CN203838232U - 一种带自检的高压验电器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带自检的高压验电器电路，包括电压转换子电路、场效应管开关子电路、信号指示子电路、自检子电路和电池，所述的电压转换子电路的输入端悬空，输出端与场效应管开关子电路的输入端相连接，所述的场效应管开关子电路的输出端与信号指示子电路相连接，所述的电池正极与信号指示子电路、自检子电路相连接，负极与场效应管开关子电路相连接，所述的自检子电路和场效应管开关子电路相连接。与现有技术相比，本实用新型具有灵敏度高，能分辨感应电压和***电压，使用寿命长，可进行自检，且交直流高压验电均可等优点。

Description

一种带自检的高压验电器电路

技术领域

本实用新型涉及一种高压验电器，尤其是涉及一种带自检的高压验电器电路。

背景技术

高压验电器在电力行业内应用十分广泛，然而现有技术的高压验电器尚存在一些缺点，导致在部分场合的应用效果不够理想，使用范围也仅限于交流设备的***电压判别，在部分场合会导致一定的安全隐患。现有技术的验电器不足之处有以下4方面：

1)灵敏度低，存在有电不指示的可能。现有验电器采用低阻抗的三极管前置放大电路，输入阻抗很小，需要很大电势差才能驱动，运行人员反映很多验电器在有电设备的均压环周围、垂直操作走廊横向验电时，验电器指示无电，原因在于这些场合下设备虽然带电，然而验电器所处空间的场强、电势差较小，导致低输入阻抗的现有技术产品存在有电不指示的可能。

2)无法分辨感应电压和***电压。现有技术的验电器只能反映设备是否带有***电压，很多时候设备冷备用时仍带有感应电压，此时如果贸然开展工作仍会导致触电事故，然而现有验电器不能指示感应电压，万一工作区域接地不良、存在感应电压，仍会导致触电事故。

3)故障率高、电池消耗快。现有技术的验电器内部电路复杂，包含多块门电路和三极管放大器，从而导致其故障率高，并且大部分产品待机功耗大，即使一次不用，电池也会在几个月内耗尽，大量更换电池的工作量浪费财力人力。

4)不能测试直流高压。直流换流站、地铁/电车牵引变电所经常需要检验直流设备是否带电，然而现有技术的验电器输入阻抗小，对于直流静电场不能感应，因此不能测试直流电压，上述场合为判断是否存在直流高压，只得借助直流高压电压表或带接地线的带电显示装置，使用不方便也不安全。

因此急需研制一种灵敏度高，能分辨感应电压和***电压，使用寿命长，可进行自检，且交直流高压验电均可的高压验电器。

中国专利201320383700.4公开了一种全回路交流自检高压验电装置，此发明包括高压验电器本体和多节伸缩绝缘管，所述的高压验电器本体包括高压验电探头、壳体、全回路自检指示灯、直流电源组仓、欠压指示灯、自检按钮开关、声光发生器和全回路自检验电电路，存在使用三极管的电路输入阻抗小，导通电阻大，灵敏度低、结构复杂等缺点。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种灵敏度高，能分辨感应电压和***电压，使用寿命长，可进行自检，且交直流高压验电均可的带自检的高压验电器电路。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种带自检的高压验电器电路，包括电压转换子电路、场效应管开关子电路、信号指示子电路、自检子电路和电池，所述的电压转换子电路的输入端悬空，输出端与场效应管开关子电路的输入端相连接，所述的场效应管开关子电路的输出端与信号指示子电路相连接，所述的电池正极分别与信号指示子电路、自检子电路连接，负极与场效应管开关子电路相连接，所述的自检子电路和场效应管开关子电路相连接。

所述的电压转换子电路包括倍压整流电路、稳压二极管D8、电阻R1和电阻R2，所述的倍压整流电路的输入端悬空，输出端a、b与场效应管开关子电路的输入端相连接，所述的稳压二极管D8的阴极连接倍压整流电路的输出端a，阳极连接倍压整流电路的输出端b，所述的电阻R1一端连接倍压整流电路的输出端a，另一端与电阻R2的一端相连接于连接点c，连接点c与场效应管开关子电路的输入端相连接，所述的电阻R2的另一端连接倍压整流电路的输出端b。

所述的场效应管开关子电路包括场效应管V1和场效应管V2，所述的场效应管V1的栅极分别与触发二极管D7的一端和自检子电路相连接，所述的触发二极管D7的另一端与倍压整流电路的输出端a相连接，源极分别与倍压整流电路的输出端b和电池负极相连接，漏极与信号指示子电路相连接，所述的场效应管V2的栅极分别与连接点c和自检子电路相连接，源极分别与倍压整流电路的输出端b和电池负极相连接，漏极与信号指示子电路相连接。

所述的场效应管采用N沟增强型的绝缘栅场效应管。

所述的信号指示子电路包括发光二极管D3、发光二极管D4、电阻R3和蜂鸣器B，所述的发光二极管D3阴极连接场效应管V1的漏极，阳极连接电阻R3的一端，所述的电阻R3的另一端连接电池的正极，所述的发光二极管D4阴极连接场效应管V1的漏极，阳极连接蜂鸣器B的一端，所述的蜂鸣器B的另一端分别连接电池的正极。

所述的自检子电路包括按钮开关SA、二极管D5和二极管D6，所述的二极管D5的阴极连接场效应管V1的栅极，阳极分别与按钮开关SA的一端和二极管D6的阳极相连接，所述的二极管D6的阴极连接场效应管V2的栅极，所述的按钮开关SA的另一端连接电池的正极。

所述的电池采用12V/23A。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型采用高阻抗的绝缘栅场效应管代替三极管，使其输入阻抗大幅提高，灵敏度因此成倍提高，只要探头接近电排就能立即启动，对于幅值较大的直流高压电场也能直接感应或通过感应其携带的高频谐波分量来感应，除了极少数电势差极低的区域，都能立即启动告警，克服了传统验电器响应慢、灵敏度低、有动作死区的缺点，也解决了直流高压检验困难的现状。

2)本实用新型的电压转换子电路采用特殊的信号保持电路，即倍压整流电路，一旦验电器伸入均压环中心等极低电势差的区域，由于信号保持电路的作用，即使电势差未达到启动定值，也能在验电器尚未伸入低电势差区域之前启动告警并保持告警数秒，提醒工作人员注意，绝不会不动作；同时稳压二极管D8用于给输出电压限幅，防止电场电压过大击穿场效应管。

3)本实用新型具备两级动作电压定值，能通过不同的声光信号指示是否存在***电压或是感应电压，操作人员可以清楚地区分出设备是否带有***电压、是否带有感应电压；同时场效应管V2的栅极与电压转换子电路的信号输出端之间还串有触发二极管D7，这样可进一步提高其开关性能，使电场电压超过门槛值后击穿触发二极管D7后再加到场效应管V2的栅极，消除其接近电压门槛值时的半导通问题。

4)本实用新型中蜂鸣器B与发光二极管D4串联，这样可省去一个限流电阻，并能使发光二极管D4能伴随蜂鸣器的间歇鸣叫而闪烁，提升指示的醒目度。

5)本实用新型设有自检子电路，当电池电量不足、信号指示子电路故障、或场效应管开关子电路故障，均能通过此自检子电路及时发现，避免操作隐患，进一步提升了本技术的可靠性。

6)本实用新型有独创的零待机功耗技术，本实用新型的验电器在不使用时，待机耗电为零，一节12V23A的微型电池能使用一年以上，只有遇到有电设备告警时才消耗电池。

附图说明

图1为带自检的高压验电器电路的电路图；

图中：1、电池 2、电压转换子电路 3、场效应管开关子电路 4、信号指示子电路 7、告警延时电路 8、自检子电路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种带自检的高压验电器电路，包括电压转换子电路2、场效应管开关子电路3、信号指示子电路4、自检子电路8和电池1，电压转换子电路2的输入端悬空，输出端与场效应管开关子电路3的输入端相连接，场效应管开关子电路3的输出端与信号指示子电路4相连接，电池1正极分别与信号指示子电路4、自检子电路8相连接，负极与场效应管开关子电路3相连接，自检子电路8和场效应管开关子电路3相连接。

电压转换子电路2包括倍压整流电路、稳压二极管D8、电阻R1和电阻R2，倍压整流电路的输入端悬空，输出端a、b与场效应管开关子电路3的输入端相连接，稳压二极管D8的阴极连接倍压整流电路的输出端a，阳极连接倍压整流电路的输出端b，电阻R1一端连接倍压整流电路的输出端a，另一端与电阻R2的一端相连接于连接点c，连接点c与场效应管开关子电路3的输入端相连接，电阻R2的另一端连接倍压整流电路的输出端b。

其中，倍压整流电路由电容器C1、电容器C2、二极管D1和二极管D2构成，电容器C1、电容器C2为告警延时电路7，既具有将交流电场电压变换为直流电压的作用，也能适应不同极性的直流电场检测，又具有延时保持作用，当交流电场失去后由于电容器的维持作用，使电压变换电路的信号输出端仍能维持几秒的直流电压输出，这样即使验电器被快速伸入有电设备的电场死区，如均压环、均压球内部时，由于该告警延时电路的延时保持作用，验电器仍能在伸入前的瞬间启动并告警数秒，提醒人员注意，即使操作不当，如伸入不该作为验电点的均压环内部，也能有效告警，进一步提升了本实用新型的整体灵敏度。稳压二极管D8用于给输出电压限幅，防止电场电压过大击穿场效应管；倍压整流电路的输入端两端悬空，用于感应交流电场，对于带电的直流设备而言，由于其必含有一定的高频交流分量，当验电器置入一定电势差的交流电场中时，倍压整流电路就能将该交流电场电压变换为直流电压，一路直接输出，另一路经电阻R1、电阻R2分压后输出。

场效应管开关子电路3包括场效应管V1和场效应管V2，场效应管V1的栅极分别与触发二极管D7的一端和自检子电路8相连接，触发二极管D7的另一端与倍压整流电路的输出端a相连接，源极分别与倍压整流电路的输出端b和电池负极相连接，漏极与信号指示子电路4相连接，场效应管V2的栅极分别与连接点c和自检子电路8相连接，源极分别与倍压整流电路的输出端b和电池负极相连接，漏极与信号指示子电路4相连接。

场效应管采用N沟增强型的绝缘栅场效应管。

当验电器置入交流电场后，由于场效应管输入阻抗极高，因此只要验电器接近带电设备，即使不接触，两只场效应管的栅极也会得到足够的直流电压，当直流电压超过开启电压门槛值后，场效应管即导通，具有极高的灵敏度，客服了现有技术灵敏度低、必须接触有电设备、并不靠经均压环等电场均匀处，才能可靠指示的缺陷。

信号指示子电路4包括发光二极管D3、发光二极管D4、电阻R3和蜂鸣器B，发光二极管D3阴极连接场效应管V1的漏极，阳极连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接电池的正极，发光二极管D4阴极连接场效应管V1的漏极，阳极连接蜂鸣器B的一端，蜂鸣器B的另一端分别连接电池1的正极。

场效应管的漏极即是开关电路的输出端，场效应管导通后，相应的发光二极管即发光，指示设备带电。由于电阻R1、电阻R2的分压作用，使得两只场效应管的动作电压相差很大，例如当交流电场电压达到5V时，场效应管V1即导通，当交流电场电压达到几十伏时V2才导通，这就使得本技术具备了分别指示感应电压与***电压的能力，当设备带有***电压时，场效应管V1、V2均导通，两组发光二极管D3、D4都发光，指示设备带有***电压；当设备带有感应电压时，场效应管V1导通、V2截止，发光二极管D3发光，指示设备带有感应电压、无***电压；当设备完全无电时，由于本技术使用场效应管开关子电路，其在场效应管截止时漏极电流几乎为零，这就使得此电路在不工作时待机功耗为零，从而克服了传统产品使用数字集成电路待机功耗难以降低的问题，大幅延长了电池寿命。其中，场效应管V2的栅极与电压转换子电路2的信号输出端之间还串有触发二极管D7，这样可进一步提高其开关性能，使电场电压超过门槛值后击穿触发二极管D7后再加到场效应管V2的栅极，消除其接近电压门槛值时的半导通问题。此外本实用新型的蜂鸣器B与发光二极管D4串联，这样可省去一个限流电阻，并能使发光二极管D4能伴随蜂鸣器的间歇鸣叫而闪烁，提升指示的醒目度。

自检子电路8包括按钮开关SA、二极管D5和二极管D6，二极管D5的阴极连接场效应管V1的栅极，阳极分别与按钮开关SA的一端和二极管D6的阳极相连接，二极管D6的阴极连接场效应管V2的栅极，按钮开关SA的另一端连接电池1的正极。

自检子电路用于使用前检测验电器自身是否良好。当按下按钮开关SA后，电池1的电压通过二极管D5、二极管D6加到场效应管V1、场效应管V2的栅极，两个场效应管导通，信号指示子电路4的两个发光二极管、蜂鸣器发出声光报警，显示验电器功能正常。当电池电量不足、信号指示子电路故障、或场效应管开关子电路故障，均能通过此自检子电路及时发现，避免操作隐患，进一步提升了本实用新型的可靠性。

电池1采用12V/23A。

本实用新型大幅提高了现有技术的可靠性和易用性，具有自检功能，能有效提升高压验电操作的安全性和便利性，具有很高的推广价值。

Claims (7)

1.一种带自检的高压验电器电路，其特征在于，包括电压转换子电路(2)、场效应管开关子电路(3)、信号指示子电路(4)、自检子电路(8)和电池(1)，所述的电压转换子电路(2)的输入端悬空，输出端与场效应管开关子电路(3)的输入端相连接，所述的场效应管开关子电路(3)的输出端与信号指示子电路(4)相连接，所述的电池(1)正极分别与信号指示子电路(4)、自检子电路(8)连接，负极与场效应管开关子电路(3)相连接，所述的自检子电路(8)和场效应管开关子电路(3)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种带自检的高压验电器电路，其特征在于，所述的电压转换子电路(2)包括倍压整流电路、稳压二极管D8、电阻R1和电阻R2，所述的倍压整流电路的输入端悬空，输出端a、b与场效应管开关子电路(3)的输入端相连接，所述的稳压二极管D8的阴极连接倍压整流电路的输出端a，阳极连接倍压整流电路的输出端b，所述的电阻R1一端连接倍压整流电路的输出端a，另一端与电阻R2的一端相连接于连接点c，连接点c与场效应管开关子电路(3)的输入端相连接，所述的电阻R2的另一端连接倍压整流电路的输出端b。

3.根据权利要求2所述的一种带自检的高压验电器电路，其特征在于，所述的场效应管开关子电路(3)包括场效应管V1和场效应管V2，所述的场效应管V1的栅极分别与触发二极管D7的一端和自检子电路(8)相连接，所述的触发二极管D7的另一端与倍压整流电路的输出端a相连接，源极分别与倍压整流电路的输出端b和电池负极相连接，漏极与信号指示子电路(4)相连接，所述的场效应管V2的栅极分别与连接点c和自检子电路(8)相连接，源极分别与倍压整流电路的输出端b和电池负极相连接，漏极与信号指示子电路(4)相连接。

4.根据权利要求3所述的一种带自检的高压验电器电路，其特征在于，所述的场效应管采用N沟增强型的绝缘栅场效应管。

5.根据权利要求3所述的一种带自检的高压验电器电路，其特征在于，所述的信号指示子电路(4)包括发光二极管D3、发光二极管D4、电阻R3和蜂鸣器B，所述的发光二极管D3阴极连接场效应管V1的漏极，阳极连接电阻R3的一端，所述的电阻R3的另一端连接电池的正极，所述的发光二极管D4阴极连接场效应管V1的漏极，阳极连接蜂鸣器B的一端，所述的蜂鸣器B的另一端分别连接电池(1)的正极。

6.根据权利要求3所述的一种带自检的高压验电器电路，其特征在于，所述的自检子电路(8)包括按钮开关SA、二极管D5和二极管D6，所述的二极管D5的阴极连接场效应管V1的栅极，阳极分别与按钮开关SA的一端和二极管D6的阳极相连接，所述的二极管D6的阴极连接场效应管V2的栅极，所述的按钮开关SA的另一端连接电池(1)的正极。

7.根据权利要求1所述的一种带自检的高压验电器电路，其特征在于，所述的电池(1)采用12V/23A。