一种感应式验电器的设计及应用

刘世杰

（广东电网有限责任公司湛江供电局，广东 湛江 524000）

0 引 言

在0.4 kV电力配网生产抢修工作时，常用到0.4 kV验电器对电气设备进行验电，能够确保现场抢修施工人员的人身安全。目前，市场上已有的验电器都是接触式验电器，应用时需要剥开绝缘线皮才能检测到是否带电。若是在0.4 kV 架空线中间断开且无明显断开点，则故障查找的难度会很大，甚至需要从用户表前线查到变压器处。如果遇到架空线出现故障，则抢修人员需要使用脚扣与安全带爬上低压电杆，剥开绝缘线皮才能检测到是否带电，这样不仅增加了故障抢修难度，而且会增加检修人员的触电风险。同时，在0.4 kV 输电线路故障抢修工作中，现有的技术会浪费很多时间，导致无法及时为用户恢复用电，影响用户的用电体验，还会提高客户投诉率。因此，设计一种可伸缩式低压感应验电器，应用于低压配网故障抢修作业，具有较好的应用价值[1]。

1 现有感应式验电笔存在的问题分析

目前，市面上常见的伸缩电笔多为接触式（见图1），主要由金属接触尖、大电阻、氖泡以及金属后盖帽等组成，无法隔着电缆绝缘外皮进行验电。

图1 市场常见接触式验电器

检测人员手持验电器（手要与验电器金属后端接触），人体、验电器内部电阻（阻值较大）、氖泡（通电后可发光）、验电器金属笔尖、检测线路火线以及大地形成一个通路[2]。当验电器内部氖泡两端形成5 V 左右的电压差时，氖泡会发光。根据欧姆定律，人体电阻与验电器内部大电阻为串联关系，当电压一定时，流过人体的电流跟人体电阻值成反比，因此流过人体电流一般较小，不会引起人体触电。但受环境湿度、皮肤湿度等因素的影响，人体电阻值会产生变化，流过人体的电流会相应增大，从而容易诱发触电事故[3]。

在0.4 kV 低压架空线出现电缆断路情况时，一般无法直接检测出故障位置，需电力抢修人员爬到低压电杆上并剥开绝缘皮验电，存在高空作业及人员触电风险。即使是地面作业，仍需剥开绝缘皮进行验电[4]。

此外，传统感应验电器使用过程中，如果零线和火线相距较近，当验电笔靠近零线时，感应电笔会受火线信号干扰出现误报反应；如果零线和火线相距较远，靠近零线时不会有任何提示。一旦0.4 kV 低压线路线芯零线有断开点且线路断开点无明显状况可肉眼判断，则需电力抢修人员爬上前后电杆，剥开电缆绝缘外皮进行验电，效率较为低下[5]。

2 可伸缩感应式验电器设计方案

针对以上问题，设计一种可伸缩式低压感应验电器，利用伸缩式低压感应验电器头触碰0.4 kV 低压线路的方式进行检验。如果线路带电，则伸缩式低压感应验电器把手处会发出声音并通过灯光提示报警，从而简化了电力抢修人员的高风险作业流程，省时省力，能够更好地保障工作人员的人身安全。设计的可伸缩式感应低压验电器的电气原理简图如图2 所示。

图2 电气原理简图

可伸缩式感应低压验电器主要包括控制器、非接触电压检测（Non Contact Voltage，NCV）感应头、伸缩杆、固定旋钮、可拆卸7 号充电电池及电池仓、喇叭、Tpye-C 充电口、功能按钮、直射发光二极管（Light Emitting Diode，LED）、滑扣滑轮、感应信号指示灯、卡扣、内置电线与弹簧以及卡扣护套等部件。控制器包括信号模块、处理模块等，通常设置于伸缩套杆尾端，包括有相互电连接的处理模块、操作模块以及显示模块。处理模块与感应头连接，用于感应导线是否带电，同时通过所述导体环检测导线的电流。通过设置带有NCV 感应装置的感应头，可以检测导线是否带电，用于在导线带电时发出报警信号。报警信号包括声信号与光信号，其中声信号包括语音信号与蜂鸣信号等，光信号包括代表不同信号等级的灯光。指示灯包括红色灯与绿色灯，在导线无电流时，绿色灯常亮；在检测到导线带电时，红色灯常亮；在电池模块电量不足时，红色灯按0.5 s 的时间间隔开始闪烁[6]。

感应器设计方案如图3 所示。打开电源开关，当导线有电时，通过感应形成感应电压，推动三极管的导通。当电压高于20 V 时，发光二极管导通，末端手持处喇叭发出“有电危险”的警报，且喇叭下方感应信号指示灯呈现红灯由灭到亮的转变，即可检测出是否带电。感应器具有半自动伸缩功能，单节长度为1 m、0.95 m、0.9 m 以及0.85 m，尾杆为1 m。与传统总长不超过1.5 m 的验电器相比，在架空线路测量上有很大优势。此外，感应器设有可拆卸充电方块电池，下端设有Tpye-C 充电口，可充电、可升级[7]。

图3 感应器设计方案

为解决零线误触发生信号报警问题，验电器感应端采用非传统直立式结构，通过对参数进行调整，防止感应电误触发。可伸缩式感应低压验电器中有NCV 感应装置，当感应到相电流流过时，电子元件内部产生感应电流，通过三极管放大信号并作用于感应信号指示灯，感应信号指示灯亮红灯，发出“有电危险”的警报声，如图4 所示。NCV 顶部凹凸处有一弯钩作为滑扣，用于扣住待测电线。滑扣内有一滑轮，可在150 mm 及以下线径上轻松滑动[8]。

图4 可伸缩式感应低压验电器内部结构图

验电器顶部采用半透明聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）材质，内设LED 灯。底部集成强光灯，能在夜间使用自带光源照明。操作人员可打开感应头灯照亮附近区域，便于夜间精准定位导线。使用时只需按压末端卡扣，外置伸缩杆借助弹簧的弹力自动弹出，按压弹出与收缩的方式缩短了人工伸缩时间，提升了工作效率。该设计具有防水、防尘功能，可以有效避免水滴与灰尘进入卡扣内部导致其生锈。内置电线与弹簧作为一个整体环绕在内置杆上，收缩时也不会对电线造成损坏[9]。

3 感应式验电器的应用优势

可伸缩式感应低压验电器采用感应式结构，无须高空开口验电，更加便捷高效。传统验电器声光试验时，声、光提示由顶端发出。本文通过在验电器把手处增加发声、发光设施，可以更加直观地观测到被测导线是否带电滑扣滑轮，可以在倒挂电线上稳定滑动并检测导线是否带电，无须点触或人为找准位置随之移动。

传统验电器夜间使用条件苛刻，需要安排专人托举灯源照射，无法尽快按照自身意愿查找相应位置。感应式验电器通过增加LED 灯管设计，夜间使用更加方便。此外，本设计采用可伸缩操作，直接接触导线验电，集高效性、便携性、快捷性、安全性以及实用性于一身，既省时又省力，大幅减轻操作人员的负担，保障操作人员的人身安全[10]。

4 结 论

设计的伸缩式感应验电器采用感应式结构，可以实现无须剖开导线的绝缘皮层进行验电。设置信号模块，便于操作人员更清晰、精准地观测到导线是否带电。通过增加聚光灯与探照灯设计，便于操作人员夜间使用。应用可伸缩式伸缩套杆，可以直接接触导线验电，在省时省力的同时，避免了操作人员攀爬电杆，有效保障了操作人员的人身安全。