專利名稱：電子式雙信號(hào)告警高壓驗(yàn)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種指示電壓存在的測(cè)量裝置，適合6kv、10kv、35kw、110kv、220kw系列電壓等級(jí)的定性檢測(cè)。
高壓驗(yàn)電器在國(guó)內(nèi)常見的有利用高壓氖管在高壓下放電發(fā)光(其原理與測(cè)試220～380伏電壓的試電筆相同)進(jìn)行驗(yàn)電，結(jié)果因氖管發(fā)光弱(特別是在白天)反差小、發(fā)光部位不直接指向操作者，難以準(zhǔn)確驗(yàn)知線路及設(shè)備是否帶電，而且也無(wú)自校驗(yàn)手段。國(guó)內(nèi)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)的一種高壓回轉(zhuǎn)驗(yàn)電器，是利用帶電體尖端放電產(chǎn)生“電風(fēng)”使直徑不到50mm的葉片組旋轉(zhuǎn)與否來進(jìn)行驗(yàn)電。由于旋轉(zhuǎn)指示葉片體積小，距離遠(yuǎn)則難以看清楚，而且判斷標(biāo)志(葉片)也不能直接指向操作者。該驗(yàn)電器雖有自校功能，但不是與驗(yàn)電裝置同裝于一體，使用不甚方便。至于其他類型切于實(shí)用的高壓驗(yàn)電器，目前尚未發(fā)現(xiàn)。
本實(shí)用新型的目的，在于給高壓輸電線路及變電站的高壓設(shè)備提供一種操作簡(jiǎn)便、告警信號(hào)能直接指向操作者并同時(shí)引起視覺及聽覺響應(yīng)的電子式雙信號(hào)告警高壓驗(yàn)電器，以準(zhǔn)確告知線路及設(shè)備是否帶電，且驗(yàn)電裝置內(nèi)設(shè)有自校驗(yàn)電路，供每次驗(yàn)電前的自校驗(yàn)。
現(xiàn)對(duì)本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想做出說明。當(dāng)高壓線路及設(shè)備帶電時(shí)，其鄰近空間分布著強(qiáng)電場(chǎng)，而場(chǎng)的問題可以用電路的問題來解決。在對(duì)高壓輸電線路及設(shè)備的表面和周圍電場(chǎng)所作計(jì)算的基礎(chǔ)上，利用檢測(cè)電場(chǎng)中非等位面上的兩點(diǎn)間存在著電位差，并能給一特定結(jié)構(gòu)電容充電，以此作為檢測(cè)源，將此被檢測(cè)的電壓進(jìn)行削波、限幅及級(jí)間匹配，做為后面的邏輯門的檢測(cè)電平，當(dāng)此電平達(dá)到及超過某一門限值時(shí)則邏輯電路動(dòng)作，以形成邏輯功能去驅(qū)動(dòng)燈亮及音響而做出響應(yīng)，否則，邏輯電路閉鎖，不能給出燈光及音響告警信號(hào)。驗(yàn)電器功能由電子電路實(shí)現(xiàn)，因此可以方便地在其中設(shè)置自校驗(yàn)電路，以產(chǎn)生相應(yīng)于被測(cè)高壓等級(jí)的模擬信號(hào)，從而可以方便地對(duì)驗(yàn)電器功能正常與否進(jìn)行校測(cè)。本裝置在結(jié)構(gòu)上可以使其燈光及音響直接指向操作者，視覺及聽覺器官易于接受。


圖1～圖3指出了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及電路組成。由圖可知，該驗(yàn)電裝置包括外殼(1)、底座(2)、探鉤(3)、螺母(4)、彈簧(5)等，在外殼(1)的內(nèi)部固定有一塊安裝電子電路元器件的印刷電路板(6)，底座(2)上有揚(yáng)聲器Y、發(fā)光二極管D7、D9、自校按鍵K和電池盒(8)，安裝在印刷電路板(6)上的電子電路由高壓檢測(cè)及處理電路(9)、電平門電路(10)、邏輯控制電路(11)、信號(hào)告警電路(12)及自校驗(yàn)電路(13)所組成。考慮到被驗(yàn)電的電壓等級(jí)很寬，我國(guó)一般為6kv、10kv、35kv、66kv、110kv、220kv，用同一種高壓檢測(cè)及處理電路、自校驗(yàn)電路不能完全覆蓋，為解決此問題，根據(jù)對(duì)高壓輸電線路表面最大場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算，宜將上述電壓等級(jí)分為兩個(gè)系列檔次，即以6kv、10kv、35kv為第一系列檔次，以66kv、110kv、220kv為第二系列檔次。于是可將上述兩個(gè)系列檔次的驗(yàn)電器，分別采用不同的高壓檢測(cè)及處理電路(9)和不同的自校驗(yàn)電路(13)，以適應(yīng)測(cè)試電壓等級(jí)范圍太寬的需要。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1是本實(shí)用新型的一種具體結(jié)構(gòu)及其部分縱向剖視圖。
圖2是所述第一系列檔次的6kv、10kv、35kv高壓驗(yàn)電器的印刷電路板(6)上安裝的電子電路的原理圖。
圖3是所述第二系列檔次的66kv、110kv、220kv高壓驗(yàn)電器的印刷電路板(6)上安裝的電子電路的原理圖。
由圖1～圖3可知，驗(yàn)電前，在高壓驗(yàn)電器底座(2)的電池盒(8)中裝入9V層迭電池E，并將探鉤(3)旋入外殼(1)頂部的螺母(4)，在底座(2)的操作桿連孔(7)上連上符合驗(yàn)電等級(jí)的操作桿，操作員按有關(guān)規(guī)程要求將探鉤(3)伸向并接觸被檢測(cè)的高壓線路和設(shè)備，即可進(jìn)行驗(yàn)電。因探鉤(3)是通過螺母(4)與殼體(1)內(nèi)的彈簧(5)相連接，螺母(4)、彈簧(5)以及印刷電路板(6)的印刷導(dǎo)線等與印刷電路板公共地端共同構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)電容C1，該電容在驗(yàn)電時(shí)處于強(qiáng)電場(chǎng)的不同等位面上而被電場(chǎng)充電。因C1電容量很小，很快被充滿電，所充電壓為一個(gè)比例于被測(cè)電壓等級(jí)的電壓。充電結(jié)構(gòu)電容C1的一個(gè)極板被接到高壓檢測(cè)及處理電路(9)的輸入端，所以C1的充電電壓就是該電路(9)輸入端的輸入信號(hào)電壓。
如前所述的第一系列和第二系列兩個(gè)檔次的高壓驗(yàn)電器，其結(jié)構(gòu)電容C1的容量因電容結(jié)構(gòu)不同而不同，這是由于兩個(gè)系列檔次的場(chǎng)強(qiáng)不同而必須的。調(diào)節(jié)印刷電路板(6)與彈簧(5)連接處的印制導(dǎo)線與印刷電路板公共地端的距離，即可改變?cè)撾娙軨1的容量。據(jù)計(jì)算及實(shí)裝表明，上述距離，第一系列檔次的以20mm及第二系列檔次的以小于5mm為宜。
第一系列檔次的高壓驗(yàn)電器，其結(jié)構(gòu)電容C1的充電電壓輸入到高壓檢測(cè)及處理電路(9)的輸入端(參見圖2)，經(jīng)電容C2耦合進(jìn)入到由晶體管T1、T2及電阻R1、R2、R3、R4組成的兩級(jí)直接耦合負(fù)反饋放大器，放大后的信號(hào)經(jīng)電容C3耦合進(jìn)入由晶體管T3及電阻R5、R6組成的射極跟隨器，通過其阻抗匹配和功率放大，再經(jīng)電容C4耦合，由二極管D1、D2進(jìn)行倍壓檢波，R7為檢波負(fù)載電阻，C5為濾波電容，最后經(jīng)電阻R8輸出的直流電壓即比例于被測(cè)的電壓等級(jí)，此直流電壓送電平門電路(10)作為電平門的“開門”信號(hào)。
第二系列檔次的高壓驗(yàn)電器，其結(jié)構(gòu)電容C1上的充電電壓輸入到高壓檢測(cè)及處理電路(9)的輸入端(參見圖3)，經(jīng)電容C2、電阻R1耦合分壓，又經(jīng)電阻R2、R3及二極管D2、D3兩級(jí)削波和限幅，再經(jīng)晶體管T2、T3和電阻R4進(jìn)行阻抗匹配及電流放大后，送二極管D4檢波，電阻R7為檢波負(fù)載電阻，電容C5為濾波電容，最后得到一個(gè)大于4伏的直流電平，經(jīng)電阻R8送電平門電路(10)作為電平門的“開門”信號(hào)。
電平門電路(10)主要由一塊雙輸入端四與非門CMOS集成電路IC1及一些阻容元件組成(參見圖2及圖3)。圖2中的電阻R10、R9及穩(wěn)壓管D5、D6構(gòu)成兩級(jí)電源穩(wěn)壓，圖3中的電阻R9及穩(wěn)壓管D6構(gòu)成一級(jí)電源穩(wěn)壓。圖中左邊的兩級(jí)與非門(14)、(15)與阻容元件R11、R12、C7組成環(huán)形振蕩器，其振蕩頻率約1～2周，回授門的一個(gè)輸入端受控于高壓檢測(cè)及處理電路(9)的“開門”信號(hào)，在高壓驗(yàn)電器的非檢測(cè)狀態(tài)是閉鎖的，因此振蕩器停振。但一旦輸入電平高于某一值，即超過“1”電平，則由閉鎖轉(zhuǎn)為開啟，振蕩器起振，且從與非門(15)輸出端向邏輯控制電路(11)輸出控制信號(hào)。圖中右邊兩級(jí)與非門(16)、(17)與阻容元件R13、R14、C8組成的環(huán)形振蕩器，加電源即處于振蕩狀態(tài)，其頻率約1千周，亦從與非門(17)輸出端向邏輯控制電路(11)輸出控制信號(hào)。
邏輯控制電路(11)由一塊雙輸入端四與門CMOS集成電路IC2構(gòu)成，四個(gè)與門只使用其中三個(gè)(參見圖2及圖3)。來自前級(jí)的約1千周及1～2周的受控信號(hào)均加到與門(20)，使得這級(jí)與門開啟，輸出一個(gè)重復(fù)頻率為1～2周的1千周斷續(xù)信號(hào)，送下級(jí)信號(hào)告警電路(12)的音響部分；當(dāng)驗(yàn)電器的檢測(cè)信號(hào)使得電平門電路(10)處于“1”電平以下，則與門(20)閉鎖，無(wú)信號(hào)輸出。來自前級(jí)電路(10)的1～2周信號(hào)還加到本級(jí)的與門(18)和(19)，當(dāng)驗(yàn)電器的檢測(cè)信號(hào)使得電平門電路(10)達(dá)到“1”電平，則與門(18)和(19)開啟，并輸出信號(hào)去下級(jí)信號(hào)告警電路(12)，點(diǎn)亮發(fā)光二極管，否則無(wú)信號(hào)輸出。
信號(hào)告警電路(12)包括音響告警和發(fā)光告警兩部分(參見圖2及圖3)。當(dāng)檢測(cè)信號(hào)使電平門電路(10)超過“1”電平，則晶體管T4基極通過電阻R17有重復(fù)頻率為1～2周的1千周斷續(xù)信號(hào)輸入，經(jīng)晶體管T4、T5功率放大后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器Y發(fā)出清脆的斷續(xù)聲響，否則處于無(wú)聲狀態(tài)。發(fā)光告警部分由紅、綠色發(fā)光二極管D7與D9、普通二極管D8、晶體管T6、T7及阻容元件R15、R16、R18、R19、R20、C6、C9組成。當(dāng)驗(yàn)電器的檢測(cè)信號(hào)使電平門電路(10)超過“1”電平，則T6、T7基極有來自上一級(jí)與門(18)、(19)的控制信號(hào)輸入，使得紅、綠發(fā)光二極管D7、D9交替閃亮，否則處于熄滅狀態(tài)。當(dāng)圖中接入C9和D8則綠色發(fā)光二極管D9只有在有檢測(cè)信號(hào)時(shí)閃亮，若不接入這兩個(gè)元件，則D9在加電后即亮，既做為驗(yàn)電和自校的告警，又是電源指示。
對(duì)高壓輸電線路或設(shè)備驗(yàn)電時(shí)，應(yīng)首先對(duì)驗(yàn)電器進(jìn)行自校驗(yàn)，以保證驗(yàn)電工作的安全可靠。此時(shí)按下裝于驗(yàn)電器底座(2)上的自校按鍵K，自校驗(yàn)電路(13)即開始接通電源。
第一系列檔次高壓驗(yàn)電器的自校驗(yàn)電路(13)(參見圖2)，主要是由晶體管T8、偏置電阻R22等組成的功率放大和分壓輸出電路。功率放大管T8的輸入信號(hào)是采用與非門(17)輸出的1千周信號(hào)，通過阻容元件R21、C11引進(jìn)的，其射極輸出信號(hào)經(jīng)電阻R23和R24分壓，再經(jīng)電容C10耦合輸出，送到高壓檢測(cè)及處理電路(9)的輸入端。
第二系列檔次高壓驗(yàn)電器的自校驗(yàn)電器(13)(參見圖3)，主要是由晶體管T8、高頻變壓器B及阻容元件R22、C11、C12等組成的高頻振蕩電路。該振蕩器產(chǎn)生自激振蕩，經(jīng)高頻變壓器B的次級(jí)輸出高壓，再經(jīng)耦合電容C10，將自校驗(yàn)高壓信號(hào)送至高壓檢測(cè)及處理電路(9)的輸入端。
制造這種驗(yàn)電裝置，其外殼(1)采用絕緣性能良好的ABS塑料熱塑成型，在外殼(1)的錐形頂部固定銅質(zhì)的螺母(4)，探鉤(3)通過螺紋旋接在螺母(4)上，探鉤的材料采用易于成型的鋁棒，依使用場(chǎng)合的不同，探鉤也可用直形探棒或者端頭分叉的探叉來取代，彈簧(5)采用鋼絲繞制后鍍鎳，其兩端分別與螺母(4)及印刷電路板(6)牢固連接且要形成良好的電接觸，印刷電路板(6)的板面采用復(fù)銅板，所有晶體管、集成電路、電阻及電容等元器件均可市購(gòu)。印刷電路板(6)通過螺絲固定在底座(2)上，底座與外殼(1)的連接也是采用螺絲固定。電子電路的裝配焊接簡(jiǎn)單，調(diào)試檢驗(yàn)不必特殊儀器。
權(quán)利要求1.一種用于6KV～220KV系列電壓定性檢測(cè)的電子式雙信號(hào)告警高壓驗(yàn)電器，包括外殼(1)和底座(2)，其特征在于，所述外殼(1)的錐形頂部固定一個(gè)螺母(4)，螺母(4)的前方裝有一個(gè)探鉤(3)，螺母(4)的后方固定一個(gè)彈簧(5)，彈簧(5)的另一端固定在外殼(1)內(nèi)的印刷電路板(6)上，該印刷電路板(6)又固定在所述底座(2)上，底座(2)上有揚(yáng)聲器Y、發(fā)光二極管D7與D9、操作桿連孔(7)、自校按鍵K和電池盒(8)，安裝在印刷電路板(6)上的電子電路由高壓檢測(cè)及處理電路(9)、電平門電路(10)、邏輯控制電路(11)、信號(hào)告警電路(12)及自校驗(yàn)電路(13)所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的高壓驗(yàn)電器，其特征在于，當(dāng)所述驗(yàn)電器用于第一系列6kv、10kv、35kv檔次時(shí)，其所述高壓檢測(cè)及處理電路(9)包括充電結(jié)構(gòu)電容C1和耦合電容C2、有晶體管T1與T2的兩級(jí)直接耦合負(fù)反饋放大器、有晶體管T3的射極跟隨器、由二極管D1與D2及阻容元件R7與C5組成的倍壓檢波電路，當(dāng)所述驗(yàn)電器用于第二系列66kv、110kv、220kv檔次時(shí)，其所述高壓檢測(cè)及處理電路(9)包括充電結(jié)構(gòu)電容C1、由阻容元件C2與R1組成的耦合分壓電路、由二極管D2與D3及電阻R2與R3組成的兩級(jí)削波限幅電路、有晶體管T2與T3的阻抗匹配及電流放大電路、由二極管D4及阻容元件R7與C5組成的檢波濾波電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的高壓驗(yàn)電器，其特征在于所述電平門電路(10)包括一塊雙輸入端四與非門CMOS集成電路IC1及阻容元件C7、R11、R12、C8、R13與R14。
4.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的高壓驗(yàn)電器，其特征在于所述邏輯控制電路是由一塊雙輸入端四與門CMOS集成電路IC2構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的高壓驗(yàn)電器，其特征在于所述信號(hào)告警電路(12)包括有晶體管T4與T5及揚(yáng)聲器Y的音響部分、有晶體管T6與T7及發(fā)光二極管D7與D9的發(fā)光告警部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的高壓驗(yàn)電器，其特征在于，當(dāng)所述驗(yàn)電器用于第一系列6kv、10kv、35kv檔次時(shí)，其所述自校驗(yàn)電路(13)包括自校按鍵K及由晶體管T8、阻容元件R21、R22、R23、R24與C11組成的功率放大和分壓輸出電路，當(dāng)所述驗(yàn)電器用于第二系列66kv、110kv、220kv檔次時(shí)，其所述自校驗(yàn)電路包括自校按鍵K及晶體管T8、高頻變壓器B、阻容元件R22、C11與C12所組成的高頻振蕩及高壓輸出電路。
專利摘要電子式雙信號(hào)告警高壓驗(yàn)電器屬于一種指示電壓存在的新型檢測(cè)裝置，它由探鉤、外殼、底座及安裝有電子元器件的印刷電路板等組成，適合6KV、10KV、35KV系列和66KV、110KV、220KV系列電壓等級(jí)的定性檢測(cè)。在給高壓輸電線路及變電站的高壓設(shè)備驗(yàn)電時(shí)，能同時(shí)明顯給出引起人的兩大主要感官響應(yīng)的雙重告警信號(hào)——閃爍的燈光及間斷的音響，且告警信號(hào)直接指向操作者。該裝置內(nèi)部還設(shè)有自校驗(yàn)電路，可以方便地校驗(yàn)本裝置工作是否可靠。
文檔編號(hào)G01R19/155GK2035092SQ8821211
公開日1989年3月29日 申請(qǐng)日期1988年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月2日
發(fā)明者朱上林 申請(qǐng)人:湖南省長(zhǎng)沙電業(yè)局供用電科研所