城市轨道交通直流1500V验电器故障原因及分析

邱运平 石光翔

摘要：本文结合城市轨道交通实际中使用的1500V直流验电器所发生的故障，分析其故障原因并就直流1500V高压验电器在使用中频发的故障原因进行相关探讨，期望为直流验电器的应用、维修提供有益的参考。

关键词：城市轨道交通;直流验电器;故障

1 引言

验电器在高低压电器的操作、维修过程中是必要的工具，在验电器的使用过程中经常会出现一些故障，本文根据城市轨道交通在1500V验电器的使用过程中遇到的问题、故障进行验电器故障的原因分析，希望给广大验电器使用者在故障处理时提供有益参考。

2 验电器工作原理

直流验电器作为直流供电系统检修、故障处理的辅助安全工具，直流1500V验电器工作原理如下图1所示。

2.1验电器自检原理

自检检测时，验电器测试引出头正常连接，即上图中“上端、下端”端口为连接状态，按下自检测试按钮TEST键，三极管G3、G1导通，控制集成电路芯片IC1使电路R6、R7、R8与C2组成的可振荡器被触发起振，在控制集成电路芯片IC1的3脚输出矩形波，控制三极管G2间歇性导通，驱动发光二极管LED1、LED2和压电陶瓷片式蜂鸣器间歇性发光导通报警。报警器工作电压为6V（1.5*4纽扣电池），电路静态电流较小，使用寿命约为5000次。

2.2高压带电检测原理

在检测带电设备时，验电器测试引出头正常连接，即上图中“上端、下端”端口为连接状态，验电器另一端接地线通过限流电阻正常接地，如被测设备带电，由电路R3、R12、C3及R（验电器杆中的限流电阻）组成的可振荡器被触发起振，三极管G3 、G1导通，通过集成电路芯片IC1控制G2导通，从而使验电器内部报警电路中二极管（两只）会间歇发光，同时，压电陶瓷片式蜂鸣器也会发出间歇式报警声，警告被测设备带电。

3 常见问题及原因分析

本次选取了存在故障的10个直流1500V验电器（检测器）进行研究分析，最终修复8个，有2个因缺少零部件而无法修复，故障原因可分为以下几类

3.1验电器检测引出端子故障（占30%）

验电器检测器引出端（与带电设备接触的探头）与检测器本身通过两个螺母连接，两螺母分别通过细导线与验电器电路板焊接，如下图2左1-2所示。

在探头未连接验电器两个螺母时，上下端的两个螺母处于断开状态，验电器检测回路处于开路，不管是验电器自检或是带电检测，验电器都不会发光或报警。在检查过程中，发现上下端的两个螺母通过细导线与验电器电路板连接处，共有4个焊接点，两个螺母简单嵌入电路板上的黑线塑料框架中，当探头与上下端螺母连接紧固或探头因外力作用时，均会对螺母或4处焊接点造成损坏。

3.2电池电源负极连接不牢（占20%）

在电池电源检查过程中，测量电池正极引出端有电，测量电池负极引出端无电，后检查电池负极引出端，发现负极引出端固定底座损坏使导电连接片接触不良、缺少固定螺丝而使导电回路不通等问题，如图3所示。

3.3电池正负极性装反导致电池故障（占20%）

验电器报警器工作电压为6V，共4节1.5V的电池串联组成如图4.

在纽扣电池安装时，应正极朝向里负极朝向外，但由于空间狭小，若放入槽内的电池极性相反，作业人员将会通过抖动电池安装槽来纠正电池极性，在抖动的过程中，已装入的电池将会一起被抖翻转，作业人员只能观看到最外面的一節电池而无法判断里面已经安装的电池极性，导致安装的电池并非是极性一致的，所以其输出电压达不到验电器报警的正常电压，同时，若电池正负极性装反，则通过电路板回路相当于电池短路，将使电池发烫损坏。

3.4电池电源正极焊接有裂缝故障（占10%）

在电池电源的正极与验电器电路板连接处采用焊接形式连接，检查发现正极焊接处有裂缝，导致电池正极电源无法持续供给电路板回路，如图5所示。

3.5验电器验电杆与接地线接口处接触不良

验电器检测回路通过限流电阻元件（约21.7MΩ），从验电杆第一节引出接地，如图6所示。验电杆接地引出插孔为平滑的圆柱形接触面，接地线的插头经常长时间的插拔磨损，插头与插孔连接摩擦力较小，容易造成接触不良。

综上可知，验电器故障基本可分为四类：一是验电器探头引出端的螺母与电路板之间的焊接故障;二是电池正负极输出回路故障;三是电池正负极性安装错误;四是验电杆与验电器接口处接触不良。

4 整改及预防措施

1、针对验电器检测引出端子螺母焊接故障问题，经咨询相关厂家，目前已在数显验电器中改进为插件式连接，但由于声光式验电器生产模具已固定，现已不具备改为插件式连接的条件，但可通过检测手段来判断螺母连接是否可靠。

2、针对电池电源正负极连接不牢的问题，可通过日常对验电器维护检查来解决，对验电器检查时，紧固其电源底座电源回路的螺丝，确保其可靠连接。

3、针对作业 人员将电池正负极性装反的问题，需加强员工对验电器电池结构、电池安装及检测方法的培训，统一认识，规范操作，禁止此类问题再次出现。

4、针对验电杆与接地线接触不良的问题，可在验电杆限流电阻下端插孔出，采用导线环绕引出方式，确保导线与插孔充分接触，同时将接地线原插拔式插头改为线夹。

5 检测方法及建议

5.1验电器声光报警系统检测

电池安装完毕后，按下TEST测试按钮，若LED红灯闪烁且蜂鸣器发出间歇式报警声，则表明验电器自检回路正常;若LED绿灯闪烁但蜂鸣器不响，则表明至少有一节电池极性装反或电池电压不足;若电池安装后发现电池发烫，则说明电池正负极性装反。在测试过程中，按下TEST测试按钮，可使用万用表红表笔接验电器金属探头、黑表笔接验电器电源底座螺纹杆，测量验电器电池电压，此电压正常约为6V，若严重低于6V，则需检查电源极性或电源回路是否正常。此检测方案建议每月进行1次。

5.2验电器及接地线整个系统检测

直流1500V验电器的启动电压约为300-600V，将验电器（含限流电阻）与接地线接好后，分别使用绝缘电阻测试仪（红色线接验电器金属探头，黑色线接验电器接地线接地端）250V、500V档对验电器进行加压测试，250V档时验电器不发光不报警，500V档时验电器应发光且报警。使用该方法检测时，可通过绝缘电阻测试仪的绝缘读数判断验电器限流电阻或回路接触情况。此检测方案建议每季度进行1次。

5.3使用更加安全可靠的产品

据调研，目前业内使用的声光式直流验电器故障类型有验电器不响、验电杆与接地线接触不良等问题。据了解，声光式验电器结构简单、价格便宜，验电时只能定性不能定量，且故障较多。针对此情况，部分厂家已优化设计思路及生产工艺，设计生产了数显直流验电器，将声光验电器的连接螺母改为插件连接，将验电杆与接地线采用螺纹连接且从验电杆尾端引出，大大降低了验电器自身故障，验电时还可定量显示被验设备的电压。

6 结语

验电器的结构简单，故障类型较少，但是在使用中验电器一旦发生故障将影响整个作业的安全，所以验电器在安全工具中在重要位置，在使用中发生的故障需要及时修复并提出相应的预防方案和整改方案，将验电器的故障率降低，将大大提高其使用寿命。

参考文献：

[1]黄志坚. 10kV声光报警验电器工作原理及其使用的探讨[J]. 电子技术与软件工程，2013.

[2]牛林. 35kV高压验电器原理与故障检修[J]. 电工技术，2018.