防觸電一體化工頻信號發生器的研究

黃炳良

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

關鍵詞：防觸電；一體化；驗電器；安全

引言

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

①誤用高電壓等級發生器來驗證低電壓等級的驗電器，驗電器靈敏度遲鈍時不能被發現，引發安全事故。

②忘記攜帶工頻發生器，不能正確驗電、施工，降低了工作效率。

③傳統工頻信號發生器的高壓極呈半裸露狀態，易誤觸碰被電擊，導致作業人員從高處墜落發生二次傷害。

為進一步提升配網施工安全管理水平，對近年來配電網改造工程的現場情況進行調查研究和分析，研制出一種防觸電一體化工頻信號發生器創新成果，能有效杜絕以上問題的出現，促使生產作業現場安全管控標準化，確保配網施工安全穩定進行。

1 防觸電一體化工頻信號發生器的研究

防觸電一體化工頻信號發生器組成部分：驗電器、連接固件、小型工頻信號發生器。

其中小型工頻信號發生器為條狀體，一端設置有連接母頭，另一端設置有高壓腔，在高壓腔內設置放電頭，高壓腔直徑為8mm，實物圖如圖1所示。

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

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電壓給變壓器驅動線路。

單片機U3（FT271_24）由電池4.5V直接供電，外接4M晶體，可精準地產生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，在正常工作時單片機將提供4KHz高頻信號送給蜂鳴器，為其提供聲音指示。同時，單片機也會采樣變壓器側的電流，一旦系統負荷過重，就會將升壓線路關閉。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準工頻正弦波信號，然后送給變壓器驅動電路U2（升級芯片），然后驅動升壓變壓器，從而得到高壓工頻信號。10秒定時控制程序植入芯片U3，當按下按鍵的時候，芯片U3就會開始計時，同時啟動升壓電路U1提供9V電源。變壓器驅動電路U2在9V工作電壓下，推動工頻變壓器產生高壓0.4kV或者10kV。當10秒計時達到時，U3會輸出控制信號關閉升壓電路，使系統處于極低的功耗，避免由于按鍵卡死，系統會持續產生高壓，給用戶帶來危險的情況。電路示意圖如圖2。

1.2升壓變壓器的結構

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（匝數比200：86700）。

②0.4kV升壓變壓器：3VAC=>83VAC（匝數比200：5600）。

2 防觸電一體化工頻信號發生器創新點

1）本發明將驗電器和工頻信號發生器合為一體，裝卸方便、結構輕巧、操作簡單，從根本解決了忘帶工頻信號發生器或高壓發生器試驗低壓驗電器時引發人身安全事故等問題。

2）小型工頻信號發生器底倉的高壓腔直徑設計成8mm，防止手指因失誤觸碰到高壓電極，杜絕工作人員在驗電時從高處墜落導致二次傷害。

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

4）將自動計時程序植入芯片，具有觸發一次十秒自動停機功能。避免各種情況下誤觸發將電池耗盡，同時高壓長時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生器解決了每年誤用高電壓等級的工頻發生器來驗證低電壓等級的驗電器， 從而引發人身傷亡的安全事故。經測算，全省每年電網改造高、低壓驗電總次數在90萬次左右，根據概率如果每一百萬次驗電會有一次因帶錯電壓等級的工頻發生器引發人身傷亡的情況發生，避免損失50萬元；每五十萬次驗電會有一次工作人員在高處墜落導致二次傷害，避免損失20萬元；每五千次驗電會有一次忘記攜帶工頻發生器而導致停電時間延長1.5小時，損失供電量1萬KWH，全年損失供電量180萬KWH，按福建地區每度電GPD的電價比量（4.5元/KWH）比值估算，可創造GPD810萬元，價值162萬元。綜上所述，該項目的成功研發并普及應用每年可創造經濟效益232萬元。

4 國內外研究情況

通過國內外已有相關技術資料的檢索和分析表明，將驗電器和工頻信號發生器合為一體、小型工頻信號發生器底倉的高壓腔直徑設計成8mm、觸發一次十秒自動停機功能國內外無文獻報道，尚無該類一體化裝置。

5結語

針對傳統的驗電筆與工頻信號發生器笨重、且分開攜帶等情況，開發了一種防觸電一體化工頻信號發生器，實現了驗電器和工頻信號發生器合為一體，且結構輕巧、攜帶靈活、裝卸方便、操作簡單，同時又能杜絕因驗電錯誤帶來的人身傷害，使停電時間可控、在控，減少了投訴風險。是一體化正確驗電的最佳方案，有著廣闊的應用前景，可在行業全面推廣應用。

參考文獻：

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