Для чего служат высокочастотные заградители

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

Принцип работы и назначение ВЧ-каналов связи высоковольтных линий электропередач

СХЕМА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНОЙ ВЧ-ЗАЩИТЫ

Основные органы дифференциально-фазной защиты и особенности их выполнения. Диффазная защита (рис. 13.16) со- состоит из следующих основных органов: пусковых органов тока П01 (1.KAZ1) и П02 (1.KAZ2), пускающих передатчик и разрешающих РЗ действовать при КЗ; органа манипуляции, управляющего (с помощью 2-ТМ) ВЧ-передатчиком в зависимости от знака сравниваемых токов, и органа сравнения фаз токов, действующего на отключение при совпадении фаз токов, проходящих по концам ЛЭП. ДФЗ не реагирует на нагрузку, поэтому ПО в схемах этой защиты не является обязательным. Однако при его отсутствии любое нарушение непрерывной циркуляции токов ВЧ будет приводить к срабатыванию РО и ложному отключению ЛЭП. Поэтому во всех схемах ДФЗ применяются ПО, отстроенные от токов нагрузки.

Реактор

Материал каркаса реактора обладает:

Каркас реактора изготавливается из композитных материалов.

НОВАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ЗАЩИТА С ВЧ-БЛОКИРОВКОЙ ПДЭ-2802 НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

Защита предназначена для ЛЭП 110-330 кВ, не имеющих ОАПВ, в качестве основной быстродействующей РЗ от всех видов КЗ.

Защита может применяться и на ЛЭП с ответвлениями с выполнением мероприятий, исключающих ее неселективное действие при КЗ за трансформаторами ответвлений. При маломощных ответвлениях ВЧЗ ЛЭП удается отстроить от таких КЗ с помощью дополнительного комплекта ПО, предусмотренного в ВЧЗ. При мощных присоединениях отстройка с помощью ПО невыполнима. В таких случаях для обеспечения селективности на ответвлении устанавливается дополнительно упрощенная ВЧЗ типа ПДЭ-2802. Она срабатывает при КЗ за трансформаторами и посылает токи ВЧ на оба конца основной ЛЭП, блокируя действие установленной на ней ВЧЗ ПДЭ-2802.

История

Получение энергии и её немедленное использование применялось человечеством издревле (напр. ветряные двигатели, совмещенные с мельничными жерновами; водяные колеса, совмещенные с механическим молотом; вертелы, вращаемые рабами или животными, совмещенные с кузнечными мехами). Данный подход не всегда удобен, т.к. местностей со стабильно дующими ветрами немного, количество запруд на реке ограничено, расположены они могут быть в неудобной труднопроходимой местности вдали от поселений и промышленных центров и т.п. Очевидным решением было получение энергии в одном месте с возможностью ее передачи к потребителю в другое. В средние века и в эпоху промышленной революции предлагались проекты передачи механической мощности на большие расстояния с помощью длинных валов и пневматических труб, которые не были реализованы ввиду технических сложностей. Открытия в области электричества сделали возможным генерацию различными способами электрической энергии и передачу её потребителю с помощью относительно простых, компактных, дешевых и лёгких в прокладке и монтаже электрокабелей.

ВЧ связь в сетях высокого напряжения (35-750 кВ)

Во время бурного развития информационных технологий (90-е гг.) предприятия электроснабжения в промышленно развитых странах делали значительные инвестиции в прокладку линий оптической связи (ВОЛС) по ВЛ высокого напряжения в надежде обеспечить себе прибыльную долю перегретого рынка телекоммуникаций. В это время добрую старую технологию ВЧ похоронили заново. Затем раздутый информационно-технический пузырь лопнул, и во многих регионах наступило протрезвление. И именно в энергетических сетях установка оптических линий была приостановлена по экономическим соображениям, а технология ВЧ связи по ВЛ приобрела новое значение.

В результате применения цифровых технологий на высоковольтных сетях, сформировались новые требования к ВЧ системам.

В настоящее время, передача данных, речи осуществляется по быстрым цифровым каналам, а сигналы и данные систем защиты передаются одновременно (параллельно) по ВЧ линиям, и цифровым каналам (ВОЛС), образуя надежное резервирование (см. следующий раздел).

На ответвлениях сети и длинных участках линий электропередач использование ВОЛС экономически не целесообразно. Здесь технология ВЧ предлагает экономичную альтернативу для передачи речи, данных и сигналов-команд РЗ и ПА (РЗ — релейные защиты, ПА — противоаварийная автоматика) Рисунок1.

В связи c быстрым развитием систем автоматизации электроэнергетики и цифровых широкополосных сетей на магистральных линиях, изменились требования к современным системам ВЧ связи.

Сегодня на отводах сети ВЧ связь рассматривается как система, которая надежно передает данные систем защиты и обеспечивают прозрачный удобный интерфейс для данных и речи от широкополосных цифровых сетей до конечного потребителя при значительно большей пропускной способностью, по сравнению с обычными аналоговыми системами. С современной точки зрения высокая пропускная способность может быть достигнута только путем увеличения полосы частот. То, что в прошлом было невозможно из-за недостатка свободных частот, сегодня реализуется благодаря повсеместному применению оптических линий. Поэтому ВЧ системы усиленно используются только на ответвлениях сети. Также существуют варианты, когда отдельные участки сетей объединены между собой ВОЛС, что позволяет использовать одинаковые рабочие частоты гораздо чаще, чем в случае объединенных систем ВЧ связи.

В современных цифровых ВЧ системах плотность информации при использовании быстрых сигнальных процессоров и цифровых способов модуляции может быть увеличена по сравнению с аналоговыми системами с 0,3 до 8 бит/сек/Гц. Таким образом, для полосы частот 8 кГц в каждом направлении (прием и передача) может быть достигнута скорость 64 кбит/с.

В 2005 году фирма Siemens представила новую цифровую аппаратуру ВЧ связи «PowerLink», подтвердив лидирующее положение в данной области. Аппаратура PowerLink сертифицирована и для использования в России. Создавая PowerLink фирма Siemens создала мультисервисную платформу, пригодную как для аналогового, так и для цифрового применения Рисунок 2.

Условия эксплуатации

Заградители предназначены для работы в следующих условиях:

Вытекающие из требований МЭК 60353 и СТО 56947007-33.060.40.125-2012 значения характеристического сопротивления ВЛ и соответствующего значения активной составляющей полного сопротивления ВЗ, с учетом рекомендованных МЭК и СТО значений номинального длительного тока ВЗ, представлены в табл. 1.

Значения характеристического сопротивления для ВЛ 35 — 750 кВ

МЭК и СТО устанавливают следующие стандарты номиналов индуктивности реактора (мГн):

0,2 — 0,25 — 0,315 — 0,4 — 0,5 — 1,0 — 2,0.

МЭК и СТО устанавливают нижеследующие требования к номинальному кратковременному и ударному токам ВЗ (представлены в табл. 2).

Передача данных систем защиты

Технология ВЧ связи сейчас, как и раньше, играет важную роль в области передачи данных систем защиты. На магистральных и высоковольтных линиях с напряжением свыше 330 кВ, как правило, используются двойные системы защиты с разными способами измерения (например, дифференциальная защита и дистанционная защита). Для передачи данных систем защиты также используются различные способы передачи для обеспечения полной избыточности, включая коммуникационные каналы. Типичными каналами связи в этом случае является комбинация цифровых каналов по оптическим линиям для данных дифференциальной защиты и аналоговых ВЧ каналов для передачи сигналов-команд дистанционных защит. Для передачи сигналов защиты, технология ВЧ является самым надежным каналом. ВЧ связь является более надежным каналом передачи данных, чем другие, даже оптические линии не могут обеспечить такое качество по прошествии длительного времени. За пределами магистральных линий и на окончаниях сети, ВЧ связь часто становится единственным каналом для передачи данных систем защит.

Проверенная система SWT 3000 фирмы Siemens (Рисунок 4) является инновационным решением для передачи команд РЗ ПА с требуемой максимальной надежностью и одновременно с минимальным временем передачи команд в аналоговых и цифровых коммуникационных сетях.

Многолетний опыт в области передачи защитных сигналов позволил создать уникальную систему. Благодаря сложной комбинации цифровых фильтров и систем цифровой обработки сигналов удалось настолько подавить влияние импульсных помех — самых сильных помех в аналоговых каналах связи, что даже в сложных реальных условиях достигается надежная передача команд РЗ и ПА. Поддерживаются все известные режимы работы прямого отключения или разрешающего срабатывания с индивидуальными таймерами и скоординированной или нескоординированной передачей. Выбор режимов работы осуществляется с помощью программного обеспечения. Специфичные для российских электросетей функции про-тивоаварийной автоматики могут быть реализованы на той же аппаратной платформе SWT 3000.

При использовании цифровых интерфейсов идентификация устройства осуществляется по адресу. Таким образом возможно предотвращение случайного подключения других устройств по цифровым сетям.

Гибкая концепция два в одном позволяет использовать SWT 3000 во всех имеющихся каналах связи — медных кабелях, высоковольтных линиях, оптических линиях или цифровых в любых комбинациях Рисунок 5:

Являясь очень экономичным решением SWT 3000 может интегрироваться в ВЧ систему PowerLink. В этой конфигурации обеспечивается возможность дублированной передачи — аналоговая по технологии ВЧ и цифровая, например, по SDH.

Конструкция

Основные составляющие конструкции высокочастотного заградителя (ВЗ):

Дополнительные комплектующие высокочастотного заградителя:

Технические характеристики высокочастотных заградителей серии ВЗ

ЗАО «НПП «ЭИС» изготавливает высокочастотные заградители с номинальным током до 4000 А, с индуктивностью реактора до 2,5 мГн, характеристики которых не приведены в таблице выше, на основе технического задания.

Устройства присоединения

Устройство присоединения предназначено для передачи высокочастотного сигнала от передатчика в ЛЭП и от ЛЭП к приёмнику. При этом должны обеспечиваться: гальваническая изоляция приёмопередатчиков от высокого напряжения промышленной частоты и согласование волновых сопротивлений ЛЭП и ВЧ кабеля.

На ЛЭП класса напряжения 35…1150 кВ практически всегда используются устройства присоединения, состоящие из высоковольтного конденсатора связи и трансформаторного согласующего фильтра (т. н. фильтра присоединения).

Устройство присоединения ВЧ-связи по схеме «фаза-земля». Наиболее часто применяется на ВЛ с напряжением 35, 110 и 220 кВ. L — ВЧ-заградитель; С — конденсатор связи; Cu — подставка конденсатора; Z — фильтр присоединения; S — разъединитель однополюсный.

На ЛЭП среднего (6…20 кВ) и низкого (0,4 кВ) класса напряжения могут использоваться другие схемы присоединения, например конденсаторный делитель.

К устройству присоединения также относится высокочастотный заградитель, снижающий шунтирующее действие оборудования подстанции для ВЧ сигнала.

Натуральная мощность и пропускная способность ЛЭП

Натуральная мощность

ЛЭП обладает индуктивностью и ёмкостью. Ёмкостная мощность пропорциональна квадрату напряжения и не зависит от мощности, передаваемой по линии. Индуктивная же мощность линии пропорциональна квадрату тока, а значит и мощности линии. При определённой нагрузке индуктивная и ёмкостная мощности линии становятся равными, и они компенсируют друг друга. Линия становится «идеальной», потребляющей столько реактивной мощности, сколько её вырабатывает. Такая мощность называется натуральной мощностью. Она определяется только погонными индуктивностью и ёмкостью и не зависит от длины линии. По величине натуральной мощности можно ориентировочно судить о пропускной способности линии электропередачи. При передаче такой мощности на линии имеет место минимальные потери мощности, режим её работы является оптимальным.
При расщеплении фаз, за счёт уменьшения индуктивного сопротивления и увеличения емкостной проводимости линии, натуральная мощность увеличивается. При увеличении расстояния между проводами натуральная мощность уменьшается, и наоборот, для повышения натуральной мощности необходимо уменьшать расстояние между проводами.
Наибольшей натуральной мощностью обладают кабельные линии, имеющие большую емкостную проводимость и малую индуктивность.

Пропускная способность

Под пропускной способностью электропередачи понимается наибольшая активная мощность трёх фаз электропередачи, которую можно передать в длительном установившемся режиме с учётом режимно-технических ограничений. Наибольшая передаваемая активная мощность электропередачи ограничена условиями статической устойчивости генераторов электрических станций, передающей и приёмной части электроэнергетической системы, и допустимой мощностью по нагреву проводов линии с допустимым током. Из практики эксплуатации электроэнергетических систем следует, что пропускная способность ЛЭП 500 кВ и выше обычно определяется фактором статической устойчивости, для ЛЭП 220—330 кВ ограничения могут наступать как по условию устойчивости, так и по допустимому нагреву, 110 кВ и ниже — только по нагреву.

Характеристика пропускной способности воздушных линий электропередачи

Возможные неисправности

Чтобы избежать опасных повреждений силовых конденсаторных установок, необходимо систематически проводить осмотры и качественно вести техническое обслуживание.

Особенности обслуживания

Осмотры и обслуживание конденсаторных установок и заградительных устройств проводится совместно с осмотром всего оборудования, находящегося на распределительных подстанциях, где они установлены. Исключением внепланового осмотра могут быть неблагоприятные метеорологические условия, при которых возможен выход из строя и повреждение конденсатора связи 110 кВ

Во время осмотра необходимо обращать внимание на целостность уплотнительных крышек, они не должны иметь трещин, а также не должно быть протечек масла. Одновременно их очищают от мусора

Течь масла может привести к проникновению внутрь корпуса воздуха, и тем самым произойдет увлажнение масла, что выведет конденсатор из строя. Верхняя обкладка силового конденсатора связи находится под напряжением, поэтому падение фазного напряжения происходит через сопротивление всех элементов конденсатора и специальных фильтров подключения.

При возникновении обрыва в цепи конденсаторная установка – фильтр – земля в сети появляется опасное напряжение. В связи с этим при проведении работ на линии электропередач под напряжением необходимо применять разделительное заземление, при этом заземляют именно нижнюю обкладку. Необходимо помнить, что любые работы на конденсаторах связи, а также прикосновение к обкладкам под напряжением недопустимо даже при подключенном разделительном заземлении, так как это может привести к опасному, смертельному поражению электрическим током.

Примечания

. www.yantarenergo.ru. Дата обращения 4 марта 2020.

. Радио Свобода (2010). — «Говорится о трех миллионах метров не кабеля, а исходной ленты… Из этих лент делаются кабели, содержащие порядка 50 лент. Поэтому надо 3 миллиона метров разделить на 50 и получится около 50 километров.». Дата обращения 27 ноября 2014.

(недоступная ссылка). Дата обращения 8 января 2016.

Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации. (от 30 апреля 2008 г.).

Защитное устройство

В качестве защитного устройства ВЗ ЗАО «НПП «ЭИС» использует ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН).

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.

Высокотемпературные сверхпроводники

ВТСП-провод

В проводах на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) использование сверхпроводимости позволяет передавать электрический ток без потерь, а также достичь высокой плотности токов. Большим недостатком ВТСП-проводов является необходимость в постоянном охлаждении, что ограничивает их применение на практике. Несмотря на сложности в производстве и эксплуатации ВТСП-проводов, делаются постоянные попытки применения их на практике. Например, в демонстрационной системе силовой сети, запущенной в эксплуатацию в июле 2006 года в США, при напряжении 138 кВ передаётся мощность в 574 МВА на длину 600 метров.

Первая коммерческая сверхпроводящая линия электропередачи была запущена в эксплуатацию фирмой American Superconductor на Лонг-Айленде в Нью-Йорке в конце июня 2008 года. Энергосистемы Южной Кореи собираются создать к 2015 году сверхпроводящие линии электропередачи общей длиной в 20 км.

Тенденции развития коммуникационных технологий

В телекоммуникационных сетях общего пользования сегодня более 90% трафика данных проходит через SDH/SONET. Такие каналы с фиксированной коммутацией сегодня становяться неэкономичными, так как они находятся в рабочем состоянии, даже когда не используются. Кроме того, рост рынка заметно переместился от речевых приложений (TDM) к передаче данных (пакетная ориентация). Переход от раздельных сетей мобильной и проводной связи, LAN и WAN к единой интегрированной IP-сети осуществляется в несколько этапов с учетом существующей сети. На первом этапе пакетно-ориентированный трафик данных передается в виртуальных пакетах существующей сети SDH. Это называется PoS («Пакетная передача через SDH») или EoS («Ethernet через SDH») с пониженной модульностью и, следовательно, более низкой эффективностью использования выделенной полосы. Следующий переход от TDM к IP предлагают сегодняшние системы NG SDH (SDH следующего поколения) с мультисервисной платформой, которая уже оптимизирована для пакетно-ориентированных приложений GFP (общая процедура синхронизации), LCAS (схема регулировки пропускной способности линии), RPR (гибкие пакетные кольца) и других приложений в среде SDH.

Эта эволюция в коммуникационных технологиях повлияла и на структуру управления энергосетями. Традиционно связь между управляющими центрами и подстанциями для систем диспетчерского управления и сбора данных базировалась на последовательных протоколах и выделенных каналах, обеспечивающих малое время прохождения сигнала и находящихся в состоянии постоянной готовности. Разумеется, выделенные каналы не обеспечивают гибкости, необходимой для эксплуатации современной электросети. Поэтому тенденция перехода на использование протокола TCP/IP (протокол управления передачей/межсетевой протокол) пришлась кстати. Основными стимулами перехода с последовательного протокола на протокол IP в системах диспетчерского управления и сбора данных являются:

Эти технологии способные развеять технические опасения в надежности и возможности обеспечения быстрого времени реакции для приложений диспетчерского управления и сбора данных.

Этот переход к сети TCP/IP делает возможным интеграцию управления сетями диспетчерского управления и сбора данных в общее сетевое управление.

Изменение конфигурации в этом случае можно осуществлять загрузкой из центрального блока управления вместо требующего значительных затрат времени обновления микропрограмм соответствующих подстанций. Стандарты для основанных на IP протоколов телемеханических систем разрабатываются мировым сообществом и уже выпущены для связи на подстанциях (IEC61850) Рисунок 10.

Стандарты для связи между подстанциями и центром управления и между самими подстанциями пока находятся в стадии разработки. Параллельно перевод речевых приложений с TDM на VoIP, что позволит значительно упростить кабельные соединения на подстанциях, так как все устройства и IP-телефония используют одну локальную сеть.

В старых распределительных электросетях коммуникационные соединения устанавливались редко, так как уровень автоматизации был низким, а сбор данных счетчиков производился редко. Эволюция энергетических сетей в будущем будет требовать каналов связи именно на этом уровне. Постоянно растущее потребление в мегаполисах, дефицит сырьевых ресурсов, увеличение доли возобновляемых источников энергии, выработка электроэнергии в непосредственной близости от потребителя («распределенная генерация») и надежное распределение электроэнергии с малыми потерями — вот основные факторы, определяющие управление сетями завтрашнего дня. Связь в АСКУЭ в будущем будет использоваться не только для считывания данных потребления, но и как двусторонний коммуникационный канал для гибкого формирования тарифов, подключения систем подачи газа, воды и тепла, передачи счетов и предоставления дополнительных услуг, например, охранной сигнализации. Повсеместное предоставление возможности Ethernet-соединений и достаточная пропускная способность на участке от системы управления до потребителя необходимы для управления эксплуатацией будущих сетей.

Источник