FI124896B - Sähköverkon jännitteen etätoteaja ja menetelmä jännitteen toteamiseksi - Google Patents

Description

SÄHKÖVERKON JÄNNITTEEN ETÄTOTEAJA JA MENETELMÄ JÄNNITTEEN TOTEAMISEKSI

KEKSINNÖN KOHDE

Keksinnön kohteena on sähköverkon jännitteen etätoteaja, jonka avulla voidaan todeta onko sähköverkon sähköjohdossa jännite.

TEKNIIKAN TASO

Suurjännitesähköverkossa sähköjohdon jännite on tavallisesti 10 kV - 400kV. Koska näin suuret jännitteet eli korkeajännitteet ovat hengenvaarallisia, niin ennen sähköverkossa tapahtuvia asennus- ja korjaustöitä sähköasentajan työturvallisuus on ehdottomasti varmistettava. Turvalliselle työskentelylle onkin olennaista, että ennen sähköjohdon yhteydessä tapahtuvan työskentelyn aloittamista todetaan ja varmistetaan jännitteen olevan pois kytkettynä, jolloin työskentely on turvallista.

Korkeiden jännitteiden toteaminen on kuitenkin ongelmallista. Tunnetun menetelmän mukaan korkeajännitejohdon jännitteettömyys todetaan ja varmistetaan pitkän varren päässä olevalla laitteella, jolla kosketetaan sähköjohtoa. Käytössä olevat laitteet edellyttävät mastoon kiipeämistä, mikä on aina työturvallisuusriski, ja laitteiden käyttö on hidasta. Turvallisuuden varmistaiseksi tilanteessa pitää myös olla läsnä kaksi henkilöä.

Nykyisin käytössä oleva, ainoa luotettavaksi havaittu laite painaa noin 2 kg. Laitteen kuljettaminen maastossa, esille ottaminen ja kädessä pitäminenkin on hankalaa. Kun sähköasentajan täytyy jokaista mittausta ja jännitteen toteamista varten kiivetä esimerkiksi jopa 40 m korkeaan sähkömastoon, niin sähköjohdon jännitteen toteaminen on todella hankalaa ja hidasta. Tilanteen teke hankalaksi myös se, että tavallisesti sähköasentajan kenttävarustukseen kuluu tilanteesta riippuen vielä 5 - 20 kg työkaluja, materiaalia ja turvavarusteita.

Korkeajännitejohtoon koskettamista ei myöskään voida pitää ratkaisuna, koska se on aina turvallisuusriski. Näin ollen on olemassa tarve sähköjohdon jännitteen toteamiseksi muulla tavoin. Maastokelpoista, nopeasti toimivaa ja luotettavaa mittalaitetta ei kuitenkaan ole saatavilla.

KEKSINNÖN TARKOITUS Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada laite, jolla ei ole edellä esitettyjä epäkohtia. Edelleen turvallinen keksinnön tarkoituksena on aikaansaada turvallinen laite sähköjännitteen toteamiseksi ja/tai tunnistamiseksi.

LAITTEEN TUNNUSMERKIT

Keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomaista se, että sähköverkon jännitteen etätoteajaan kuuluu sensori, jonka avulla korkeajännitteisen sähköjohdon jännite on todettavissa välimatkan päästä sähköjohdosta ilman, että sähköjohtoon tarvitsee koskea.

Laite on pienikokoinen ja kevyt, ja se voidaan halutessa aina päällä valmiina toimimaan. Tällöin jännitteen etätoteajaa voidaan käyttää monissa uusissa käyttötilanteissa, kuten maastokatselmoinnissa, suunnittelussa, asennus-, ylläpito- ja korjaustöissä sähkön jakeluja siirtoverkoissa maalla, merellä ja rautateillä.

Keksinnön mukaisella laitteella sähköjohdossa oleva jännite on mahdollista todeta johtoa koskettamatta jo etäältä, jännitteestä riippuen jopa 30 m päässä sähköjohdosta. Tällöin asentajan ei tarvitse kiivetä sähkömastoon. Mittaus tehdään joko asentajan ollessa maan pinnalla tai tarvittaessa ylhäällä sähkömastossa silloin, kun halutaan todeta yksittäisen johdon tai sähkövaiheen jännitteellisyys. Mittaus voidaan suorittaa myös liikkuvasta ajoneuvosta maalla, vesillä tai ilmassa.

Keksinnön mukaisen laitteen mittausprosessi on erittäin nopea, tavallisesti noin 10 sekuntia. Signaalin muokkaus ja sen voimakkuuden indikointi sekä hälytykset ovat monipuoliset. Laitetta voidaan muunnella käytettäväksi esimerkiksi turvakäsineeseen tai aktiiviseen turvakypärään liitettynä. Laitteen avulla voidaan myös järjestää esimerkiksi kuorma-auton lavan korkeuden rajoitus niin, että kuorma-auton lavaa ei voida nostaa liian korkealle sähkölinjojen alla. Kuorma-auton lavan nosto sähköjohtojen läheisyydessä on aina turvallisuusriski.

Keksinnön mukainen laite on pieni ja kevyt sekä edullinen valmistaa. Edullisimmin siinä käytetään yleisesti saatavilla olevia elektroniikan komponentteja, jolloin laite on yksinkertainen ja toimintavarma, eikä rikkoudu kovassakaan käsittelyssä. Laite on kätevä ja helposti mukana pidettävä, jolloin se lisää työturvallisuutta. Myös jännitteen toteamistapa kenttäolosuhteissa on tällöin merkittävästi helpompaa ja tehokkaampaa, koska lähestyttäessä johtoja saadaan jo maan pinnalla tieto johtojen jännitteestä. Sähkömastojen huoltotöissä on tärkeää voida erottaa toisistaan jännitteelliset ja jännitteettömät johdot, kun liikutaan turvaetäisyyden ja vaarallisen alueen välisen rajan läheisyydessä. Myös kaikissa muissa huoltotilanteissa, kuten ennen työmaamaadoituksen kytkentää, sen rakentamisen aikana, huollon aikana ja purkamisen aikana on tärkeää tietää johdoissa mahdollisesti olevat jännitteet.

Laitetta voivat käyttää myös sähköasentajat, korjaajat ja pelastusviranomaiset esimerkiksi 25 kV sähköjunarataosuuksilla. Suurjänniteverkkojen sähkökatujen jännite voidaan todeta ja mitata myös helikopterista.

Keksinnön mukainen etätoteaja ja/tai sensori voidaan myös liittää sähköasentajan varusteeseen, kuten vaatteeseen, käsineeseen tai kypärään. Koska suurjänniteverkon sähköasentajat työskentelevät äärimmäisissä korkeus- ja sääolosuhteissa, jolloin asentajan varusteet ovat muutenkin painavia, niin etätoteajan liittäminen sähköasentajan tai pelastusviranomaisen varusteeseen vähentää mukana kannettavien erillisten laitteiden määrää. Sähkömastohuoltotehtävissä sähköjohtoja lähestyttäessä saadaan aina mukana seuraavalla sähköjännitteen etätoteajalla helposti tieto johtojen jännitteestä jo maassa, jolloin voidaan pysyä sopivalla turvaetäisyydellä jännitteellisestä sähköjohdosta. Silloin kun toimitaan jännitteellisen sähköjohdon läheisyydessä on myös tärkeää pystyä erottamaan jännitteellinen ja jännitteetön johto toisistaan. Erittäin tärkeää se on silloin, kun työskentelypaikalla on useita energiansiirtoväyliä, kuten esimerkiksi 110 - 400 kV johtoja rinnan tai samassa mastossa.

Keksinnön mukainen etätoteaja ja/tai sensori voidaan myös liittää ajoneuvoon, kuten kuorma-autoon, nosturiin tai henkilönosturiin niin, että etätoteaja antaa varoetäisyyshälytyksen ajoneuvoa ohjattaessa sähköjohdon läheisyyteen. On todettu, että esimerkiksi kuorma-auton lavan nosto on sähköjohdon läheisyydessä muodostaa riskin mahdollisesta sähköiskusta.

Keksinnön etätoteajassa on valittavissa sopiva jännite ja/tai herkkyys korkeajännitejohdon jännitteen toteamiseksi. Valintakytkinten ja laitteen logiikkaosan toimintaa on selostettu jäljempänä. Etätoteajan sensoriin kuuluu kaksi yhdensuuntaista ja pääasiallisesti yhtäsuuria metallipintaa, joiden välille jännitteellisen korkeajännitejohdon läheisyydessä syntyvä jännite muodostaa signaalin, jonka avulla korkeajännitejohdon jännite on todettavissa. Edullisimmin sensorin kaksi yhdensuuntaista metallipintaa on muodostettu saman piirilevyn vastakkaisille puolille. MENETELMÄ

Keksinnön kohteena on myös menetelmä sähköverkon jännitteen toteamiseksi. Menetelmän avulla voidaan todeta onko korkeajännitesähköverkon sähköjohdossa jännite.

MENETELMÄN TUNNUSMERKIT

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että korkeajännitesähköverkon korkeajännitesähköjohdon jännitteen toteamiseksi sähköjohdon läheisyyteen välimatkan päähän sähköjohdosta viedään etätoteajaa niin, että etätoteajan etäisyys sähköjohdosta on kuitenkin suurempi kuin vaadittu turvaetäisyys, ja että etätoteajan sensorin antaman signaalin perusteella todetaan välimatkan päästä korkeajännitesähköjohdosta onko korkeajännitesähköjohdossa jännite ilman, että sähköjohtoon tarvitsee koskea. Tällöin korkeajännitesähköverkon jännite todetaan ja tunnistetaan välimatkan päästä sähköjohdosta käyttämällä etätoteajaa siten, että etätoteajan jännitealue säädetään korkeajännitejohdon jännitettä vastaavaksi. Voidaan myös tehdä niin, että korkeajännite sähköverkon jännite todetaan ja tunnistetaan välimatkan päästä sähköjohdosta käyttämällä etätoteajaa siten, että etätoteajan herkkyys säädetään korkeajännitejohdon jännitettä vastaavaksi.

Keksinnön mukaan korkeajännitejohdon jännite todetaan käyttämällä käänteisesti kapasitansiperiaatetta niin, että jännitteellisen korkeajännitejohdon läheisyydessä käytetään sensoria, jossa kahden yhdensuuntaisen ja pääasiallisesti yhtäsuuren metallipinnan välille syntyvä jännite muodostaa signaalin, jonka avulla korkeajännitejohdon jännite todetaan. KÄYTTÖ

Keksinnön mukaan sähköjännitteen etätoteaja toteaa jännitteen etäältä, noin 2 - 25 m etäisyydeltä sähköjohdosta. Laitteen mittausprosessi on nopea, noin 10 sekuntia, ja mittaus voidaan tehdä myös liikkuvasta ajoneuvosta tai helikopterista. Laite on pieni ja kevyt sekä sen hinta on edullinen. Enää sähköasentajan ei tunnettun tapaan tarvitse kiivetä korkeaan sähkömastoon, koska jo maan pinnalta voidaan todeta, jos mastossa olevassa johdossa on sähköjännite. Tarvittaessa mittaus voidaan tehdä myös ylhäällä sähkömastossa silloin, kun halutaan todeta yksittäisen vaiheen jännitteellisyys. Tällainen tilanne voi syntyä kun on selvitettävä esimerkiksi vikatilanne useamman johdon käsittävässä 20 kV siirtoverkossa. Keksinnön mukainen laite on erittäin pieni ja helposti mukana pidettävä, jolloin jännitteen toteamisen myös kenttäolosuhteissa nopeutuu ja paranee. Laitteen hyvä käytettävyys varmistaa sen, että laite on aina mukana ja sitä myös käytetään, jolloin työturvallisuus samalla paranee. Jännitteen etätoteaja toteaa sähköjohdon jännitteellisyyden välimatkan päästä seuraavasti. Asentaja pitää laitetta kädessä tai sähköä johtamattoman sauvan päässä, jolloin laite antaa hälytyksen kynnysetäisyyden ja mitattavan jännitteen perusteella. Hälytystäpä on esimerkiksi äänihälytys ja/tai kirkas led-valohälytys ja/tai värinähälytys.

Edullisesti sähköjännitteen etätoteajassa on kolme korkeajännitealuetta eli 20 kV, 110 kV ja 400 kV sekä yksi testikäyttöjännitealue 230 V. Laitteessa on kaksi säätönuppia, joissa kummassakin on neljä asentoa. Ensimmäisessä säätönupissa eli jännitteen valintakytkimessä on virran katkaisuasento ja jännitealueasennot 20 kV, 110 kV ja 400 kV. Jännitealueasento 20 kV on samalla myös 230 V testiasento, jossa laite hälyttää kaikilla jännitteillä. Toisessa säätönupissa eli herkkyyden säätökytkimessä on herkkyysasetus, jossa on neljä herkkyysaluetta A, B, C ja D. Laite toimii ladattavalla akulla.

Keksinnön mukainen sähköjännitteen etätoteaja testattiin kahdella eri tavalla. Ensin laitetta siirrettiin eri etäisyyksille 2 m, 4 m, 6 m, 8 m, 10 m, 12 m ja 13 m sähköjohdosta ja kirjattin mittaustulokset eri jännitteillä. Laite toimi moittettomasti 2 - 13m päässä sähköjohdosta, kun vaihejännite oli esimerkiksi 325 kV, joka vastaa 563 kV kolmivaiheisena. Sen jälkeen toisessa mittauksessa laite oli paikalllaan 8,4m sähköjohdosta ja jännitettä muutettiin 0,6 kV - 325 kV portaattomasti.

LAITTEEN RAKENNE

Keksinnön mukaisessa sähköjännitteen etätoteajassa on esimerkiksi kaksi käyttökytkintä ja kaksi led-merkkivaloa. Seuraavassa kuvataan niiden toimintaa.

Ensimmäinen kytkin eli jännitteen valintakytkin on laitteen virtakytkin ja samalla kolmen mitattavan jännitealueen valintakytkin. Tämän kytkimen neljä asentoa ovat seuraavat. 0 = OFF on virta pois asento. Muissa asennoissa laitteessa on virta kytkettynä. 1 = 20 kV Tämä asento on samalla myös laitteen testiasento.

2 = 110 kV

3 = 400 kV

Toisella kytkimellä eli herkkyyden säätökytkimellä valitaan laitteen herkkyyden asetus. Sen neljä asentoa A, B, C ja D valitsevat laiteen herkkyyden seuraavasti. A = laitteen herkin asento, joka on tarkoitettu etäältä mittaamiseen B = laitteen toiseksi herkin asento, joka on tarkoitettu melko kaukaa, mutta hieman lähempää mittaamiseen C = laitteen kolmanneksi herkin asento, joka on tarkoitettu melko läheltä mittaamiseen D = laitteen vähiten herkin asento, joka on tarkoitettu läheltä mittaamiseen

Laitteessa on myös kaksi pientä vierekkäistä led-valoa, jotka ilmaisevat laitteen oman statuksen, joiden merkitys on seuraava.

Vihreä led-valo = laite on käyttökunnossa

Punainen led-valo = Laitteen akun jännite on liian alhainen ja akku on ladattava laitteen laturilla.

Laitteen pohjassa on suuri punainen led-valo, jonka syttyminen ilmaisee mitatun jännitekentän. Samalla käynnistyvät myös laitteen äänisummeri ja värinähälytin.

Esimerkin mukaisen laitteen käyttöohjeen mukaan sähköjännitteen etätoteaja testataan ennen käyttöä seuraavasti. 1. Laitteeseen kytketään virta kääntämällä ensimmäinen kytkin eli jännitteen valintakytkin asennosta "0" asentoon "Γ 2. Laite tekee n. 5 -10 sekunnin itsetestin. Summeri, värinähälytin ja suuri punainen led-valo ovat testin aikana päällä. Testin päätyttyä pieni vihreä led-valo syttyy. 3. Testausvaiheessa laite testaa sen omat mikropiirit, lepojännitteet sekä sisäisen referenssijännitteen. 4. Kentällä laite käyttöä voidaan vielä testata siten, että jännitteen valintakytkimen ollessa asennossa "1" ja herkkyyden säätökytkimen ollessa asennossa "A" laite viedään 20 kV, 110 kV tai 400 kV korkeajännitejohdon alle. Tällöin laite hälyttää käytännössä kaikkien korkeajännitejohtojen läheisyydessä. 5. Sisätiloissa laite voidaan myös testata siten, että jännitteen valintakytkimen ollessa asennossa "1" laite viedään noin 3 - 5 cm päähän 230 V vaihtovirtajohdosta. 6. Akun jännite on jatkuvassa seurannassa ja ennalta määritellyn kynnysjännitteen alittuessa laite sytyttää pienen punaisen ledin merkiksi heikosta akun varaustilanteesta. Tällöin laitteeseen ei voi luottaa ja se on ladattava ennen seuraavaa käyttöä.

Testausvaiheiden 1 - 4 jälkeen sähköjännitteen etätoteaja on käyttökunnossa. Käyttö aloitetaan seuraavasti. Jännitteen valintakytkimellä valitaan jokin jännitealue: "1" = 20 kV, "2" = 110 kV tai "3" = 400 kV sen mukaan minkälainen jännite mitattavassa johdossa mahdollisesti on. Herkkyyden säätökytkimellä valitaan ensiksi herkkyysalue "A" eli herkin asento, joka on tarkoitettu etäältä mittaamiseen. Herkkyysalueet "A" ja "B" on tarkoitettu käytettäväksi silloin, kun toimitaan etäällä sähköjohdosta, ja herkkyysalueet "C" tai "D" silloin, kun toimitaan sähköjohdon lähellä. Jännitteen valintakytkimen jännitealueet "1" ja "2" toimivat kyllä myös esimerkiksi 400 kV korkeajännitejohdon vaikutusalueella, mutta silloin etäisyydet eivät täsmää herkkyysalueen suhteen. Laite ei kuitenkaan mene rikki, jos esimerkiksi jännitteen valintakytkin on asennossa "2" silloin, kun sähköjohdossa on esimerkiksi 400 kV jännite.

Voidaan myös valita aina aluksi valintakytkimien asennot siten, että jännitealue on "1" ja herkkyysalue "A", jolloin laitteen asetukset ovat herkimmillään. Jos laite on tällöin liian herkkä, niin valitaan herkkyysalueeksi "B", "C" tai "D". Sen jälkeen voidaan valita jännitealueeksi "2" ja herkkyysalueeksi "A", "B" tai "C" tai edelleen jännitealueeksi "3" ja herkkyysalueeksi "A", "B" tai "C”.

Ympäristö, hajajännitteet, metallirakenteet ja nollajohto esimerkiksi 20kV vaihejohtojen alla voivat vaimentaa mitattavaa jännitekenttää ja voivat siten vaikuttaa jonkin verran laitteen toimintaan. Sähköjännitteen etätoteaja on ensisijaisesti tarkoitettu pidettäväksi kädessä, mutta se voidaan aivan hyvin liittää myös mihin tahansa, kuten esimerkiksi sellaisen tangon päähän, joka ei johda sähköä, sähköasentajan vaatteisiin tai varusteisiin tai esimerkiksi käytettävään ajoneuvoon.

Edellä esitetyt, sähköjännitteen etätoteajassa käytettävät jännitealueiden ja herkkyyden säätökytkimien asennot eri mittausetäisyyksillä ovat seuraavat.

Keksinnön mukaisen jännitteen toteajan tunnusmerkkejä ovat esimerkiksi seuraavat seikat: 1. Sähkövuon voimakkuus voidaan todeta etäältä ja myös läheltä johtoa koskettamatta. Kun jännite on 0,1 -400kV, niin laitteen etäisyys sähköjohdosta voi olla noin 0,005 m - 30 m. Signaalin mittaus tapahtuu maan pinnalla kävellessä tai sähköpylvääseen tai -mastoon kiipeämällä. Laitteen tarvitsema signaali saadaan liikkuvassa ajoneuvossa liikuttaessa esimerksiksi nopeudella 1-160 km/t, liikuttaessa vesillä tai liikuttaessa ilmassa sähköjohtojen yläpuolella esimerkiksi helikopteritähystyksen aikana. 2. Jännitteen toteaja saa tarvittavan signaalin ilman, että laite maadoitetaan. Laitteen asento voi tällöin olla mikä tahansa. Laitetta ei välttämättä tarvitse kohdistaa suoraan sähkölinjaa kohti. Laitteessa sensorina toimivat saman piirilevyn vastakkaisten puolten sähköä johtavat pinnat, jotka edullisimmin on pinnoitettu kuparilla tai muulla sähköä johtavalla materiaalilla. Laitteessa sensorin ilmaisema heikko signaali sovitetaan ja vahvistetaan, signaalin käsittely tapahtuu tasasuuntaamalla ja integroimalla, integroidun signaalin käsittely jatkuvassa mittausmoodissa, laitteessa on vakioitu referenssijännite signaalin vertaamiseksi ja akkujännitteeen seuraamiseksi, 3. Mittaus- ja hälytysindikaatioon käytetään yhtä tai useampaa seuraavista elementeistä: led-valo, värinälaite, summeri, led-valopylväs, numeronäyttölaite tai muun vastaavan kuvion näyttävä laite. 4. Laitteeseen kuuluu hallintakytkimet ja ilmaisinlaitteet jännitekentän voimakkuuden ilmaisemiseksi sekä hälytykset ilmoittavat laitteet. 5. Edullisimmin laitetta pidetään joko kädessä tai taskussa, koska laitteen kotelon mitat ovat pienet, edullisimmin noin 90 mm x 50 mm x 25 mm. Lisäksi laitteen paino on pieni, edullisimmin alle 50 g. 6. Edullisimmin laitteen toiminta on toteuttu: ilman tietokoneohjelmistoja tai vaihtoehtoisesti tietokoneohjelmiston avustamana, laitteeseen kuuluu ainakin yksi kaksikerroksinen piirilevy, laitteen kokoonpanossa käytetään yleisesti saatava elektroniikan komponentteja, laitteessa käytetään toimintavarmoja kytkimiä ja/tai säätimiä, laite on helppokäyttöinen ja selkeä käyttää. 7. Laitteeseen kuuluu sensoriosa ja logiikkaosa. Sensoriosa ja mahdollinen signaalin lisävahvistusosa voidaan tarvittaessa erottaa logiikkaosasta esimerkiksi silloin, kun ainakin osa laitteesta on kädessä, taskussa, ajoneuvossa tai koetinsauvan päässä, sensori on työkäsineen selkämyksessä ja logiikkaosa esimerkiksi laitteen käyttäjän rintataskussa, sensori on kuorma-auton lavan korkeimmassa kohdassa ja logiikkaosa auton jossakin muussa osassa, laitteen avulla etäluetaan sähköjohtoja esimerkiksi silloin kun helikopterilla tähystetään ilmasta sähkölinjojen kuntoa. 8. Sensoriosan ja logiikkaosan ollessa yhdessä tai toisistaan erotettuna laitteen toimintaa voidaan tehostaa liittämällä siihen myös: GPS paikannuslaite ainakin yksi lisänäyttölaite led- lamppujen lisäksi tai niiden asemesta, tehokkaampi hälytysindikaatiolaite kontaktori tai muu vastaava laite, jonka avulla ohjauspulssi voidaan vahvistaa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

KUVIOLUETTELO

Kuvio 1 esittää kaavallisesti henkilötyöskentelyssä käytettäviä vähimmäisetäisyyksiä korkeajännitejohdoista.

Kuvio 2A esittää keksinnön mukaista sähköjännitteen etätoteajaa sivulta päin nähtynä. Kuvio 2B esittää kuvion 2A etätoteajaa päältä päin nähtynä.

Kuvio 3 esittää sähköjännitteen etätoteajaa sivulta päin nähtynä.

Kuviot 4-5 esittävät kaavallisesti sähköjännitteen etätoteajan mittaustuloksia.

Kuviot 6A-6B esittävät kaavallisesti kapasitanssiin perustuvaa mittausperiaatetta.

Kuvio 7 esittää etätoteajan toiminnan vuokaaviota.

Kuvio 8 etätoteajan kytkentäkaaviota.

Kuvio 9-10 esittävät etätoteajan piirilevyn eri puolia.

Kuvio 11 esittää etätoteajan rakennetta piirilevyn ensimmäisellä puolella.

Kuvio 12 esittää etätoteajan rakennetta piirilevyn toisella puolella.

KUVIOIDEN SELOSTUS

Kuviossa 1 on esitetty kaavallisesti henkilötyöskentelyssä käytettäviä vähimmäisetäisyyksiä eri jännitteisistä korkeajännitejohdoista. Kuviosta 1 nähdään, että sähköverkoissa 1 ja 2, joissa jännite on 20 kV, 45 kV tai 110 kV, sähköjohdosta vaadittava turvaetäisyys on 1,5 m. Sähköverkossa 3, jossa jännitte on 220 kV, vaadittava turvaetäisyys sähköjohdosta on 2 m ja 400 kV sähköverkossa 4 vaadittava etäisyys sähköjohdosta on 3,5 m. On selvää, että koska korkeajännitejohdon lähelle ei saa mennä, niin johdossa oleva jännite on pystyttävä toteamaan jo etäältä. Keksinnön mukaisella sähköjännitteen etätoteajalla se on mahdollista.

Kuviossa 2A on esitetty keksinnön mukainen sähköjännitteen etätoteajalO, johon kuuluu jännitteen valintakytkin 21, jolla valitaan laitteen virran kytkentä ja katkaisu sekä jokin kolmesta erilaisesta mittausjännitealueesta. Jännitteen valintakytkimen 21 vieressä etätoteajan 10 yläosassa on herkkyyden säätökytkin 22, jolla valitaan jokin neljästä laitteen herkkyysalueesta. Lisäksi laitteeseen kuuluu punainen led-hälytysvalo 23, joka toimii samanaikaisesti laitteen summeriäänihälytyksen ja värinähälytyksen kanssa silloin kun etätoteaja 10 havaitsee sähköjohdossa olevan jännitteen. Laitteen akku ladataan akunlatauspistokkeen 24 kautta.

Kuviossa 2B on esitetty kuvion 2A sähköjännitteen etätoteaja 10 päältä päin nähtynä. Kuviosta 2B nähdään, että jännitteen vaiintakytkin 21 on käännettävissä johonkin neljästä eri asennosta 0, 1, 2 tai 3, joista ”0” on virta pois asento. Muissa valintakytkimen 21 asennoissa laitteessa on virta kytkettynä. Asento Ί” on 20 kV mittausasento ja se on samalla myös laitteen testausasento. Asento ”2” on 110 kV mittausasento ja asento ”3” on 400 kV mittausasento.

Kuviossa 2B myös herkkyyden säätökytkin 22 on käännettävissä johonkin neljästä eri asennosta A, B, C tai D. Näistä asennoista ”A” on herkin asento, joka on tarkoitettu etäältä mittaamiseen, ja ”D” on laitteen vähiten herkin asento, joka on tarkoitettu läheltä mittaamiseen. Herkkyyden säätökytkimen 22 muut asennot B ja C ovat herkkyydeltään asentojen A ja D välillä. Kuviosta 2B nähdään edelleen myös etätoteajan 10 päällä olevat led-valot 25 ja 26, joista vihreä led-valo 25 ilmoittaa laitteen olevan käyttökunnossa ja punainen led-valo 26 ilmoittaa laitteen akun jännitteen olevan niin alhainen, että akku on ladattava.

Kuvio 3 esittää sivulta päin nähtynä sähköjännitteen etätoteajaa 10, jonka yläosassa on vain yksi vaiintakytkin 50, virtakytkin 27 ja punainen led-valo 23, joka ilmaisee mitatun jännitekentän. Virtakytkin 27 tulee päädystä ulos noin 4mm silloin kun virta ei ole kytkettynä, ja virta kytketään painamalla virtakytkin 27 alas. Virtakytkimeen 27 on liitetty myös tilaindikaation ilmoittava vihreä led-valo, joka ilmoittaa etätoteajan 10 olevan käyttökunnossa.

Kuviossa 3 esitetyn etätoteajalaitteen sivulla on kahdeksan rivissä olevan led-valon muodostama led-valopylväs 41, jossa alimmainen led-valo on keltainen ja muut ovat punaisia. Nämä led-valot syttyvät hälytyssignaalin voimakkuuden mukaan. Alimmainen led-valo on keltainen ja muut ovat punaisia. Keltainen led-valo ilmaisee pieniä kenttävoimakkuuksia ja sitä käytetään laitteen päivittäiseen testaukseen esimerkiksi siten, että laite viedään noin 0,01 m päähän 230 VAC jännitteisestä sähköjohdosta. Lisäksi laitteen sivulla led-valopylvään 41 vieressä on punainen led-valo 26, joka ilmaisee alhaisen akun jännitteen.

Etätoteajan 10 hälytyskynnyksen asetus 36 asetetaan siten, että valintakytkimellä 50 valitaan referenssijännite, johon signaalin tasoa verrataan jatkuvassa moodissa. Referenssijännitteet peilaavat etäisyyttä korkeajännitesähköjohtoon. Kun jännitekenttä vahvistuu sähköjohtoa lähestyttäessä tai jännitteen kasvassa, niin useampia led-valoja syttyy palamaan samanaikaisesti.

Kuvioissa 4 ja 5 on esitetty keksinnön mukaisen sähköjännitteen etätoteajan mittaustuloksia 10 kV ja 400 kV jännitteillä. Kuvion 4 käyrät 1, 2 ja 3 esittävät mittaustuloksia 400 kV jännitteisen korkeajännitejohdon läheisyydessä kun mitattiin jännitteenvalintakytkimen 22 jännitealueasennoilla 1 = 20 kV, 2 = 110 kV ja 3 = 400 kV ja laitetta siirrettiin 2 m, 4 m, 6 m, 8 m, 10 m, 12 m ja 13 m etäisyyksille sähköjohdosta. Kuviosta 4 nähdään, että eri jännitealueasennoilla 1, 2 ja 3 saadut etätoteajan signaalin käyrät vastaavat pääasiallisesti toisiaan.

Kuviossa 5 esitetyssä mittauksessa keksinnön mukainen sähköjännitteen etätoteaja oli paikalllaan 8,4 m etäisyydellä sähköjohdosta ja sähköjohdon jännitettä muutettiin välillä 4,1 kV - 325 kV portaattomasti. Kuviosta 5 nähdään, että eri herkkyysalueilla mittaustuloksena saadut etätoteajan signaalin käyrät ovat myös pääasiallisesti samanmuotoisia. Vain niiden sijainti käyrästössä muuttui herkkyyttä säädettäessä.

Kuviot 6A-6B esittävät kaaviollisesti kapasitanssi-ilmiötä, jota keksinnön mukaan käytetään uudella tavalla hyödyksi korkejännitejohdon muodostamaan sähkökentän havaitsemiseksi. Kun korkejännitejohdon muodostamaan sähkökenttään sijoitetaan kaksi samankokoista metallilevyä a ja b, joiden etäisyys toisistaan on d, niin levyjen välille muodostuu potentiaalijännite Vab. Jännite ilmaisee korkejännitejohdossa olevan jännitteen. Näin keksinnön mukaan käytetään uudella yllättävällä tavalla hyväksi tunnettua kapasitiivista ilmiötä.

Suhteellisen suuressa ja tasalaatuisessa sähkökentässä kahden lähekkäin olevan metallilevyn välille syntyy potentiaalijännite. Edelleen keksinnön mukaan levyjen jännitepotentiaali muokataan merkitseväksi indikaatioksi. Metallilevyjä käytetään näin keksinnön mukaisessa etätoteajalaitteessa jännitteen havaitsevana sensorina. Jännitteeen tai laitteen ja sähköjohdon välisen etäisyyden muuttuessa sensori havaitsee jännitelevyillä olevan jännitepotentiaalin muutoksen.

Kahden kuparilevyjen läheisyys muodostaa jännitteen etätoteajan sensoriosan, joka mittaa kenttävoimakkuutta seuraavan kaavan mukaan. E = V / d, jossa E = kenttävoimakkuus V = sähkökentässä levyjen pintaan muodostuu jännite [V] d = levyjen välinen etäisyys [m]

Sensorissa levyjen välinen etäisyys d on vakio, mutta kenttävoimakkuus muuttuu suhteessa etäisyyteen jännitteellisestä sähköjohdosta. Keksinnön mukaan etätoteajan sensorin levyjen pinnalle syntyvä muuttuva jännite on suhteessa etäisyyteen jännitteellisestä sähköjohdosta ja sähkökenttään. Tätä sensoriosan jännitettä käytetään etätoteajalaitteen tulosignaalina, jota käsitellään laitteen logiikkaosassa seuraavassa esitettävällä tavalla.

Kuviossa 7 on esitetty keksinnön mukaisen etätoteajan toiminnan vuokaavio, jossa viitenumeroilla on merkitty etätoteajan toimintaan liittyvät komponentit. Laitteen ääriviivat merkitty kuviossa 7 katkoviivalla ja signaalin kulku ja käsittely on esitetty kuviossa 7 siten, että signaali etenee vasemmalta oikealle.

Kuviossa 8 on esitetty vastaavan etätoteajan kytkentäkaavio, johon on merkitty vastaavat osat ja toiminnat vastaavilla viitenumeroilla kuin kuviossa 7. Seuraavassa on esitetty yksityiskohtaisesti etätoteajan toiminnan selostus, joka liittyy samalla sekä kuvion 7 etätoteajan toiminnan vuokaavioon että kuvion 8 kytkentäkaavioon.

Etätoteajaan 10 kuuluu sensori 31, jossa on kaksi yhdensuuntaista kuparilevyä.

Kuparilevyt ovat piirilevyn molemmille vastakkaisille pinnoille muodostettuja kuparipintoja. Kun sensori 31 havaitsee kuviossa 7 esitetyn sähkökentän 30, niin kuparilevyjen pinnalle muodostuu esimerkiksi noin 10 mV AC jännite, kun mitattava korkeajännitejohdossa oleva pääjännite on esimerkiksi 110 kV ja etäisyys johtoon esimerkiksi noin 10m.

Sensorissa 31 syntynyt signaali johdetaan tarvittaessa etätoteajalaitteen esivahvistus ja/tai sovitusosaan 32, jossa sovitus muuttaa signaalin tuloimpedanssia ja vakavoittaa jännitettä. Signaali vahvistetaan vahvistusosassa 33 kertoimella, joka on esimerkiksi 40, 35, 25 tai 15 riippuen sähkökentän voimakkuudesta. Vahvistusoimakkuus valitaan laitteen kytkimellä 50. Sen jälkeen signaali johdetaan integrointi-ja vakiointiosaan 34, jossa signaali puoliaaltotasasuunnataan. Signaalin energia kerätään kondensaattoriin ja sen latausta puretaan 5% jatkuvassa moodissa aikavälillä 0-50 ms, jolloin signaalia voidaan käyttää jatkuvassa moodissa ja reagointi on nopeaa eli käytännössä viiveetön.

Kun laitteen hälytys on varmennettu, niin jako-osassa 35 signaali jaetaan kahteen osaan led-valopylvään 41 ja hälytyksien 40 kesken. Signaalin voimakkuus muuttuu riippuen käytössä olevasta vahvistuksesta, etäisyydestä ja sähkökentästä. Esimerkkitapauksessa signaalin jännite on noin 0,5 - 1,5 V sähköjohdon jännitteen ollessa 110 kV ja mitattaessa 10 m etäisyydellä. Hälytyskynnyksen asetus 36 asetetaan siten, että valintakytkimellä 50 valitaan referenssijännite, johon signaalin tasoa verrataan jatkuvassa moodissa. Referenssijännitteet “peilaavat” etäisyyttä korkeajännitesähköjohtoon. Hälytyskynnykset ovat itse asiassa erittäin tarkat tarkoittaen noin 20 cm etäisyyseroa sähköjohdosta kun perusyhteys on 14,9 m -15,1 m eli noin 15 m, jolloin 20 cm etäisyysero on noin 1,5 %. Hälytyskynnykset ovat jännitereguloituja, jolloin akun jännitteen hiipuminen ei muuta hälytyskynnyksiä. Pääpiirin hälytyskynnyksen 37 operatiovahvistin (op-amp) vertaa jatkuvasti asetettua hälytyskynnystä ja signaalin tasoa. Signaalin tason ylittäessä hälytyskynyksen op-amp laskee lähdön suunnilleen arvoon 0 V, jolloin transitori alkaa johtaa ja teho-led, summeri ja värinähälytin saavat käyttöjännitteen.

Laitteen kahdeksan led-valon muodostavan led-pylvään 41 hälytyskynnyksessä 38 sarjassa olevat vastukset tekevät seitsemän portaisen jännitejaon. Näitä jännitetasoja verrataan jatkuvassa moodissa signaaliin. Signaalin jännitteen ylittäessä minkä tahansa näistä jännitetasoista, sytyttää kyseinen op-amp jännitetason indikaatioon kalibroidun led-valon.

Laitteen tilaindikaatiossa 39 virtakytkimessä 27 sijaitseva vihreä led-valo ilmaisee laitteen olevan toimintakuntoinen. Led-valo saa ohjauksensa samasta op-amp vahvistimesta kuin hälytyksen pääpiiri. Eli jos hälytyspääpiiri on rikki, niin laite ei ilmaise olevansa toimintakuntoinen. Hälytyksiä 40 varten on valittu käyttöön kolme erilaista hälytystapaa, jotka ovat teho-led 23, joka on väriltään edullisimmin punainen, värinähälytys ja summeri. Led-hälytysvalo 23 on kuvion 2 laitteessa alapuolella ja kuvion kuvion 3 laitteessa sen päällä. Tarkoituksena on varmistaa, että laitteen käyttäjä aistii ja huomaa hälytyksen kaikissa erilaisissa olosuhteissa vaikka ympäristössä olisi taustamelua tai tärinää, esimerkiksi vaikka silloin kun käytetään moottorisahaa, tai on kirkas auringonpaiste tai on täysin pimeää. On mahdollista käyttää myös muita hälytystapoja ja -laitteita. Hälytyssignaalin voimakkuuden mukaan syttyvät led-valopylvään 41 led-valot, joita kuvion 3 esittämässä esimerkkilaitteessa on kahdeksan. Alimmainen led-valo on keltainen ja muut ovat punaisia. Keltainen led-valo ilmaisee pieniä kenttävoimakkuuksia ja sitä käytetään laitteen päivittäiseen testaukseen esimerkiksi siten, että laite viedään noin 0,01 m päähän 230 VAC jännitteisestä sähköjohdosta. Ledien syttymisjännitteet ovat 0,7 V, 1,0 V, 1,3 V, 1,6 V, 1,9 V, 2,3 V, 2,6 V ja 2,9 V. Jänniteasetuksia voidaan voidaan kuitenkin helposti muuttaa eri käyttötilanteisin ja käyttäjän tarpeiden mukaan.

Etälukijassa on myös ohjaussignaalin ulosottopiste 42, jonka avulla laitteen tilaindikaatiota ja hälytyksiä voidaan käyttää ohjausimpulssina ulkoiseen ohjaukseen. Tätä ohjaussignaalin ulosottopistettä voidaankin käyttää kaikkien ulkopuolisten sähkömekaanisten laitteiden ohjaamiseen, kuten esimerkiksi kuorma-autonlavan, henkilönostimen nostokorin hydrauliikan tai muun vastaavan laitteen ohjaamista varten.

Etälukijassa on myös ohjaussignaalin toinen ulosottopiste 43,jonka avulla voidaan ohjata laitteen ulkopuolisia indikaatioita ja erilaisia visualisointeja, kuten esimerkiksi tehosireeniä, LCD-näyttöä, numeronäyttöä tai varotusvilkkuvaloa.

Etälukijaan kuuluu akku 45, jossa on esimerkiksi kolme sarjassa olevaa 1,2 V ja 400 mAh akkua. Akkujen kokoa ja/tai laitteen käyttöjännitteen syöttöä voidaan muunnella tarpeen mukaan.

Akun 45 lataus tapahtuu latausliittimen 44 kautta ulkopuolisella laturilla, joka on esimerkiksi vastaavanlainen kuin tavallisen matkapuhelimen latauslaite. Edullisimmin laturi liitetään etälukijaan mini-usb-liittimen välityksellä.

Laitteeseen kuuluu myös käyttöjänniterererenssi 46 ja akun alhaisen jännitteen hälytyskynnys 47, joiden avulla akkujännitteen tasoa seurataan jänniteregulaatiota varten. Hälytyskynnykset on jännitereguloitu, jolloin akun jännitteen hiipuminen ei muuta hälytyskynnyksiä.

Viitenumerolla 48 on merkitty akun 45 jännitehälytystä, joka akun 45 varaustilan pudotessa ilmaisee akun lataustarpeen. Tällöin akku 45 voidaan ladata ennenkuin jännitteen lasku alkaa vaikuttaa laitteen hälytystasoihin.

Viitenumerolla 49 on merkitty laitteen käyttöjännitettä 49. Laitteen käyttöjännite ja energia on suhteutettu laitteen käyttöaikaan ja lepovirtoihin.

Etälukijalaitteen ulkopuolelle näkyvät käyttökytkimet 50. Käyttökytkimillä 50 säädetään laitteen vahvistus 32 ja hälytyskynnysten asetukset 36. Vahvistus 32 ja hälytyskynnykset 36 voidaan säätää erillisillä kytkimillä, kuten on esitetty kuvioissa 2A ja 2B.

Ne voidaan kuitenkin yhdistää samaan kytkimeen niin, että vahvistus 32 ja hälytyskynnykset 36 toimivat yhden kytkimen kautta rinnan ennalta laskettujen signaalin vahvistusten ja etäisyyksien sähköjohdosta mukaan, kuten on esitetty kuviossa 3.

Keksinnön uusi yllättävä asia on korkeajänniteverkon signaalin mittaaminen johtoa koskematta pienellä ja helppokäyttöisellä laitteella. Keksinnössä kohdat 31, 32, 33, 34, 36 ja 37 muodostavat yhdessä uuden yllättävän toimintakokonaisuuden mahdollistaen koko asian. Näistä etenkin kohtien 31, 32, 33 ja 34 yhteistoiminta on keksinnön tekninen perusta.

Kuvio 9 ja 10 esittävät etätoteajan piirilevyn eri puolia. Keksinnön mukaan sensori on osa laitteen kaksipuolista piirilevyä 51 ja sensorina toimivat saman piirilevyn vastakkaisten puolten sähköä johtavat pinnat 52 ja 53, jotka ovat yhtäsuuria ja pinnoitettu kuparilla tai muulla sähköä johtavalla materiaalilla. Kuviossa 9 nähdään piirilevyn 51 ensimmäinen puoli, jossa osassa piirilevyä 51 on kuparipinta 52. Se muodostaa sensorin 31 kahdesta yhdensuuntaisesta kuparilevystä ensimmäisen levyn. Esitetyssä esimerkissä kuparipinta 52 vie noin puolet piirilevyn 51 pinnasta. Esitetyssä esimerkissä piirilevyn 51 toiseen puoleen kootaan etätoteajalaitteen logiikkaosa.

Kuviossa 10 nähdään piirilevyn 51 toinen puoli, jossa osassa piirilevyä 51 on myös kuparipinta 53. Se muodostaa sensorin 31 kahdesta yhdensuuntaisesta kuparilevystä toisen levyn. Keksinnön kannalta oleellista on käyttää sensorina 31 signaalin ilmaisemiseksi kaksipuolisen piirilevyn 51 vastakkaisilla puolilla samalla kohdalla sijaitsevia kuparipintoja 52 ja 53. Kuparilevyt muodostavat pinnat 52 ja 53 ovat edullisimmin yhtäsuuria.

Kuviossa 11 on esitetty etätoteajan rakenne piirilevyn 51 ensimmäisellä puolella. Laite on toteutettu kompaktisti ja yksinkertaisesti siten, että piirilevyn 51 kuviossa 11 vasemmassa päässä on sensorin 31 kuparilevynä toimiva kuparipinta 52 ja piirilevyn 51 vastakkaisessa päässä ovat etätoteajan logiikkaosan pienet komponentit.

Kuviossa 12 on esitetty etätoteajan rakenne piirilevyn 51 toisella puolella. Tällöin piirilevyn 51 kuviossa 12 vasemmassa päässä on sensorin 31 kuparilevynä toimiva kuparipinta 53 ja piirilevyn 51 vastakkaisessa päässä ovat etätoteajan logiikkaosaan kuuluvat suuremmat komponentit, kuten akut 45 ja käyttökytkimet 50.

Oleellista on etätoteajan kompakti ja vahva rakenne sekä toiminnallisuus kokonaisuutena. Ratkaisu on erittäin yksinkertainen ja kestävä. Laite on myös helppo muunnella tarpeen mukaan. Piirilevyn ensimmäisellä puolella on logiikkaosan elektroniikka ja akut ja kytkimet ovat piirilevyn toisella puolella. Led-valoilmaisimet laitteen kotelon kannessa.

Keksinnön mukaisessa laiteessa jännitesignaali johdetaan sovitettuna suuri-impedanssiseen vahvistimeen. Laitteen toiminta perustuu edullisimmin vain elektroniikan peruskompponenteihin, joita ovat esimerkiksi vastus, dipdi, kondensaattori, operaatiovahvistin, transistori, led-valolamppu, usb-liitin ja esimerkiksi Nicd-akut. Keskeistä on laitteen kompakti ja varmatoiminen kokonaisuus. Siksi etätoteajassa ei edullisimmin ole tietokoneohjelmistoja. Tietokoneohjelmia käyttävät mikroprosessorit eivät olisi käyttövarmoja korkeajännitekentässä.

Yksinkertaisen rakenteen tarkoitus ja merkitys on laitteen hyvä toimintavarmuus eri olosuhteissa. Laite ei käytännössä voi mennä rikki ylijännitteestä 20 kV - 400 kV sähköverkon läheisyydessä. Esimerkissä esitetyssä laitteessa sen kaikki osat. kuten sensori ja logiikkaosa ovat samassa kotelossa. Kuitenkin komponentteja voidaan siirtää eri koteloihin erillisiksi osiksi silloin, kun etätoteaja sijoitetaan esimerkiksi kypärään, hansikkaaseen tai kuorma-auton nostokoriin. Tällöin on edullista esivahvistaa sensorin signaalia ja vahvistaa hälytysignaalia esimerkiksi kontaktorien ohjaamista varten. Nykyiset tunnetut ratkaisut ovat selvästi isompia ja kömpelömpiä kenttäolosuhteissa tai niitä ei ole saatavissa.

Myös keksinnön mukaisen laitteen piirilevy on pieni ja vahva. Se voidaan myös jakaa eri osiin eri käyttötarkoituksia varten. Esimerkiksi sensoriosa voi olla integroituna työkypärään tai mihin tahansa muuhun laitteeseen. Logistiikkaosa voidaan sijoittaa sensoriosan kanssa samaan koteloon tai täysin erikseen. Myös laitteen koteloa voidaan muokata eri käyttötilanteisiin ja olosuhteisiin. Edullisimmin laitteen ulkomitat ovat 90 mm x 50 mm x 25mm ja laitteen paino alle 50 g. Laitteen virtakytkin 27 tulee päädystä ulos noin 4mm silloin kun virta ei ole kytkettynä. Kotelon ulkopintaa voidaan modifioida ja pintakäsitellä vapaasti niistä kohdista, jotka eivät peitä laitteen piirikortissa olevaa sensorialuetta. Laite ei ole herkkä naarmuille, tärinälle tai kovallekaan käsittelylle kentällä.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön mukaisen etätoteajan tunnusmerkit voivat vaihdella. Keksinnön mukaisten etätoteajien olennaisia tunnusmerkkejä kuitenkin ovat seuraavat ominaisuudet:

Korkeajännitesiirtoyhteyden mittaus voidaan tehdä etäältä johtoa koskettamatta. Keksinnössä hyödynnetään tunnettua kapasitiivista ilmiötä käänteisesti uudella yllättävällä tavalla siten, että suhteellisesti suuressa ja tasalaatuisessa sähkökentässä kahdelle lähekkäin olevalle metallilevylle syntyvä jännitepotentiaali muokataan merkitseväksi indikaatioksi korkeajännitejohdon jännitteen toteamiseksi.

Laitteen ja korkeajännitesähköjohdon välisen etäisyyden muuttuessa sensorin jännitelevyillä olevan jännitepotentiaalin muutos sovelletaan uudella tavalla merkitseväksi indikaatioksi korkeajännitejohdon jännitteen toteamiseksi. Mittaustapahtuma on vaivaton, nopea ja tarkka.

Laitteen koko ja paino ovat pieniä, laitteen käyttö on selkeää ja laite on edullinen valmistaa ja käyttää.

Laite on toimintavarma ja sen sensori on käytännössä rikkoontumaton. Laite ei vaadi kontrollointikalibrointeja tai tarkasti valvottuja olosuhteita.

Keksintö toteutettu ilman epäluotettavia tietokoneohjelmistoja, koska mikroprosesseri voisi häiriintyä erittäin voimakkaissa sähkökentissä, joissa laitteen tulee toimia ehdottoman luotettavasti.

Laitteen signaali-indikaatio ei ole riippuvainen sähköyhteyden virtamäärästä [A], vaan jännitekentästä, jolloin esimerkiksi 20 kV yhteyksillä ei verkon kuormitus vaikuta lainkaan mittaustulokseen.

Laitteella on erittäin laaja mittausalue eli 0,4 - 563 kV pääjännite. Sen lisäksi, että laitteella voi mitata jopa 563 kV pääjännitettä ja vaihejännitettä noin 325 kV, niin laitteen toimivuus voidaan testata mittamalla vain 230 V vaihejännitettä tavallisesta seinäpistorasiasta.

Keksintö on testattu laboratorio-olosuhteissa ja käytännössä.

Laite on erittäin tarpeellinen sähkölinjatyöskentelyn ammattilaisille.

Vastaavaa laitetta ei ole markkinoilla.

Laitteen avulla on mahdollista parantaa huomattavasti työturvallisuutta, koska pieni ja kevyt mittalaite on helppo pitää aina mukana päinvastoin kuin tunnetut raahattavat ja hankalakäyttöiset laitteet.

VIITENUMEROLUETTELO 1 20 kV tai 45 kV sähköverkko 2 110 kV sähköverkko 3 220 kV sähköverkko 4 400 kV sähköverkko 10 Sähköjännitteen etätoteaja 21 Jännitteen valintakytkin 22 Herkkyyden säätökytkin 23 Led-hälytysvalo 24 Latauspistoke 25 Vihreä led-valo 26 Punainen led-valo 27 Virtakytkin 30 Sähkökenttä 31 Sensori 32 Esivahvistus- ja/tai sovitusosa 33 Vahvistusosa 34 Integrointi-ja vakiointiosa 35 Signaalijako-osa 36 Hälytyskynnyksen asetus 37 Hälytyskynnys 38 Hälytyskynnys 39 Laitteen tilaindikaatio 40 Hälytyselimet 41 Led-valopylväs 42 Ohjausimpulssi ulkoiseen ohjaukseen 43 Indikaatio ulkoisesti 44 Latausliitin 45 Akku 46 Jänniterererenssi 47 Akun alhaisen jännitteen hälytyskynnys 48 Akun jännitehälytys 49 Laitteen käyttöjännite 50 Käyttökytkimet 51 Piirilevy 52 Kuparilevy 53 Kuparilevy

Claims (8)

1. Sähköverkon jännitteen etätoteaja (10), jonka avulla voidaan todeta onko sähköverkon (1, 2, 3, 4) sähköjohdossa jännite, johon sähköverkon (1, 2, 3, 4) jännitteen etätoteajaan (10) kuuluu sensori (31), jonka avulla sähköjohdon jännite on todettavissa välimatkan päästä sähköjohdosta ilman, että sähköjohtoon tarvitsee koskea, tunnettu siitä, että sähköverkon jännitteen etätoteajan (10) sensoriin (31) kuuluu kaksi yhdensuuntaista ja pääasiallisesti yhtäsuurta metallipintaa (52, 53), jotka on muodostettu etätoteajan saman piirilevyn (31) vastakkaisille puolille, ja joiden välille jännitteellisen korkeajännitejohdon läheisyydessä syntyvä jännite muodostaa signaalin, jonka avulla korkeajännitejohdon jännite on todettavissa, ja että jännitteen etätoteajassa (10) on mittausalue korkeajänniteverkon pääjännitteen mittaamiseksi, mittausalue yksittäisen sähköjohdon jännitteettömyyden tai vaihejännitteen mittaamiseksi korkejännitesiirtoverkossa, jossa on useita sähköjohtoja rinnakkain, jolloin tämän mittausalueen avulla yksittäinen jännitteellinen sähköjohto ja yksittäinen jännitteetön sähköjohto voidaan erottaa toisistaan, ja mittausalue laitteen toimivuuden testaamiseksi tavallisen seinäpistorasian vaihejännitteellä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jännitteen etätoteaja (10), tunnettu siitä, että etätoteaja (10) ja/tai sensori (31) on liitetty sähköasentajan varusteeseen, kuten vaatteeseen, käsineeseen tai kypärään.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jännitteen etätoteaja (10), tunnettu siitä, että etätoteaja (10) ja/tai sensori (31) on liitetty ajoneuvoon, kuten kuorma-autoon, nosturiin tai henkilönosturiin niin, että etätoteaja antaa varoetäisyyshälytyksen ajoneuvoa ohjattaessa sähköjohdon läheisyyteen.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen jännitteen etätoteaja (10), tunnettu siitä, että etätoteajassa (10) on valittavissa sopiva jännite ja/tai herkkyys korkeajännitejohdon jännitteen toteamiseksi.

5. Menetelmä sähköverkon (1, 2, 3, 4) sähköjohdon jännitteen toteamiseksi siten, että välimatkan päähän sähköjohdosta viedään jännitteen etätoteaja (10), jossa on sensori (31), jonka avulla sähköjohdon jännite todetaan välimatkan päästä ilman, että sähköjohtoon tarvitsee koskea, tunnettu siitä, että sähköverkon (1, 2, 3, 4) jännitteen toteamiseksi käytetään etätoteajaa (10), jonka sensorissa (31) on kaksi yhdensuuntaista ja pääasiallisesti yhtäsuurta metallipintaa (52, 53), jotka on muodostettu etätoteajan saman piirilevyn (31) vastakkaisille puolille, ja että korkeajännitesähköverkon (1, 2, 3, 4) pääjännitteen mittaus suoritetaan siten, että asentaja käyttää etätoteajassa (10) korkeajänniteverkon pääjännitteen mittaamiseksi tarkoitettua mittausaluetta ja vie etätoteajan korkeajännitesähköverkon läheisyyteen asentajan ollessa maan pinnalla, ajoneuvossa, helikopterissa tai tarvittaessa ylhäällä mastossa etäisyyden sähköjohdosta ollessa kuitenkin suurempi kuin vaadittu turvaetäisyys, korkeajännitesähköverkossa (1, 2, 3, 4), jossa on useita sähköjohtoja rinnakkain, yksittäinen jännitteellinen sähköjohtoja yksittäinen jännitteetön sähköjohto erotetaan toisistaan niin, että asentaja käyttää etätoteajassa (10) yksittäisen yksittäisen sähköjohdon mittausaluetta ja vie etätoteajan (10) sähköjohdon läheisyyteen etäisyydelle, joka on kuitenkin suurempi kuin vaadittu turvaetäisyys, etätoteajan (10) toimivuus testatan viemällä etätoteaja tavalliseen seinäpistorasiaan tulevan sähköjohdon läheisyyteen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korkeajännitesähköverkon (1, 2, 3, 4) jännite todetaan ja tunnistetaan välimatkan päästä sähköjohdosta käyttämällä etätoteajaa (10) siten, että etätoteajan jännitealue säädetään korkeajännitejohdon jännitettä vastaavaksi.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korkeajännitesähköverkon (1, 2, 3, 4) jännite todetaan ja tunnistetaan välimatkan päästä sähköjohdosta käyttämällä etätoteaja (10) siten, että etätoteajan herkkyys säädetään korkeajännitejohdon jännitettä vastaavaksi.

8. Patenttivaatimuksen 5, 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korkeajännitejohdon jännite todetaan käyttämällä käänteisesti kapasitansiperiaatetta niin, että jännitteellisen korkeajännitejohdon läheisyydessä käytetään sensoria (31), jossa kahden yhdensuuntaisen ja pääasiallisesti yhtäsuuren metallipinnan (52, 53) välille syntyvä jännite muodostaa signaalin, jonka avulla korkeajännitejohdon jännite todetaan.