摘要：地铁直流系统使用的验电器有两大类。普遍使用的一种是DC1500V声光验电器，另一种是DC1500v数显验电器。为了加强对验电器的认知，本文针对地铁使用的直流1500V声光验电器，对其进行逆向工程分析，发现其存在的安全隐患并提出改进措施。
关键词：地铁直流系统；声光验电器；逆向工程；安全隐患分析
引言
地铁直流系统使用的验电器有两大类。一类为声光报警验电器，另一类为数显验电器，但是其电路设计均含有一定的安全隐患，本文通过分析部分厂家的验电器电路，通过有效的在线实际检测，提出相应的改进方案，为地铁验电安全保驾护航，对直流1500V验电行业提出相应的有利改进措施。
1 声光验电器分析
1.1 DC1500V声光验电器
逆向工程分析出的电路图如下图1：
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图1 验电器电路原理图
使用美国Linear 公司的LTspice IV仿真软件对其电压采集部分进行简化仿真，电路模型如下图2：
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图2 电路模型
1.2 自检时
验电器未挂接在接触网上。按下自检按键K1，电流从电池BT1正极→自检按键K1→二极管D1→电阻RA1→电池BT1负极。R2和C1构成低通滤波器，R2和R3串联对U1C构成输入端保护。RA1和R2节点电压大致5.6V，该节点电压经过R2、R3后，经过U1C、U1D两个与非门的缓冲后增大了信号的驱动能力。U1B、R6、C2、U1A、R5、C3构成与非门RC振荡电路。其输出的信号驱动三极管Q3，使LED1和LED2闪烁，同时L1和Q2驱动压电陶瓷片Buzzer1蜂鸣。
1.3 正常测量时
接地线接到钢轨上，验电器挂接在接触网上。接触网与钢轨之间的电压经过RA1和RA2的分压，当RA1和R2节点对参考GND的电压大于TC4011B的高电平的阈值电压时，才能使三极管Q3导通，驱动声光报警指示。
1.4 安全隐患分析
厂家的产品说明书，介绍该验电器具有灵敏度高、不受强电场干扰、具备全电路自检功能等优点。对其进行逆向工程分析，发现其存在的问题：并不具有全电路自检能力，只是对电路局部电子元器件进行自检。即使按下验电器的自检按键，验电器的LED闪烁和蜂鸣器蜂鸣，这也并不代表验电器就是完好的。接地杆里面的23个串联的1M欧姆电阻和接地线并没有进行自检。若其发生断路，自检电路仍然正常工作。此时再用来测量被测线路或设备，即使电压大于验电器报警电压，验电器仍然不会报警指示带电。这给验电器的使用带来了安全隐患。
2 地铁直流1500V验电器使用现状
2.1 验电器实际使用中的安全隐患问题
验电器厂家或许也知道上面提到的使用的安全隐患，厂家给出的使用方法有一条：操作人员应先将该验电器的有电部位上验电，证明该验电器性能完好，然后在施工部位上验电，确认施工部位是否有电。
但是在施工操作规程里面规定，只有停电后才能用验电器验电，然后接地。如果在不停电的设备上验电，就有可能违反超范围作业的制度规定。并且很多时候，现场是无法接触到设备的不停电部分，更无法先在有电部分验电来证明验电器性能完好。
为了解决这种实际使用验电器遇到的问题，很多厂家也专门设计了一种高压验电器测试仪。一个可以产生几百伏到上千伏的直流电压，并且显示当前电压值，用高压验电器测试仪的高压源来检验验电器的好坏。在现场工作中，除了携带验电器，还要携带验电器测试仪并且对测试仪本身也要自检，给工作上带来不便。从上面几种直流1500V验电器的逆向工程分析可以知道，普遍使用的验电器并没有对接地线进行自检，并不是全电路自检功能。容易得出错误的验电结果造成事故，这也是一个普遍存在的隐患。
2.2 接触网残压的问题
很多地铁都遇到了接触网的残压问题。接触网停电后，用数显验电器检测接触网电压不是0V，说明接触网存在残压。如果数显验电器显示电压大于等于对应的变电所直流馈线断路器线路测试电压值，那么对应的直流馈线断路器线路测试不通过，将延误接触网正常送电。环境对接触网的绝缘子、分段绝缘器的绝缘性能影响很大。环境潮湿时绝缘性能下降，并且人们无法控制环境的变化。提高绝缘子和分段绝缘器的绝缘等级，并整体更换将是一个庞大的工程，并且不能完全消除残压影响。
3 结语
通过对普遍直流1500V声光验电器的逆向工程分析，对声光验电器的工作原理进行了深入的了解。结合对验电器的现场使用情况，提出了声光验电器存在的安全隐患，对验电器的改造提出了方向，增加了设备安全性能，推广价值较高。
参考文献:
［1］王春栋. 便携式高压验电器测试仪.［P］．中国专利, 201464633．2010—05—12
［2］李彬.一种数显直流验电器.［P］．中国专利,202204869．2012—04—25