摘要：在简要介绍电容式声光型高压验电器工作原理的基础上，详细阐述了在工作实践及试验中验电器存在的缺陷，并重点讨论分析了问题产生的原因，最后针对该问题提出了防范对策。
关键词：电容型验电器；均匀电场；缺陷及对策
在本章中，首先我们将研究与验电器有关的一些重要问题，并介绍本章稍后使用的一些术语。然后，我们继续研究验电器的基本类型，并按其执行的功能对其进行分类。给出了当前可用验电器的特性，并简要概述了它们的工作原理。目的不是要对验电器技术进行详细的分析，而是要使读者对某个验电器的工作方式，工作条件和限制有一个基本的了解。
1、电容型高压验电器的结构原理
电容式高压验电器是一种便携式验电器检测电气设备上是否存在电压。它包括一个接触电极，一个指示装置元件、绝缘元件等。电容式验电器工作其原理是检测流过验电器的杂散电容到地的电流。指示电压的存在或不存在，并通过验电器指示零件的声光显示，给操作者一个清晰可识别的听觉、视觉信号。
1.1传递函数
传递函数是系统输入和输出之间关系的数学表示。就验电器而言，它代表输入上的物理信号与电输出信号之间的关系。
1.2磁滞
验电器应该能够跟踪输入参数的变化，而不管参数的变化方向（值的增加还是减小）。某些验电器在两个变化方向上都不会返回相同的值。磁滞是此属性的度量。
1.3线性度
验电器的线性度显示了测量曲线与理想传递函数的偏离量。有几种解释和表示线性的方法，最常用的是：最小二乘BFSL线性：在“输入对输出”图上，从零点到满量程输出点绘制了一条直线。实际测量曲线上最偏离此线的点用于定义验电器的线性度。通常将其表示为验电器满量程输出的百分比。最佳直线（BFSL）：
BFSL线性度是对给定验电器可获得的最准确的总体结果的度量。代替使用将满量程点连接到终点的线，而是选择另一条线，以使实际测量曲线的最大偏差最小。请注意，这只是解释结果的一种手段，完全依赖于系统（包括测量设备）来利用此技术进行设置。最小二乘BFSL线性：最小二乘方法假定给定类型的最佳拟合曲线是具有与给定数据集的偏差平方（最小平方误差）的总和最小的曲线。
1.4灵敏度
验电器的灵敏度是输入的微小变化与输出信号的最终变化之间的比率。从数学上讲，它定义为输出特性曲线的斜率。灵敏度误差偏离了特性曲线的理想斜率。
1.5准确性
精度代表理想输出信号和实际输出信号之间的最大预期误差。有时，它以最大输出信号的百分比表示。
1.6动态范围
动态范围（或跨度）是可以准确转换为电气输出的输入信号范围。在动态范围之外，验电器会生成预定义值，或者更常见的是未定义且不一致。
2、现场使用中发现的问题
2012年3月，云南供电局巡检中心的运行人员处于某一状态220千伏变电站在设备停电过程中要进行检修操作，当运行时接地刀闸板操作前，工作人员进行电源检查时，应先按程序操作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先检查现场设备上的器具(型号YDQ-2，测试合格期内部，手动测试正常)，确认正常检查，发现验电器在较大的设备表面(如110、220千伏三角形开关)盒部、CT、PT头、刀门下导线端子块中部)检查过程中无声音或灯光警告，但在设备表面(如线路、接线端子边沿等)声、光指示在电源检查时正常。当日，云南供电局和厂家技术人员再次到现场勘测。表面部分无声无光测量;在110、220千伏面积更小，设备额定电压在35kv及以下当电源打开时，声音和灯光警告是正常的。
3、原因分析
在高压设备上出现的问题主要是电场因素引起的。电容式验电器检测流过验电器到地的电容电流通过电流指示电压的存在并通过验电器指示器点的声光显示给操作者一个清晰和可识别的视觉和听觉信号。由于器件的导体面积大或由于导体周围的湿度大其原因是导体表面及其周围的电场近似均匀带电。平面上的电场分布是均匀的。输入参数发生任何更改后，需要一定的时间才能检测和测量输出参数的最终更改。该时间称为响应时间。一些验电器还有许多验电器具有衰减时间，这表示物理信号发生阶跃变化之后，验电器输出衰减到其原始值的时间。与响应时间和衰减时间相对应的值称为下限和上限截止频率。验电器的带宽是这两个频率之间的频率范围。具有高带宽的验电器可以更改其输出，以跟随输入中的快速（高频）变化。对于变化缓慢的措施，例如大型储液罐的温度，带宽可能并不重要。对于其他应用，例如扫描形状或振动验电器，根据这个分析，当选择检查点时，导体面积较大(如设备接线板)在中间位置，验电器处于具有轴向电位梯度的均匀电场中小，流过电容器的电流很小，导致工作电路不启动，验电器不会发出声音或光的指示。当验电器移至机柜边缘、尖端或电线时当设置时，它逐渐偏离均匀电场，其电场分布可以近似为均匀分布。带电直线的电场分布。
电容验电器会产生与测量的输入信号值成比例的电容变化。这种变化的检测与电阻验电器非常相似，仅在这种情况下才能观察到电容器的阻抗，这意味着必须提供交流偏置。可以以几乎相同的方式观察基于电感的验电器。与这些验电器相反，某些验电器会产生自己的偏置电压，如果需要放大，可以直接连接到AD转换器或放大器。也许将验电器分类的更合乎逻辑的方法是关于它们测量的物理属性。电阻温度验电器是电阻随温度变化的设备。热敏电阻：热敏电阻是一种电阻，其电阻会根据其温度而变化。它们通常由在陶瓷基材中烧结的两种或三种金属氧化物的组合组成。热敏电阻可分为两种类型：正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）。PTC器件的电阻随温度的升高而增加，而NTC器件的电阻随温度的升高而减小。热敏电阻的主要缺点是非线性强。廉价的热敏电阻具有较大的参数分布（“公差”），通常需要校准。与结合使用金属氧化物和陶瓷的热敏电阻不同，电阻式温度检测器由纯金属制成（通常使用铜，镍或铂）。RTD在较大的温度范围内很有用，而热敏电阻通常会在有限的温度范围内实现更高的精度。由于RTD是电阻设备，因此需要测量电流以生成有用的信号。由于该电流将元件加热到高于环境温度（P=I2R），因此除非散发多余的热量，否则可能会发生错误。这迫使我们选择具有快速响应的小型电阻设备，或者选择具有较大电阻设备并具有更好的散热性能的电阻设备。
第二种解决方案是将测量电流保持在较低水平（通常在1至5mA之间）。可以看出，电场强度为距离导线成反比，电场强，电位下降快;远离导线，电场强度小，电位下降缓慢。当验电器移动到边缘或尖端末端时在电场不均匀的情况下，验电器附近的场强较大。轴向电位梯度增加，流过验电器对地电容的电流随之增加增加，当达到起始值时，验电器进入工作状态。
4、防范对策
就电容式验电器的使用问题，实际应用和预防试验提出了以下对策:(1)积极确保验电器得到维护和使用，并应在带电体边缘进行检测。通电时，要保证带电体的接触时间大于1秒，以减少电场质数的影响。(2)在严格执行检测标准的前提下，对用电进行检测该装置的启动电压值可调至下限值，可稍加预防性试验。超过15%的标准额定电压的起始值，以确保验电器具有低启动电压和足够高的灵敏度。
参考文献
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论文作者:周瑞,陈道杨,梁凯
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/16
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