防触电一体化工频信号发生器的研究

黄炳良

摘 要：本文介绍一种新型验电器和工频信号发生器的制作过程、功能及创新点，使用该安全工器具可解决误用高电压等级的发生器来验证低电压等级的验电器，避免误触碰高压电极被电击及发生器连续工作时薄绝缘被高压击穿后使作业人员从高处坠落发生二次伤害的事故，确保作业人员的人身安全。

关键词：防触电；一体化；验电器；安全

引言

随着国家对电力基础设施的投入，加大了配电网改造的任务，在配网改造施工过程中主要存在以下几方面问题：

①误用高电压等级发生器来验证低电压等级的驗电器，验电器灵敏度迟钝时不能被发现，引发安全事故。

②忘记携带工频发生器，不能正确验电、施工，降低了工作效率。

③传统工频信号发生器的高压极呈半裸露状态，易误触碰被电击，导致作业人员从高处坠落发生二次伤害。

为进一步提升配网施工安全管理水平，对近年来配电网改造工程的现场情况进行调查研究和分析，研制出一种防触电一体化工频信号发生器创新成果，能有效杜绝以上问题的出现，促使生产作业现场安全管控标准化，确保配网施工安全稳定进行。

1 防触电一体化工频信号发生器的研究

防触电一体化工频信号发生器组成部分：验电器、连接固件、小型工频信号发生器。

其中小型工频信号发生器为条状体，一端设置有连接母头，另一端设置有高压腔，在高压腔内设置放电头，高压腔直径为8mm，实物图如图1所示。

工作模式：先将验电器连着连接件一起取下，将验电器触头放置于小型工频信号发生器底仓高压腔内，触碰放电头，按下按键，按照指示灯、声音提示辨别验电器好坏，即可验电。

1.1电气原理

U1（SX1308）、工字电感及其外围线路组成升压线路，将4.5V升压到9V电压给变压器驱动线路。

单片机U3（FT271_24）由电池4.5V直接供电，外接4M晶体，可精准地产生50Hz特殊方波信号，可直接检测电池电压，并输出信号指示是否正常工作，在正常工作时单片机将提供4KHz高频信号送给蜂鸣器，为其提供声音指示。同时，单片机也会采样变压器侧的电流，一旦系统负荷过重，就会将升压线路关闭。50Hz特殊方波信号通过简单的两级RC带通滤波电路可以得到标准工频正弦波信号，然后送给变压器驱动电路U2（升级芯片），然后驱动升压变压器，从而得到高压工频信号。10秒定时控制程序植入芯片U3，当按下按键的时候，芯片U3就会开始计时，同时启动升压电路U1提供9V电源。变压器驱动电路U2在9V工作电压下，推动工频变压器产生高压0.4kV或者10kV。当10秒计时达到时，U3会输出控制信号关闭升压电路，使系统处于极低的功耗，避免由于按键卡死，系统会持续产生高压，给用户带来危险的情况。电路示意图如图2。

1.2升压变压器的结构

所述升压变压器有10kV、0.4kV两种电压等级，接线方式均为初级Φ1.6接控制板，次级Φ0.04次级一端接控制板，另一端接放电头。

①10kV升压变压器：3VAC=>1300VAC（匝数比200：86700）。

②0.4kV升压变压器：3VAC=>83VAC（匝数比200：5600）。

2 防触电一体化工频信号发生器创新点

1）本发明将验电器和工频信号发生器合为一体，装卸方便、结构轻巧、操作简单，从根本解决了忘带工频信号发生器或高压发生器试验低压验电器时引发人身安全事故等问题。

2）小型工频信号发生器底仓的高压腔直径设计成8mm，防止手指因失误触碰到高压电极，杜绝工作人员在验电时从高处坠落导致二次伤害。

3）自检时按指示灯区分欠压与正常，同时新增以电路板是否起振、有无信号输出作为判定依据的声音提示功能，基本解决阳光直射环境下指示灯看不清的问题。

4）将自动计时程序植入芯片，具有触发一次十秒自动停机功能。避免各种情况下误触发将电池耗尽，同时高压长时间输出有可能击穿薄绝缘，危及使用者安全。45kV耐压保持1分钟不击穿、最大泄漏电流不超过500uA。

3 成效分析

防触电一体化工频信号发生器解决了每年误用高电压等级的工频发生器来验证低电压等级的验电器， 从而引发人身伤亡的安全事故。经测算，全省每年电网改造高、低压验电总次数在90万次左右，根据概率如果每一百万次验电会有一次因带错电压等级的工频发生器引发人身伤亡的情况发生，避免损失50万元；每五十万次验电会有一次工作人员在高处坠落导致二次伤害，避免损失20万元；每五千次验电会有一次忘记携带工频发生器而导致停电时间延长1.5小时，损失供电量1万KWH，全年损失供电量180万KWH，按福建地区每度电GPD的电价比量（4.5元/KWH）比值估算，可创造GPD810万元，价值162万元。综上所述，该项目的成功研发并普及应用每年可创造经济效益232万元。

4 国内外研究情况

通过国内外已有相关技术资料的检索和分析表明，将验电器和工频信号发生器合为一体、小型工频信号发生器底仓的高压腔直径设计成8mm、触发一次十秒自动停机功能国内外无文献报道，尚无该类一体化装置。

5结语

针对传统的验电笔与工频信号发生器笨重、且分开携带等情况，开发了一种防触电一体化工频信号发生器，实现了验电器和工频信号发生器合为一体，且结构轻巧、携带灵活、装卸方便、操作简单，同时又能杜绝因验电错误带来的人身伤害，使停电时间可控、在控，减少了投诉风险。是一体化正确验电的最佳方案，有着广阔的应用前景，可在行业全面推广应用。

参考文献：

[1]戴克铭. 验电器的正确使用[J]. 电力安全技术，2010，12（09）：63-66. [2017-08-16].