装置与刀闸机构电连接；高压交流验电装置还通过刀闸机构与接触网50电连接，用于将接触网50的实时电压转换为弱电流信号，并根据弱电流信号计算出接触网50的实时电压；当控制器10接收到对刀闸机构的合闸指令，且在接触网50的实时电压小于预设的验电阈值时，控制器10解除对刀闸机构的合闸回路的闭锁，刀闸机构能够在控制器10的控制下进行合闸操作。

具体地，刀闸机构包括接地刀闸40、传动杆44和刀闸机构箱43。接地刀闸上设有接触网引线端子，通过接触网引线端子与接触网50电连接；刀闸机构箱43通过传动杆44与接地刀闸40连接，以控制接地刀闸40进行分合闸操作，高压交流验电装置的控制器10与刀闸机构箱43连接并通过控制刀闸机构箱43控制接地刀闸40。

可选地，接地刀闸40与刀闸机构箱43以预设的安全距离分开设置，且通过传动杆44连接。

在本申请的一个具体实施例中刀闸机构箱43具有电动和手动操作功能，刀闸机构箱43安装在接地刀闸40的下方，安装高度符合预设的安全距离。刀闸机构箱43主要包括电机、齿轮传动减速装置、转动轴等机构。通过电机转动，带动转动轴运动。转动轴与传动杆44之间通过连杆机构将转动轴的圆周转动转换为传动杆44上下运动。传动杆44与接地刀闸40之间同样通过连杆连接，从而实现接地刀闸40的分合闸运动控制。控制器10用于采集接地刀闸40的分合闸信号并控制刀闸机构箱43的运动。控制器10的面板具有遥控闭锁设备，实现远方和就地操作防误闭锁。整个操作过程，检修人员只需要在控制器10上进行操作，即可实现验电、控制接地刀闸40分合闸的过程。由于控制器10为220V或者110V低压电，检修人员无需面对高压电，对其人身安全有保障。

还需要指出的是，接地刀闸40通过刀闸机构箱43内的机构运动，带动刀闸驱动杆上下运动，从而实现接地刀闸40动触头的分合闸。接地刀闸40合闸到位后，由于接地刀闸40的动触头与静触头之间较大的夹紧力，确保一旦接触网50误合闸或者出现电流短路的情况，刀闸的触头不会被熔断或烧毁。接地刀闸40的动触头为两片式结构，两片动触头之间利用螺栓、弹簧、螺母进行连接。当动触头与静触头接触时，动触头在弹簧等弹性元件的作用下产生弹性变形，从而依靠产生的弹力夹紧静触头。从而更进一步确保检修人员的安全。

本申请中的接触网的验电方法，采用上述的接地装置进行验电操作，接触网的验电方法包括：通过隔离刀闸的分闸操作以将接触网50隔离断电；高压交流验电装置开始验电；根据高压交流验电装置的检测结果，并确定接触网50处于不带电状态时，解除对接地刀闸的合闸回路的闭锁，并控制接地刀闸40合闸。

具体地，高压交流验电装置的电压传感器20通过接地刀闸40、接触网引线30检测接触网50的实际电压，当实际电压小于等于验电阈值时，检测结果为接触网50处于不带电状态；当实际电压大于验电阈值时，检测结果为接触网50处于带电状态，需要重新对接触网50上的隔离刀闸进行分闸操作或进行检修。

具体地，高压交流验电装置的电压传感器20通过接地刀闸40、接触网引线30检测接触网50的实际电压，并将检测结果发送至高压交流验电装置的控制器10，控制器10根据检测结果判断接触网50处于不带电状态时，控制器10解除对接地刀闸的合闸回路的闭锁，并控制接地刀闸40合闸。

使用上述结构的接地装置，当需要进行验电并对接地刀闸40进行合闸操作时，电压传感器20能够通过接触网引线30对接触网50进行验电。并且，控制器10能够对电压传感器所获取的弱电流信号进行验电判断，当验电的电压小于验电阈值时，控制器能够解除对接地刀闸合闸回路的闭锁，并控制接地刀闸进行合闸操作。因此，整个验电以及接地刀闸40的合闸操作能够通过本申请中的接地装置完成，从而不再需要操作人员进行手动验电操作，仅需要通过操作后台控制控制器10进行远程操作即可。因此，本申请中的接地装置有效地解决了现有技术中高压验电设备不安全、效率低以及可靠性差的问题。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、提高了高压接触网的验电、接地的安全性；

2、提高了检修人员的验电接地的工作效率，尤其是接地刀闸的应用提高了接地的可靠性；

3、整套装置安装简便，占用空间小且便于维护，降低了工程的安装、调试和维护的成本。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高压交流验电装置，其特征在于，包括：

控制器(10)；

电压传感器(20)，所述电压传感器(20)设置在接地刀闸(40)上，通过所述接地刀闸(40)与接触网(50)电连接；所述电压传感器(20)包括电阻器(21)，所述电阻器(21)设置在高压绝缘子(41)的内部；

变流器(22)，所述变流器(22)与所述控制器(10)连接；所述电阻器(21)的高压端通过所述接地刀闸(40)与接触网(50)连接，所述电阻器(21)的低压端与所述变流器(22)连接；所述电压传感器(20)通过所述电阻器(21)将采集到的接触网(50)的实时电压转换为弱电流信号，并通过所述变流器(22)将所述弱电流信号进行隔离变换，隔离变换后的电流信号送入所述控制器(10)，以进行电压采集和验电计算。

2.根据权利要求1所述的高压交流验电装置，其特征在于，所述电压传感器(20)包括多个所述电阻器(21)，各所述电阻器(21)彼此独立且均与所述变流器(22)电连接，以使多个所述电阻器(21)的电压采集结果互为对照。

3.根据权利要求2所述的高压交流验电装置，其特征在于，所述变流器(22)包括多个电流变换器；所述电流变换器的数量与所述电阻器(21)的数量对应；各所述电流变换器彼此独立，且一端与对应的所述电阻器(21)电连接，另一端与所述控制器(10)电连接，以形成多组验电通道。

4.根据权利要求2所述的高压交流验电装置，其特征在于，所述电压传感器(20)还包括输出限压回路，所述输出限压回路与所述电阻器(21)串联且设置在所述电阻器(21)靠近接地端的一侧，与所述变流器(22)并联。

5.根据权利要求2所述的高压交流验电装置，其特征在于，所述多个电阻器(21)均设置在同一个所述高压绝缘子(41)内部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的高压交流验电装置，其特征在于，所述高压交流验电装置还包括操作后台，所述操作后台与所述控制器(10)连接以远程控制所述控制器(10)。

7.一种接地装置，其特征在于，包括：

权利要求1至6中任一项所述的高压交流验电装置；

刀闸机构，所述刀闸机构通过接触网引线(30)与接触网(50)连接；

所述高压交流验电装置与所述刀闸机构电连接，能够通过控制器(10)采集所述刀闸机构的接地状态和控制所述刀闸机构的分合闸操作；所述高压交流验电装置还通过所述刀闸机构与所述接触网(50)电连接，用于将所述接触网(50)的实时电压转换为弱电流信号，并根据所述弱电流信号计算出所述接触网(50)的实时电压；

当所述控制器(10)接收到对所述刀闸机构的合闸指令，且在所述接触网(50)的实时电压小于预设的验电阈值时，所述控制器(10)解除对所述刀闸机构的合闸回路的闭锁，所述刀闸机构能够在所述控制器(10)的控制下进行合闸操作。

8.根据权利要求7所述的接地装置，其特征在于，所述刀闸机构包括：

接地刀闸(40)，所述接地刀闸(40)上设有接触网引线端子，所述接触网引线(30)连接在所述接触网引线端子与所述接触网(50)之间；

传动杆(44)；

刀闸机构箱(43)，所述刀闸机构箱(43)通过所述传动杆(44)与所述接地刀闸(40)连接，以控制所述接地刀闸(40)进行分合闸操作，所述高压交流验电装置的控制器(10)与所述刀闸机构箱(43)连接并通过控制所述刀闸机构箱(43)控制所述接地刀闸(40)。

9.根据权利要求8所述的接地装置，其特征在于，所述接地刀闸(40)与所述刀闸机构箱(43)以预定的安全距离分开设置，并通过所述传动杆(44)连接。

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