ВЧ-заградитель

Высокочастотный заградитель — электротехническое устройство, устанавливаемое в разрыв фазного провода линии электропередачи и обладающее высоким сопротивлением на частоте работы канала ВЧ-связи и низким сопротивлением на промышленной частоте (50 Гц).

ВЧ-заградитель представляет собой высокочастотный фильтр, исключающий (ослабляющий) шунтирующее действия шин подстанций и отпаек линии электропередачи на линейный тракт канала ВЧ-связи. Заградитель состоит из силовой катушки индуктивности (силового реактора) с воздушным сердечником (номинальная индуктивность 0,25. 2,0 мГн), подключенного параллельно катушке элемента настройки а также защитного устройства.

Реактор представляет собой алюминиевый (либо медный) провод, навитый на одно-, двух- или трех-обмоточную катушку из изолирующего материала. Элемент настройки позволяет настроить ВЧ-заградитель на разные диапазоны заграждения. Элемент настройки состоит из набора катушек индуктивности, конденсаторов, резисторов. Защитные устройства предназначены для защиты элемента настройки от перенапряжений. В качестве устройства защиты могут выступать ограничитель перенапряжения или разрядник вентильный.

ВЧ-заградитель подвешивается на гирляндах изоляторов на линейных порталах подстанций и на опорах линий электропередачи. При беспортальном заходе заградитель устанавливается на опорном изоляторе, либо на конденсаторе связи.

Высокочастотные заградители предназначены для:

Высокочастотные заградители используются для создания высокочастотных каналов связи по высоковольтным линиям электропередач (10, 35-750 кВ) для обеспечения передачи сигналов противоаварийной автоматики, релейной защиты, телефонной связи, телемеханики, промодулированных высокой частотой (24-1000 кГц) по фазовому проводу или грозотросу.

Содержание

Технические характеристики

Существуют несколько типов заградителей различающихся по номинальной силе тока, индуктивности и напряжению линий электропередач. Основные технические характеристики приведены в таблице.

Производители

Приведены производители ВЧ-заградителей, допущенных к применению на объектах ОАО «ФСК ЕЭС».

Источник

ВЧ-заградитель

Из Википедии — свободной энциклопедии

Высокочастотный заградитель — электротехническое устройство, устанавливаемое в разрыв фазного провода линии электропередачи и обладающее высоким сопротивлением на частоте работы канала ВЧ-связи и низким сопротивлением на промышленной частоте (50 Гц).

Высокочастотные заградители используются для создания высокочастотных каналов связи по высоковольтным линиям электропередач (10, 35-750 кВ) для обеспечения передачи сигналов противоаварийной автоматики, релейной защиты, телефонной связи, телемеханики, промодулированных высокой частотой (24-1000 кГц) по фазному проводу или грозотросу.

ВЧ-заградитель представляет собой высокочастотный фильтр, исключающий (ослабляющий) шунтирующее действие шин подстанций и отпаек линии электропередачи на линейный тракт канала ВЧ-связи. Заградитель состоит из силовой катушки индуктивности с воздушным сердечником (номинальная индуктивность 0,25. 2,0 мГн), подключенного параллельно катушке элемента настройки, а также защитного устройства.

Катушка индуктивности представляет собой алюминиевый (либо медный) провод, навитый на одно-, двух- или трех-обмоточную катушку из изолирующего материала. Элемент настройки позволяет настроить ВЧ-заградитель на разные диапазоны заграждения. Элемент настройки состоит из набора катушек индуктивности, конденсаторов, резисторов. Защитные устройства предназначены для защиты элемента настройки от перенапряжений. В качестве устройства защиты могут выступать ограничитель перенапряжения или разрядник вентильный.

ВЧ-заградитель подвешивается на гирляндах изоляторов на линейных порталах подстанций и на опорах линий электропередачи. При беспортальном заходе заградитель устанавливается на опорном изоляторе, либо на конденсаторе связи.

Высокочастотные заградители предназначены для:

Источник

Принцип работы и назначение ВЧ-каналов связи высоковольтных линий электропередач

Канал связи — совокупность устройств и физических сред, передающих сигналы. С помощью каналов сигналы передаются из одного места в другое, а также переносятся во времени (при хранении информации).

Наиболее распространенные устройства, входящие в состав канал: усилители, антенные системы, коммутаторы и фильтры. В качестве физической среды часто используются пара проводов, коаксиальный кабель, волновод, среда, в которой распространяются электромагнитные волны.

Коаксиальный кабель — высокочастотный кабель у которого один из проводов представляет собой полую трубу, полностью охватывающую второй провод. Внутренний провод располагается точно по оси трубы, почему кабель и называется коаксиальным или концентрическим. Чтобы удержать внутренний провод в таком положении, либо пространство между внешним и внутренним проводом сплошь заполняются изоляционным материалом, либо на внутренний провод одеваются отдельные изоляторы.

Поскольку в коаксиальном кабеле все электрические и магнитные поля сосредоточены в пространстве между внешним и внутренним проводом, т. е. внешних полей нет, то потери на излучение ничтожны. Для уменьшения потерь на нагревание металла внутренний провод может быть сделан большого диаметра (поверхность внешнего провода во всяком случае достаточно велика).

Если коаксиальный кабель должен быть гибким, то его внешний провод делается в виде гибкой металлической оплетки и кабель заполняется пластичным изоляционным материалом.

С точки зрения техники связи наиболее важными характеристиками каналов связи являются искажения, которым подвергаются передаваемые по нему сигналы. Различают искажения линейные и нелинейные. Линейные искажения состоят из частотных и фазовых искажений и описываются переходной характеристикой или, что эквивалентно, комплексным коэффициентом передачи канала. Нелинейные искажения даются нелинейными зависимостями, указывающими, как изменяется сигнал при прохождении по каналу связи.

Канал связи характеризуется совокупностью сигналов, которые посылаются на передающем конце, и сигналами, которые принимаются на приемном конце. В случае, когда сигналы на входе и выходе канала являются функциями, определенными на дискретном множестве значений аргумента, канал называется дискретным. Такими каналами связи пользуются, например, при импульсных режимах работы передатчиков, в телеграфии, телеметрии, радиолокации.

Непрерывным называется канал, сигналы на выходе и входе которого представляют собой непрерывные функции. Такие каналы широко используются в телефонии, радиовещании, телевидении. Дискретные и непрерывные каналы связи широко применяются также в автоматике и телемеханике.

Несколько различных каналов могут использовать одну и ту же техническую линию связи. В этих случаях (например, в многоканальных линиях связи с частотным или временным разделением сигналов) каналы объединяются и разъединяются с помощью специальных коммутаторов или фильтров. Иногда, наоборот, один канал использует нескольких технических линий связи.

Диапазон частоты ВЧ-каналов связи – от десятков до сотен кГц. Высокочастотная связь организуется между двумя смежными подстанциями, которые соединены линией электропередач напряжением 35кВ и выше. Для того чтобы переменный ток частотой 50 Гц попадал на шины распределительного устройства подстанции, а сигналы связи на соответствующие комплекты связи, используют высокочастотные заградители и конденсаторы связи.

Для приема и обработки сигналов ВЧ-связи на обеих подстанциях, между которыми организована ВЧ-связь, устанавливают специальные фильтры, приемопередатчики сигналов и комплекты оборудования, которые осуществляют определенные функции. Ниже рассмотрим, какие именно функции могут реализовываться с применением ВЧ-связи.

Наиболее важная функция – использование ВЧ-канала в устройствах релейной защиты и автоматики оборудования подстанции. ВЧ-канал связи используется в защитах линий 110 и 220кВ – диференциально-фазной защиты и направленно-высокочастотной защиты. По обоим концам ЛЭП устанавливают комплекты защит, которые имеют связь между собой по ВЧ-каналу связи. Благодаря надежности, быстродействию и селективности, защиты с использованием ВЧ-канала связи используются в качестве основных для каждой ВЛ 110-220кВ.

дистанционная с ВЧ блокировкой,

В первых двух типах защит по ВЧ каналу при внешнем коротком замыкании передается сплошной сигнал ВЧ блокировки, в дифференциально-фазовой защите по каналу релейной защиты передаются импульсы напряжения ВЧ. Длительность импульсов и пауз примерно одинакова и равна половине периода промышленной частоты. При внешнем коротком замыкании передатчики, расположенные по обоим концам линии, работают в разные полупериоды промышленной частоты. Каждый из приемников принимает сигналы обоих передатчиков. Вследствие этого при внешнем коротком замыкании оба приемника принимают сплошной блокирующий сигнал.

При коротком замыкании на защищаемой линии происходит сдвиг фаз манипулирующих напряжений и появляются интервалы времени, когда оба передатчика остановлены. При этом в приемнике возникает прерывистый ток, используемый для создания сигнала, действующего на отключение выключателя данного конца защищаемой линии.

Обычно передатчики на обоих концах линии работают на одной частоте. Однако на линиях большой протяженности иногда выполняются каналы релейной защиты с передатчиками, работающими на разных ВЧ или па частотах с малым интервалом (1500—1700 гц). Работа на двух частотах дает возможность избавиться от вредного влияния сигналов, отраженных от противоположного конца линии. Каналы релейной защиты используют специальный (выделенный) ВЧ канал.

Существуют также устройства, которые с использованием ВЧ-канала связи, определяют место повреждения линий электропередач. Кроме того, ВЧ-канал связи может использоваться для передачи сигналов оборудования телемеханики, SCADA, САУ и других систем оборудования АСУ ТП. Таким образом, по каналу высокочастотной связи можно осуществлять контроль над режимом работы оборудования подстанций, а также передавать команды управления выключателями и различными функциями устройств РЗА.

Канал связи по линиям электропередачи — канал, используемый для передачи сигналов в диапазоне от 300 до 500 кгц. Используются различные схемы включения аппаратуры канала связи. Наряду со схемой фаза — земля (рис. 1), встречающейся наиболее часто благодаря своей экономичности, применяются схемы: фаза — фаза, фаза — две фазы, две фазы — земля, три фазы — земля, фаза — фаза разных линий. ВЧ заградитель, конденсатор связи и фильтр присоединения, используемые в этих схемах, являются оборудованием обработки ЛЭП для организации по их проводам ВЧ каналов связи.

Рис. 1. Структурная схема простого канала связи по линии электропередачи между двумя смежными подстанциями: 1 — ВЧ заградитель; 2 — конденсатор связи; 3 — фильтр присоединения; 4 — ВЧ кабель; 5 — устройство ТУ — ТС; в — датчики телеизмерений; 7 —приемники телеизмерений; 8 — устройства релейной зашиты или (и) телеавтоматики; 9 — АТС; 10 — абонент АТС; 11 — прямые абоненты.

ВЧ-каналы могут использовать для связи с оперативно-выездными бригадами, которые осуществляют ремонт участков поврежденных линий электропередач, ликвидируют повреждения в электроустановках. Для этой цели используют специальные переносные приемопередатчики.

Применяется следующая ВЧ аппаратура, подключаемая к обработанной ЛЭП:

комбинированная аппаратура для каналов телемеханики, автоматики, релейной защиты и телефонной связи;

специализированная аппаратура для какой-либо одной из перечисленных функций;

аппаратура дальней связи, подключаемая к ЛЭП через устройство присоединения непосредственно или с помощью дополнительных блоков для сдвига частот и повышения уровня передачи;

аппаратура импульсного контроля линий.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Для чего нужен высокочастотный заградитель

Высокочастотный заградитель – электротехническое устройство, устанавливаемое в разрыв фазного провода линии электропередачи обладающее высоким сопротивлением на частоте работы канала ВЧ-связи и низким сопротивлением на промышленной частоте в 50 Гц.

Назначение

В процессе эксплуатации высокочастотные заградители выполняют следующие функции:

ВЧ заградитель применяют на высоковольтных линиях электропередач напряжением от 6 до 750 кВ, обеспечивая передачу сигнала противоаварийных автоматических устройств, релейных защитных элементов, телемеханических модулей, посредством фазного провода или грозотроса.

Конструкция

Конструкция имеет следующими элементами:

Принцип работы

Работа этих элементов основана на способности конденсаторов изменять характеристики сопротивления, с учетом частотных параметров пропускаемого через проводник тока. Схема устройства обеспечивает фильтрацию высокочастотного сигнала, отсекая воздействие, выходящее за рамки показателя по допускаемой частоте.

Технические характеристики

Настройка и проверка

При установке ВЧ заградителей, необходимо настроить и проверить указанные элементы. На подготовительном этапе необходимо убедиться в комплектности проектной документации, проверить соответствие проекту смонтированного оборудования, протяженности линии электропередачи и характеристик обрабатываемой фазы.

Последующие контрольные операции включают проверку:

Предусмотрен предварительный и итоговый контроль, результаты которого отражают в исполнительной документации.

Эксплуатация ВЧ заградителей

При эксплуатации высокочастотных заградителей, необходимо следить за соответствием условий окружающей среды характеристикам, на которые рассчитано оборудование. Эти элементы необходимо использовать, согласно действующим правилам и техническим нормам, установленным государственными регламентирующими документами.

Залог безопасной эксплуатации ВЧ заградителей – исполнение следующих требований:

При этом контролируют значения характеристик и их соответствие нормируемым величинам. При необходимости, выполняют замену дефектных узлов.

Защита оборудования

В качестве защитного устройства ВЗ ЗАО «НПП «ЭИС» использует ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН), на схеме выше он обозначен как FV в разделе конструкция. Ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной изоляцией серии ОПН предназначены для защиты элемента настройки ВЗ от коммутационных и грозовых перенапряжений. ОПН выполнен в виде колонки варисторов, заключенных в герметичный полимерный корпус.

Принцип действия основан на нелинейности вольт-амперной характеристики варисторов. При рабочем напряжении активные токи через варисторы не превышают значения 10 мкА, а при перенапряжениях достигают многих сотен и тысяч ампер.

Обслуживание

Заградители нужно подвергать плановым осмотрам, с соблюдением периодичности и графика, разработанного согласно государственным нормам и регламенту изготовителя.

Техническое обслуживание предполагает регулярное проведение следующих операций:

Дополнительно контролируют уровень шума при эксплуатации элементов на рабочем напряжении, удаляют посторонние загрязнения (птичьи гнёзда и пр.). В связи со сложностью доступа, проверку проводят с использованием оптических средств (бинокля). Результаты фиксируют в дежурном журнале.

Вывод элементов из эксплуатации необходим, если установлены следующие неисправности:

Для замены дефектных элементов требуется временное отключение подачи напряжения на соответствующую линию электропередач.

ВЧ заградители обеспечивают регламентную эксплуатацию ЛЭП, отсекая высокочастотные сигналы. Но чтобы данное оборудование работало нормально, необходимо контролировать исправность элементов, выполняя предусмотренные правилами операции, со своевременной заменой вышедшего из строя оборудования.

Источник

Высокочастотные заградители для ВЧ-каналов связи на ВЛЭП

Высокочастотные заградители используются на воздушных линиях электропередачи для организации работы каналов высокочастотной связи по проводам ВЛЭП.

Общие сведения о ВЧ-заградителях

Основным назначением заградителя является ослабление влияния шунтирующего действия шин подстанции на параметры ВЧ капала. Заградитель врезается в рабочий провод линии между шинами подстанции и точкой подключения конденсатора связи. Кроме того, заградители применяются для ослабления шунтирующего действия ответвлений и при заземлении линий во время ремонтных работ.

Если бы заградитель на частотах данного ВЧ канала обладал бесконечно большим сопротивлением, то он полностью отделял бы шины подстанции от устройства присоединения. Однако всякий реальный заградитель обладает па рабочих частотах конечным сопротивлением. Вследствие этого шины подстанции с последовательно включенным заградителем в некоторой степени шунтируют линейный тракт.

Входное сопротивление шин подстанции обычно является реактивным, причем большею частью носит емкостный характер. Если сопротивление заградителя на рабочей частоте является комплексным, то не исключена возможность, что реактивное сопротивление шин подстанции окажется равным и противоположным по знаку реактивной составляющей сопротивления заградителя. При этом сопротивление шунтирующей цепочки из заградителя и шин окажется равным активной составляющей полного сопротивления заградителя.

Характеристики ВЧ-заградителей

Основной характеристикой заградителя является полоса заграждения — такая полоса частот, в пределах которой сопротивление заградителя не ниже определенного значения. Различают полосы заграждения по активному и полному сопротивлениям. В первом случае полоса заграждения определяется только значением активной составляющей сопротивления заградителя, во втором — значениями активной и реактивной составляющих этого сопротивления. Вблизи границ полосы заграждения по полному сопротивлению оно имеет почти чисто реактивный характер.

Высокочастотные заградители различаются по параметрам реактора и схемам настройки. Реакторы различаются по значениям индуктивностей и номинального рабочего тока промышленной частоты. Рабочий ток, на который рассчитывается реактор, должен быть не меньше максимального рабочего тока ВЛ в которую врезается заградитель. Значения индуктивности и рабочего тока входят в наименование типа реактора и заградителя в целом.

Минимальное значение индуктивности реактора, предназначенного для воздушных линий электропередачи, составляет 0,125 мГ. При меньшем значении индуктивности невозможно получить удовлетворительные характеристики заградителя. Максимальное значение индуктивности составляет 2,0 мГ. При таком значении индуктивности можно без перестройки заградителя осуществить заграждение во всей полосе частот, используемой для ВЧ связи по ВЛ.

Увеличение индуктивности реактора сверх 2 мГ не дает существенного улучшения заграждающих свойств заградителя, но приводит к увеличению его размеров и массы. Заградители, предназначенные для использования на магистральных ВЛ, рассчитываются на рабочий ток 600—2000 А. Для сверхдальних передач переменного тока 750 кВ и выше и постоянного тока 1500 кВ предполагается создание заградителя на рабочий ток 4000 А. Для распределительных сетей 35—100 кВ выпускаются заградители на токи 100 и 300 А.

При к. з. на линии токи к. з. проходят по реактору заградителя. Эти токи могут во много раз превосходить номинальный рабочий ток линии. При прохождении по реактору тока к. з. может возникнуть недопустимый перегрев деталей заградителя. Предельно допустимое действующее значение установившегося тока к. з. называется током термической стойкости реактора.

Значение ударного тока к.з. определяет требования к механической прочности реактора, так как при воздействии на него первой полуволны тока возникают механические усилия, стремящиеся раздвинуть витки реактора. Значение ударного тока, допустимое для реактора данной конструкции, называется током электродинамической стойкости. Этот ток является параметром заградителя наряду с рабочим током и током термической стойкости.

Для увеличения индуктивности реактора в некоторых случаях используются сердечники из трансформаторной стали. Заградитель с таким реактором называется заградителем со стальным сердечником.

Классификация ВЧ-заградителей по видам настройки

Заградители различаются по видам настройки. Применяются следующие виды настроек заградителя:

Резонансная одночастотная настройка — такая, при которой реактор настраивается с помощью конденсатора (или магазина конденсаторов) по схеме параллельного резонансного контура на одну частоту, равную средней частоте рабочей полосы ВЧ канала.

Резонансная двухчастотная настройка— такая, при которой реактор настраивается на две резонансные частоты. При этом заградитель заграждает две полосы частот; ширина каждой из этих полос меньше, чем при одночастотной настройке на любую из двух частот.

Возможна также резонансная настройка на несколько рабочих частот, однако при этом полосы заграждения на каждой из частот получаются малыми, вследствие чего многочастотные схемы настройки почти не применяются.

Резонансная притуплённая настройка — отличается от одночастотной или двухчастотной резонансной настройки тем, что в резонансные контуры схемы вводятся резисторы для расширения заграждаемой полосы частот по активному сопротивлению.

Широкополосная настройка по схемам полосовых фильтров обеспечивает приблизительно постоянное значение заграждающего сопротивления в пределах определенной полосы частот.

Широкополосная настройка по схеме фильтра верхних частот обеспечивает приблизительно постоянное значение заграждающего сопротивления на всех частотах выше нижней граничной частоты.

Заградители, в которых применены резонансные одночастотные или двухчастотные схемы настройки, называются резонансными заградителями. Заградители с полосовыми схемами настройки получили название широкополосных заградителей.

Резонансные и резонансные притуплённые схемы настройки обычно применяются с реакторами небольшой индуктивности (0,125 и 0,25 мГ).

В заградителях со средней индуктивностью реактора (0,6—1,2 мГ) используются настройки по схемам полосовых фильтров. В заградителях с большой индуктивностью реактора чаще всего применяется настройка по схеме фильтра верхних частот. Иногда заградитель образуется из реактора без схем настройки, тогда в качестве заграждающего сопротивления используется индуктивное сопротивление самого реактора.

При любой схеме настройки ширина полосы заграждения тем больше, чем больше индуктивность реактора и тем меньше, чем больше требуемое значение минимального сопротивления в пределах полосы.

Защита элементов настройки от перенапряжений

Высокочастотный заградитель подвергается воздействию импульсов перенапряжения, возникающих в ВЛ при к. з., ударах молнии, наведенных атмосферных зарядах и т. п. Амплитуда импульсов перенапряжения может в 3 — 5 раз превосходить фазное напряжение, т. е. на линиях 500 кВ может быть больше 1000 кВ.

Приходящий с линии импульс перенапряжения распределяется между заградителем и входным сопротивлением подстанции. Если входное сопротивление подстанции достаточно мало, то почти все напряжение прикладывается к заградителю.

Основным средством защиты от перенапряжений является вентильный разрядник, включаемый параллельно реактору. При этом разрядник защищает не только детали элемента настройки заградителя, но и реактор.

Последнее обстоятельство имеет большое значение, так как при отсутствии разрядника в случае к. з. на линии вблизи заградителя может возникнуть пробой между витками реактора, который перейдет в силовую дугу от тока к. з. Электрическая дуга между витками реактора может привести к сгоранию провода.

Вентильный разрядник состоит из искрового промежутка и нелинейного вилитового резистора, включенных последовательно. При воздействии на заградитель перенапряжения пробивается искровой промежуток, после чего заградитель оказывается зашунтированпым нелинейным сопротивлением резистора.

Появление перенапряжения вызывает импульс тока, значение которого определяется значением импульса напряжения, входным сопротивлением подстанции за заградителем и волновым сопротивлением линии. При грозовых перенапряжениях и близких к. з. импульсные токи могут достигать десятков тысяч ампер.

Высокочастотные заградители серии ВЗ

В наших электрических сетях для ВЧ связи применяются в основном заградители серии ВЗ (ВЗ-2000-1,2, ВЗ-1000-0,6 и ВЗ-600-0,25). Реакторы этих заградителей имеют наименования РЗ-2000-1,2; РЗ-1000-0,6 и РЗ-600-0,25 соответственно.

Реакторы заградителей намотаны алюминиевыми проводами на рейках из древеснослоистого пластика (дельта-древесина) или из стеклотекстолита Концы реек закрепляются на металлических крестовинах. На верхней крестовине крепятся защитные разрядники и элемент настройки, заключенный в отдельный корпус. На той же крестовине имеется приспособление для подвески заградителя на портале. Заградитель ВЗ-2000-1,2 кроме подвески допускает также установку на опорных изоляторах.

Номинальные значения индуктивностей из каталогов заградителей ВЗ относятся к промышленной частоте. На высоких частотах (выше 30 кГц) индуктивность понижается на 5 — 8% за счет явления поверхностного эффекта в проводе и крестовинах. Реакторы обладают некоторой собственной емкостью.

Для реакторов индуктивностью 0,25 и 0,6 мГ с влиянием собственной емкости на ВЧ параметры заградителя можно не считаться, но у заградителя ВЗ-2000-1,2 значение этой емкости таково, что собственная резонансная частота реактора оказывается в пределах рабочего диапазона частот заградителя, поэтому собственную емкость (около 330 пФ) необходимо учитывать при расчете схем настройки.

Во всех заградителях серии ВЗ общий диапазон частот заграждения разбит на несколько частичных диапазонов. Сборка схемы требуемого диапазона осуществляется с помощью винтовых перемычек. В большинстве случаев используется трехконтурная схема полосового фильтра. Резонансные и резонансные притуплённые схемы применены только в заградителях с реактором РЗ-600-0,25. Во всех заградителях применена схема защиты из двух разрядников и защитной катушки с индуктивностью 0,02 мГц.

Источник