一种免维护高压验电器的研制

2015-03-14马亚辉周建良姜学宝陆凤杨

机电信息 2015年24期

关键词：自放电验电器充电电池

马亚辉周建良姜学宝陆凤杨

（1.苏州供电公司，江苏苏州215000；2.苏州通源自动化设备有限公司，江苏苏州215000）

0 引言

传统高压验电器使用或闲置一段时间，常常会出现电源异常（欠压或失电），导致验电器无法正常使用，经常需要更换电池进行维护［1］。高压验电器频繁出现的电源异常增加了运维人员日常维护工作量，同时也造成了工作延误。

本文主要介绍一种免维护的高压验电器，其采用光能电池板及可充电电池组成的复合电源系统进行供电，同时通过全密封性的防潮设计，避免了验电器在存放中由于电源自放电和受潮引起电源异常问题。

1 传统验电器现状

目前使用的验电器多为热备份式的电容型验电器［2］，即不设置电源开关，只有在被测电压超过启动电压时才会唤醒内置工作回路，实现验电功能。这种设计虽然在很大程度上提高了设备的使用效率和便捷性，但由于无物理触点切断电池供电回路，正常状态下存在电池自放电和工作回路漏电等能量损耗过程。验电器的内装电源通常为一次性碱性纽扣电池，其自放电电流受存储温度、湿度和时间的影响大。在存放条件、使用环境相对恶劣的场合，其工作时间将大打折扣，需要不定期更换电池，才能保证电源的可靠性。

受成本和制造商设计能力的限制，目前市面上的高压验电器几乎都为非密封式外壳，基本不具备防潮功能。在长时间的使用过程中，在不恰当保管和使用、不利的气候环境条件等影响作用下，非密封设计很容易造成验电器内部线路氧化、电池极板及电池间接触不良，导致电池使用寿命及产品可使用次数下降。

2 免维护高压验电器

2.1 复合电源设计

复合电源由光能电池板、可充电电池及控制器组成，其具体结构如图1所示。

图" 复合电源结构示意图

光能电池板采用弱光电池板，可以实现室内光照强度下的光能转化。复合电源能够自动实现以下3个工作状态的转换：

（1）强光条件下，如光能电池板转化的光能能够满足验电工作回路的工作需求，则光能电池板在充放电控制器的作用下将富余电能储存到可充电电池中。

（2）一般光照条件下，光能电池板转化的电能不足以完全满足验电器工作回路需求，此时，在充放电控制器的作用下，将转化的电能存储至可充电电池中。

（3）无光条件下，验电器工作回路完全由可充电电池驱动。

事实上，验电器是使用频次较低的安全工器具，且每次使用总时长不超过1min，其电量损耗主要是电池的自放电效应，而验电器保存于室内，长期处于第（2）种工作状态下，通过光能电池板的持续补充充电，可以实现对可充电电池电能的持续补充。

2.2 透光防潮绝缘外壳设计

验电器外壳的主要构件采用增强型的ABS工程塑料，除了具有优良的耐热耐酸性、尺寸稳定性和耐冲击性能之外，还有耐化学药品性、很强的隔温能力及抗渗透性。

验电器正面开孔部分采用0.8mm厚的PVC面板胶封工艺，其树脂胶材料具有绝缘强度高、憎水性好、不易被水分子浸透等优良特性。在外壳设计方面不同于普通验电器的指示灯安装方式，采用内嵌式光源指示设计，将报警LED设计在验电器内部，不留与外界空气接触的缝隙。防潮外壳设计示意图如图2所示。

图- 防潮外壳设计示意图

在接触电极与验电器主体之间、电池盖与验电器主体之间，采用橡胶圈密封的方式，既达到了隔离外部空气的作用，也实现了防松的功能。内部线路板支架与外壳的胶合处，采用上下啮合式的防水槽设计，防水槽中注入环氧胶，实现内外部的物理隔绝。

防潮的技术难点在于验电器发音腔的处理，为了使音量尽量大，通常蜂鸣器的发音孔是不密封的。本设计中采用厚度为0.05mm的高强度PVC薄膜作为防水膜，同时调整蜂鸣器在发音腔末端的距离，利用蜂鸣器工作时跟防水膜产生共振的机理实现物理方法增大音量的目的。蜂鸣器和PVC防水膜之间设有柔性的塑胶圈，一方面箍紧PVC薄膜，另一方面作为发音蜂鸣器和发音腔之间的柔性填充物还可阻碍水汽从两者之间的缝隙渗入。