一种高压试验快速安全放电棒的研制

一种高压试验快速安全放电棒的研制

邵春 张辉 杨航康 李飞 谢珂 丁宇洁 卢森微 金哲宇

安顺供电局 贵州安顺 561000

摘要：在高压电气试验过程中，被试品常常带有感应电荷或者残余电荷，所以试验前后我们需要对被试品进行充分放电。研制快速安全试验放电棒，可以根据不同设备快速放电，且可以根据放电过程验电报警器声响信号的消失来判断放电过程结束，并将设备直接接地，保证后续试验过程的安全。

关键词：高压试验、放电棒、分档、安全、快速

一 引言

在高压电气试验过程中，被试品常常带有感应电荷或者残余电荷，该电荷电压可能达到几十千伏，对仪器、试验人员造成伤害，所以试验前后我们需要对被试品进行充分放电。现在使用的放电棒，放电电阻为固定值，放电过程较长且无验电指示，无法判断放电电压是否在安全电压内，放电是否完全等，存在较大安全隐患。研制快速安全试验放电棒，可以根据不同设备快速放电，且可以根据放电过程声控装置声响信号的消失来判断放电过程结束，并将设备直接接地，保证后续试验过程的安全。

图1 常规放电棒 图2 常规放电棒 等效电路

二、放电棒的研制

1 放电电阻设计

放电棒里边的电阻与需要释放的电压有关，可按高压带电体的电压来计算，又因为高压电阻功率一般不会太大，常见规格型号为2W、3W、5W、10W。平时检修试验前后需要放电的设备残余电荷电压大部分不会超过10kV，根据公式P=U²/R，带入电流电压数值，得出对应于功率为2W、3W、5W、10W时的R为50MΩ、33MΩ、20MΩ、10MΩ。考虑到对35kV电容器检修试验时，电容器上的残余电荷电压可能达到35kV，带入公式，得出对应于功率为2W、3W、5W、10W时的R为612MΩ、408MΩ、245MΩ、123MΩ。

对被试品残余电荷进行放电，实际上是RC暂态电路的衰减过程，其时间常数τ=RC，可见电阻值R越大，时间时间常数τ越大，放电时间越长。又根据I=U/R，得出电阻值越大，放电电流I越小，放电过程越安全。

综上，放电电阻不是越大越好，也不是越小越好。传统的放电棒，其电阻值固定不变，无法同时满足快速放电和安全放电两个要求项。所以我们研制时，将原来固定不变的电阻值分为四挡，1档为直接接地档，二档为低阻放电档，取电阻值为10MΩ，3档为中阻放电档，取电阻值为30MΩ，4档为高阻放电档，取电阻值为130MΩ。我们可以通过将三个电阻串联起来设计，其三个电阻分别为R1（RI80型、10MΩ、10W）、R2（RI80型、20MΩ、10W）、R3（RI80型、100MΩ、10W）。

2 声光报警器设计

声光报警器具有带电报警功能，用于对被试品残余电荷的检测。其原理框图如图3所示，经过直流偏置的高压端信号进入主控制器，控制器内部的A/D转换器对高压信号进行精确的测量，引脚直接驱动指示灯和蜂鸣器提示工作人员，装置具有自检功能。

图3 声光报警器原理框图

根据声光报警器的原理和功能，我们可以选用由国网嘉兴供电公司研制的声光报警器，其电路原理图和面板如图4、图5所示。

图4 声光报警器电路原理图 图5 声光报警器面板

电源开关打开后，首先初始化各个端口和内部寄存器，开启内部扫描定时器；在定时器的中断中采样试品上的电压大小，并判断试品电压是否超过阀值电压300V，大于阀值电压，启动声光报警，并根据检测到的电压的大小改变报警指示灯的闪烁频率，电压越大，频率越快；当电压达到额定电压时，指示灯常亮。如果电压小于阀值电压，表示试品不带电。

3 放电棒原理结构图

放电棒内部设有四个档位（高阻、中阻、低阻、直接接地）并在手柄处具有选择按钮，在放电过程中，试验人员可以根据放电设备的不同，选择其中一个档或者依次从四个档位逐渐放电，放电过程中发出声音信号，信号结束即为放电结束。

图6 放电棒原理结构图

总结

试验放电棒是电气试验人员必不可少的安全工器具，其在保证试验过程人身安全发挥了巨大的作业。在放电过程中，我们需要被试品充分可靠放电。在保证安全可靠的前提下，放电过程越快越好。该款快速安全放电棒具有这些优点。

不同的设备具有不同的电容量，其残余电荷也不一样，使用固定电阻值的放电棒，为了保证安全，其电阻必须设计为高阻值。该款快速安全放电棒设计为三个电阻串联实现四挡放电，试验人员可以根据不同电容量的试品，选择相应的档位，或者依次从四个档位逐渐放电，实现快速安全放电。

传统放电棒无放电结束信号，放电完全与否无法直观判断，全靠估计放电时间，对试验人员经验要求较高。该款快速安全放电棒设计了专门的声光报警器，放电过程中，当被试品残压大于300V时，报警器发出声光信号，提示正在放电，当被试品残压小于300V时，报警器声光信号消失，此时可以调到1档，即直接接地，实现了安全可靠放电。

放电棒使用中因定期进行检验，包括声光报警器的自检和绝缘杆的绝缘强度检验。并做到“三严禁”，严禁未拉开试验电源用放电棒对试品进行放电；严禁用脚踩及重物挤压放电棒，严禁折弯、折断放电棒；严禁将放电棒受潮，影响绝缘强度，应放在干燥的地方。

参考文献：

周刚、胡海平、徐伟 ．具有带电报警功能的专用放电棒的研制[J]．电子产品世界，201512.30-32

陈化钢.电力设备预防性试验技术问答【M】.北京：水利电力出版社，2009.