接触式验电器的技术应用改进研究

谢健豪、严杰峰、刘凯、潘庆生、盖佳麒、蔡金彪、陈宇婷

广东电网有限责任公司佛山供电局 广东佛山 528000

摘要：高压验电器是检测架空线路、电缆线路、高压用电设备是否存在电压的专用电力安全工具，随着电力行业的迅速发展，高压验电器的需求量与日俱增。为提高现场工作安全系数，国内外开展了一些验电器的研究工作，其研究内容多集中在验电器使用过程中存在的问题、操作规范、设备验电的经验技巧、功能改进的探讨等方面，针对作业环境下验电器的研究十分有限，鉴于此，本文从5个方面对接触式验电器的技术应用改进进行探讨。

关键词：接触式验电器；便携性；抗干扰性；灵敏性；可视性；多功能；改进

1抗干扰性改进

验电器容易受相邻部件或者被测部件的电场干扰。另外，验电器的相关企业标准仅涉及工频条件下性能参数的测试，电网中谐波、高频干扰等因素也可能对验电器产生影响。国内外开展的验电器抗干扰相关研究主要以采取屏蔽措施、选择适当验电的部位、改进内部电路为主。有些研究人员结合验电器的工作原理和驱动电路，提出了2层屏蔽的电磁屏蔽设计。选择纯银粉作为金属喷镀材料进行表面薄膜屏蔽，并在验电器内部的电路板(PCB)上增加铜片的厚度，屏蔽电晕放电的高频磁场，经试验验证2层屏蔽的屏蔽效率可达70dB。另一些研究人员提出了在干扰源和受感应设备上插入接地屏蔽板的措施，比较了多种验电器的线路板、制作工艺、元器件以及抗干扰能力，对比发现抗干扰性能好的验电器多采用贴片式元件、通过大面积的印刷板接地抑制干扰，分析表明指示器的数字电路和模拟电路未隔离是验电器动作逻辑受电场干扰的主要原因。还有些研究人员分析了同向干扰电场对验电过程的影响，等效电路图如图l所示。引入同相干扰耦合电容C3模拟被测设备附近同相干扰源的影响，电容分压时，电压与自身电容成反比，同相干扰源耦合电容C3越大，人体等效电容C1上分得的电压越高，从而降低了验电器指示器的电位梯度，使流过验电器对地杂散电容的电流值过小，不足以启动验电器的报警装置。提应选择适当的验电场所，从而减小同相干扰源耦合电容C3以达到减小电场干扰的目的。

2灵敏性改进

验电器在设备较大的表面部位测量时可能无声光报警指示，响应时间延长；而在设备较小的表面部位、设备边缘和35kV及以下等级部位验电反应灵敏。验电器的现场操作环境和标准试验环境存在较大的电场分布差异，启动电流受验电部位梯度的影响，其表现结果是验电器很容易启动造成误报警，进而引起作业人员对设备指示带电情况的误判。针对验电器不灵敏和过灵敏问题的研究，目前主要集中在规范使用方法、控制验电器的启动电压以及改进接触电极等方面。有些研究人员从电场均匀性的角度分析了验电盲的原因。设备面积大或导体周围湿度大时，导体周围的电场分布近似于均匀电场。当验电部位选择在表面积大的导体中间位置时，验电器的轴向电位梯度小，不足以使工作回路启动，即不报警。当验电器移动至设备的尖端、边缘位置时，其电场分布可近似于均匀带电直线的电场分布，电场强度与距离成反比(见图2)。离导线近的地方电势降落较快，电场强大。因此在验电区域附近导线的轴向电位梯度较大，验电器正常启动。提出通过正确使用验电器、将验电器的启动电压值调整到下限值等对策提高验电灵敏性。

3可视性改进

针对可视性的研究主要包括增加数显功能、采用无线通信主从机结构等。有些研究人员在35kV高压验电器的基础上增加数字显示屏，对内部电路进行改进。通过对比分析变压式、分压式、电流式等改进方案的安全性、经济性和可实现性，选用分压式改进方案完成验电器的数显式改造，采用电子软件Multisim模拟验电情况确定串入小电阻的阻值，并在高压实验室实验研究了分压式改进方案的可行性和数显精度。实验表明电压等级在3kV以上时，测量结果相对误差均控制在10％以内，从而可实现数显验电功能。另一些研究人员在现有验电器上增设电压指示功能，采用主从机结构实现数据通信和状态切换。其中，主机安装在绝缘杆头部，增设电压采样回路，负责检测和显示所验设备电压。从机安装在握柄前端，负责接收主机发送的信息和状态，并增设语音播报功能。

4多功能改进

目前针对高压验电器多功能改进方面的研究主要集中在多重功能化和多压级化2个方面。

4.1多重功能化

有些研究人员设计了一种兼有高压验电器和核相器双重功能的电力安全工器具，通过一个大电阻代替电压放大电路并调整滤波回路，改善了验电器集成电路的温漂问题。利用改进后的验电器附加若干电路代替核相棒，并通过红外线传递相位信号，实现了验电、核相双重功能。还有些研究人员设计了一种多功能电气倒闸操作杆，将高压拉闸杆、高压验电器、地线接地棒有机地组装在一起，克服了现有电力工器具过于零散、使用繁琐、管理复杂、误时误工的缺陷。

4.2多压级化

其大多通过内设压级切换盒体或转换开关实现。一些学者在原有的验电器上加装转换电路，调整限流电阻的阻值完成不同压级的测量工作，克服现有验电器只有一个电压等级以及多个验电器携带不便造成工作效率低的弊端。

5便携性改进

高压线路通常采用抽拉式绝缘杆套接指示器验电，即根据测试的电压等级，将相应等级的接触式验电器安装在可伸缩的绝缘杆头部进行测量。在作业过程中，存在以下弊端：(1)不易携带。为使人体与高电压之间形成有效绝缘隔离，要求绝缘杆具有足够的长度。作业时，容易磕碰、跌落。测量时摆幅较大，带来安全隐患。(2)劳动强度大、费时。伸缩操作杆由环氧树脂制成，整体较重。抽拉、回缩时均需一定的劳动强度和操作时间。(3)易损坏。验电器是逐段抽拉式结构，节与节连接处的绝缘杆接口结构薄弱，可能在大风、长期疲劳情况下发生滑脱、卡壳和损坏。针对上述缺陷，一些学者提出用绝缘绳索代替绝缘杆，将抽拉伸缩方式改成转轴缠绕方式，并加工成样品进行试验，取得初步成效。有些研究人员设计了一种升降式绝缘验电器搭载平台，解决了特高压等级下验电器操作杆长度过长、操作难度和劳动强度过大的问题。

6结束语

验电器的准确性对于保障现场工作人员的安全，规范电力行业的安全操作规程具有重要意义。因此为保证其准确性，本文重点阐述了接触式验电器的改进研究，并介绍了新型验电器的研究现状。

参考文献

[1]吴玮昭，许湘粤.10kV声光报警验电器工作原理及其使用的探讨[J].电力系统装备，2019，0(3):106-107.

[2]陈建东，王东鹏，樊道庆，陈涛，董华梁，李昌鑫，余兵.一种非接触式高电压检测装置的设计[J].电子技术（上海），2017，46(5):33-35.

作者简介：

谢健豪（1993-7），男，助理工程师，工学学士，研究方向：计量用户运维；

严杰峰（1985-12），男，工程师，工学学士，研究方向：电力营销计量管理、电力通信技术；

刘凯（1992-04），男，工程师，工学学士，研究方向：电力营销计量管理、电力通信技术；

潘庆生（1976-9），男，工程师，研究方向：电力营销计量管理、电力通信技术；

盖佳麒（1988-03），男，工程师，研究生，研究方向：电力营销计量管理、电力通信技术；

蔡金彪（1990-08），男，工程师，工学学士，研究方向：电力营销计量管理、电力通信技术；

陈宇婷（1994-9），女，助理工程师，工学学士，研究方向配网自动化。