防觸電一體化工頻信號發(fā)生器的研究

黃炳良

摘 要：本文介紹一種新型驗(yàn)電器和工頻信號發(fā)生器的制作過程、功能及創(chuàng)新點(diǎn)，使用該安全工器具可解決誤用高電壓等級的發(fā)生器來驗(yàn)證低電壓等級的驗(yàn)電器，避免誤觸碰高壓電極被電擊及發(fā)生器連續(xù)工作時(shí)薄絕緣被高壓擊穿后使作業(yè)人員從高處墜落發(fā)生二次傷害的事故，確保作業(yè)人員的人身安全。

關(guān)鍵詞：防觸電；一體化；驗(yàn)電器；安全

引言

隨著國家對電力基礎(chǔ)設(shè)施的投入，加大了配電網(wǎng)改造的任務(wù)，在配網(wǎng)改造施工過程中主要存在以下幾方面問題：

①誤用高電壓等級發(fā)生器來驗(yàn)證低電壓等級的驗(yàn)電器，驗(yàn)電器靈敏度遲鈍時(shí)不能被發(fā)現(xiàn)，引發(fā)安全事故。

②忘記攜帶工頻發(fā)生器，不能正確驗(yàn)電、施工，降低了工作效率。

③傳統(tǒng)工頻信號發(fā)生器的高壓極呈半裸露狀態(tài)，易誤觸碰被電擊，導(dǎo)致作業(yè)人員從高處墜落發(fā)生二次傷害。

為進(jìn)一步提升配網(wǎng)施工安全管理水平，對近年來配電網(wǎng)改造工程的現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)查研究和分析，研制出一種防觸電一體化工頻信號發(fā)生器創(chuàng)新成果，能有效杜絕以上問題的出現(xiàn)，促使生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場安全管控標(biāo)準(zhǔn)化，確保配網(wǎng)施工安全穩(wěn)定進(jìn)行。

1 防觸電一體化工頻信號發(fā)生器的研究

防觸電一體化工頻信號發(fā)生器組成部分：驗(yàn)電器、連接固件、小型工頻信號發(fā)生器。

其中小型工頻信號發(fā)生器為條狀體，一端設(shè)置有連接母頭，另一端設(shè)置有高壓腔，在高壓腔內(nèi)設(shè)置放電頭，高壓腔直徑為8mm，實(shí)物圖如圖1所示。

工作模式：先將驗(yàn)電器連著連接件一起取下，將驗(yàn)電器觸頭放置于小型工頻信號發(fā)生器底倉高壓腔內(nèi)，觸碰放電頭，按下按鍵，按照指示燈、聲音提示辨別驗(yàn)電器好壞，即可驗(yàn)電。

1.1電氣原理

U1（SX1308）、工字電感及其外圍線路組成升壓線路，將4.5V升壓到9V電壓給變壓器驅(qū)動線路。

單片機(jī)U3（FT271_24）由電池4.5V直接供電，外接4M晶體，可精準(zhǔn)地產(chǎn)生50Hz特殊方波信號，可直接檢測電池電壓，并輸出信號指示是否正常工作，在正常工作時(shí)單片機(jī)將提供4KHz高頻信號送給蜂鳴器，為其提供聲音指示。同時(shí)，單片機(jī)也會采樣變壓器側(cè)的電流，一旦系統(tǒng)負(fù)荷過重，就會將升壓線路關(guān)閉。50Hz特殊方波信號通過簡單的兩級RC帶通濾波電路可以得到標(biāo)準(zhǔn)工頻正弦波信號，然后送給變壓器驅(qū)動電路U2（升級芯片），然后驅(qū)動升壓變壓器，從而得到高壓工頻信號。10秒定時(shí)控制程序植入芯片U3，當(dāng)按下按鍵的時(shí)候，芯片U3就會開始計(jì)時(shí)，同時(shí)啟動升壓電路U1提供9V電源。變壓器驅(qū)動電路U2在9V工作電壓下，推動工頻變壓器產(chǎn)生高壓0.4kV或者10kV。當(dāng)10秒計(jì)時(shí)達(dá)到時(shí)，U3會輸出控制信號關(guān)閉升壓電路，使系統(tǒng)處于極低的功耗，避免由于按鍵卡死，系統(tǒng)會持續(xù)產(chǎn)生高壓，給用戶帶來危險(xiǎn)的情況。電路示意圖如圖2。

1.2升壓變壓器的結(jié)構(gòu)

所述升壓變壓器有10kV、0.4kV兩種電壓等級，接線方式均為初級Φ1.6接控制板，次級Φ0.04次級一端接控制板，另一端接放電頭。

①10kV升壓變壓器：3VAC=>1300VAC（匝數(shù)比200：86700）。

②0.4kV升壓變壓器：3VAC=>83VAC（匝數(shù)比200：5600）。

2 防觸電一體化工頻信號發(fā)生器創(chuàng)新點(diǎn)

1）本發(fā)明將驗(yàn)電器和工頻信號發(fā)生器合為一體，裝卸方便、結(jié)構(gòu)輕巧、操作簡單，從根本解決了忘帶工頻信號發(fā)生器或高壓發(fā)生器試驗(yàn)低壓驗(yàn)電器時(shí)引發(fā)人身安全事故等問題。

2）小型工頻信號發(fā)生器底倉的高壓腔直徑設(shè)計(jì)成8mm，防止手指因失誤觸碰到高壓電極，杜絕工作人員在驗(yàn)電時(shí)從高處墜落導(dǎo)致二次傷害。

3）自檢時(shí)按指示燈區(qū)分欠壓與正常，同時(shí)新增以電路板是否起振、有無信號輸出作為判定依據(jù)的聲音提示功能，基本解決陽光直射環(huán)境下指示燈看不清的問題。

4）將自動計(jì)時(shí)程序植入芯片，具有觸發(fā)一次十秒自動停機(jī)功能。避免各種情況下誤觸發(fā)將電池耗盡，同時(shí)高壓長時(shí)間輸出有可能擊穿薄絕緣，危及使用者安全。45kV耐壓保持1分鐘不擊穿、最大泄漏電流不超過500uA。

3 成效分析

防觸電一體化工頻信號發(fā)生器解決了每年誤用高電壓等級的工頻發(fā)生器來驗(yàn)證低電壓等級的驗(yàn)電器， 從而引發(fā)人身傷亡的安全事故。經(jīng)測算，全省每年電網(wǎng)改造高、低壓驗(yàn)電總次數(shù)在90萬次左右，根據(jù)概率如果每一百萬次驗(yàn)電會有一次因帶錯電壓等級的工頻發(fā)生器引發(fā)人身傷亡的情況發(fā)生，避免損失50萬元；每五十萬次驗(yàn)電會有一次工作人員在高處墜落導(dǎo)致二次傷害，避免損失20萬元；每五千次驗(yàn)電會有一次忘記攜帶工頻發(fā)生器而導(dǎo)致停電時(shí)間延長1.5小時(shí)，損失供電量1萬KWH，全年損失供電量180萬KWH，按福建地區(qū)每度電GPD的電價(jià)比量（4.5元/KWH）比值估算，可創(chuàng)造GPD810萬元，價(jià)值162萬元。綜上所述，該項(xiàng)目的成功研發(fā)并普及應(yīng)用每年可創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益232萬元。

4 國內(nèi)外研究情況

通過國內(nèi)外已有相關(guān)技術(shù)資料的檢索和分析表明，將驗(yàn)電器和工頻信號發(fā)生器合為一體、小型工頻信號發(fā)生器底倉的高壓腔直徑設(shè)計(jì)成8mm、觸發(fā)一次十秒自動停機(jī)功能國內(nèi)外無文獻(xiàn)報(bào)道，尚無該類一體化裝置。

5結(jié)語

針對傳統(tǒng)的驗(yàn)電筆與工頻信號發(fā)生器笨重、且分開攜帶等情況，開發(fā)了一種防觸電一體化工頻信號發(fā)生器，實(shí)現(xiàn)了驗(yàn)電器和工頻信號發(fā)生器合為一體，且結(jié)構(gòu)輕巧、攜帶靈活、裝卸方便、操作簡單，同時(shí)又能杜絕因驗(yàn)電錯誤帶來的人身傷害，使停電時(shí)間可控、在控，減少了投訴風(fēng)險(xiǎn)。是一體化正確驗(yàn)電的最佳方案，有著廣闊的應(yīng)用前景，可在行業(yè)全面推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴克銘. 驗(yàn)電器的正確使用[J]. 電力安全技術(shù)，2010，12（09）：63-66. [2017-08-16].