摘要：10kV架空线路停电检修时，需要在10kV架空线路绝缘导线上进行验电。传统的验电方式需借助登杆工具或梯子登高，做好个人安全防护措施后，用电工刀切开绝缘导线绝缘层，再用验电器对10kV架空线路进行验电。这样存在高空坠落、触碰裸露导线触电和降低导线绝缘程度的风险。为解决以上问题，本文主要介绍一种10kV非接触式验电笔的技术原理与研制过程，验电笔感应电笔不需要与导体发生物理接触即可测试导体是否带电，可适用于普通接触式电笔无法使用的工作环境。使用可调节伸缩杆和非接触式验电探头，实现在地面对检修线路验电，消除了作业风险，大幅减少验电时间，提高了供电可靠性。
关键词：非接触式；验电笔；研制；应用
引言
10kV架空线路停电作业应严格遵守“十个规定动作”要求，其中包括“验电、挂接地线”，在线路停电挂接地之前，必须对线路进行验电，验明线路确无电压后，方可装设接地线[1]。现有的验电装置一般存在以下问题：验电器和绝缘杆为一体结构，当验电器发生故障时，不便于拆卸检修；不具备照明的功能，不便于工作人员在光照不足的情况下进行验电，适用性不强；装置的高度一般固定，为满足工作需要，需要定制不同长度的绝缘杆，适用性不强。
现有的验电方式是使用验电器对线路进行验电，但在验电与装设接地线的过程中，存在1至3分钟的时间差，那么在这个期间就存在线路突然带电的风险，所以需要用到一种非接触式的验电笔验明线路设备是否带电，确保工作人员的人身安全[2]。
1 研制内容
10kV非接触式验电笔由感应探头、3V电源、电压放大器、控制器、多谐振荡器和声光警报电路组成。利用电磁感应原理，当10kV非接触式验电笔感应电笔探头靠近带有10kV电压的导线20MM（±1MM）时，内部线路工作，发出声光警报。验电笔感应电笔由电子元件组成，相比传统接触式高压验电笔更小巧，能使用于更狭小的工作场所。验电笔感应电笔不需要与导体发生物理接触即可测试导体是否带电，可适用于普通接触式电笔无法使用的工作环境。
2 技术原理
电磁感应（Electromagnetic induction）现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势，此电动势称为感应电动势或感生电动势。若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流（感生电流）。迈克尔•法拉第是一般被认定为于1831年发现了电磁感应的人，虽然Francesco Zantedeschi1829年的工作可能对此有所预见。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，有重大的实用意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。
放大电路亦称为电压放大器，它是使用最为广泛的电子电路之一、也是构成其他电子电路的基础单元电路。所谓放大，就是将输入的微弱信号（简称信号，指变化的电压、电流等）放大到所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号，即进行不失真的放大。只有在不失真的情况下放大才有意义。放大电路的本质是能量的控制和转换，根据输入回路和输出回路的公共端不同，放大电路有三种基本形式：共射放大电路、共集放大电路和共基放大电路。
10kV非接触式验电笔正是利用上述电磁感应原理及电压放大器，当验电笔感应电笔探头靠近带有10kV电压的导线20MM（±1MM）时，内部线路工作，发出声光警报，警告工作人员设备带电。
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3设计方案
（1）使用伸缩杆避免登高作业风险
为了使作业人员无需登高作业，降低作业人员发生高处坠落事故的风险和提高工作效率，我们改进使用可调节伸缩杆，让验电探头安装在伸缩杆一端上，作业人员无需登高就可以进行验电，快捷安全可行。伸缩杆采用全绝缘材料，全长可达4.5米，分三段可以调节长短，适应力强，方便操作人员对不同高度的电力线路进行验电[3]。
（2）使用非接触式探头验电降低触电风险
我们改进使用验电探头进行验电，无需切开绝缘导线，只需将验电探头靠近线路即可进行验电，不仅提高了工作效率，而且大大降低了作业人员发生触电事故的风险。
本装置由验电探头传感器、信号处理芯片、信号输出模块和供电元件四大部分组成，验电探头为电磁感应式的验电探头，负责接收电信号。当线路带电时，线路会产生电磁场，验电探头将磁场信号转换为电信号，输入控制器（芯片）进行处理。经控制器（芯片）处理后的信号，再由多个LED灯和一个蜂鸣器作为输出信号模块进行输出，从而显示线路是否带电。假若线路不带电，接收信号经芯片处理后，使LED 1-3不亮，LED6不亮，蜂鸣器不响。假若线路带电，接收信号经芯片处理后，根据信号中的电流强弱的信息，分别使LED1，LED2和LED3点亮，电流越大，点亮的LED越多，而且使LED6点亮闪烁，蜂鸣器也响得越频繁。这就给验电的作业人员一个非常直观的信号判断线路设备是否带电。
此外，为了增加验电装置的实用性和易用性，我们使用两个5号电池，即3V的电源为验电装置提供电源，电源更换方便。并且该验电装置增加了一个照明手电白光的功能，方便作业人员在夜间操作，增加了验电装置的适用水平。
4 应用效果
根据详细的设计资料，委托厂家生产出这种10kV非接触式验电笔装置，并在日常工作中应用。实践应用表明，该10kV非接触式验电笔未发生故障和误报信号，验电各项功能安全可靠。试用的10kV非接触式线路验电笔各项应用指标均符合设计要求，运行可靠稳定。
经济效益：按每次停电检修进行验电需要0.33小时，影响100户用户正常用电，按平均电价每度电0.67元计算，包含人工成本每次停电验电直接经济损失约230元，另外由于验电器显示失效而造成恶性事件引起的经济损失更是无可估量的，综合停电损失、人工成木、误操作损失等损失因素，每年可节省可观的经济支出。
社会效益：本文设计一种全新10kV非接触式验电装置，解决了登杆高空作业、触碰裸露导线触电和导线绝缘受损的问题，减少了10kV线路检修停电时间，消除了作业人员高处坠落和触电等高危人身风险，提升了电力施工作业安全性和效率，同时也提高了供电可靠性。
5 总结
10kV非接触式验电笔结构简单，容易操作，实用性强，适用于各种工作环境，适用性强。可以不需要与高压线路设备发生物理接触就能测试导体是否带电，大大减少了工作人员作业的危险性。10kV非接触式验电笔可伸缩长短，避免了以往高处验电时需要使用梯子爬上爬下的问题，减少工作强度，提高了工作效率，有广泛推广前景。
参考文献：
[1]戴克铭.验电器的正确使用[J]. 电力安全技术，2010，（9）：63-66
[2]崔立.防止验电器使用不当引起事故[J].电力安全技术，2002，（5）：39-3
[3]王树军，徐硕.伸缩式绝缘操作杆的研制应用[J].农村电工，2017，（1）：31.
项目名称：10kV非接触式验电笔研制
项目编号：031400KK52190050
论文作者:曾宏涛
论文发表刊物:《电力设备》2019年第14期
论文发表时间:2019/11/22
标签：电笔论文; 线路论文; 作业论文; 非接触式论文; 验电器论文; 导线论文; 信号论文; 《电力设备》2019年第14期论文;