Апаратура високочастотного зв’язку

Високочастотні загороджувачі (ВЗ, або загороджувачі) застосовуються при організації високочастотних каналів зв’язку по проводах ліній електропередачі, за допомогою яких здійснюється передача сигналів диспетчерського управління, релейного захисту і протиаварійної автоматики, що забезпечують ефективне виробництво, передачу і розподіл електроенергії.
Електричні перенапруження, що генеруються в електричних мережах високої напруги, є одним з основних чинників порушення працездатності загороджувачів, встановлених в проводах ВЛ. На деяких лініях електропередачі відмови нині чинних загороджувачів носять систематичний характер із-за низької стійкості до дії високовольтних імпульсів.
Проблема полягає в тому, що ЕМС загороджувачів недостатньо вивчена, а їх традиційний захист, зокрема від перенапружень, мало ефективна [2].
Низька ефективність традиційно використовуваних як захисні пристрої вентильних розрядників з іскровим проміжком за-ключаєтся в нестабільності їх напруги пробою при дії хвиль перенапружень з крутим фронтом, що виникають, наприклад, при комутаційних перемиканнях.
Крім того, розрядники володіють низьким значенням робочого струму і розраховані на обмежене число імпульсних струмів.
Тому ВЕІ спільно з ОАО «РОСЕП» розробило для вітчизняних загороджувачів спеціальні захисні пристрої без іскрових проміжків на базі металлооксидного високонелінійного обмежувача перенапружень (ОПН).
Захисний рівень імпульсної напруги ОПН мало (в межах 10%) залежить від фронту хвилі перенапруження, а експлуатаційний ресурс в десятки разів перевищує ресурс розрядників.
При застосуванні в загороджувачах нових засобів захисту від перенапружень типу ОПН необхідно враховувати, що напруга, що залишається, ОПН рівно захисному рівню і із-за перепаду напруги на захисному пристрої можлива поява перехідних процесів в схемі самого загороджувача.
Загороджувач складається з силового реактора і підключених паралельно до нього захисного пристрою від перенапружень і блоку настройки, що забезпечує настроювання загороджувача на робочу смугу загороди за допомогою паралельних і послідовних LC контурів, сполучених в основному по двух- (мал. 1) і трьох- контурним схемам смугових фільтрів [3].
Найбільшу небезпеку перенапруження представляють для конденсаторів блоку настройки (мал. 1).
Коли з боку лінії електропередачі або шин підстанції на вхідні затиски загороджувача (рис.1) поступає хвиля перенапруження, то під впливом перепаду напруги починається заряд конденсатора С1, включеного паралельно реактору, і конденсатора С2 в послідовному контурі блоку настройки, що складається з конденсатора С2, індуктивності L2 і резистора Rн.
Зростання напруги на конденсаторі С1 припиняється досягши захисного рівня ОПН, підключеного паралельно входу загороджувача. Проте за рахунок дії вхідної напруги і магнітної енергії, запасеної в котушці індуктивності L2, перехідний процес продовжується в послідовному контурі блоку настройки.
На мал. 2 приведена еквівалентна схема за-градітеля для подальшого аналізу перехідного процесу, де е - э.д.с. джерела імпульсних хвиль, а rо позначає опір ОПН.
Розглянемо детальніше електричні процеси в загороджувачі, пов’язані з дією на нього двох видів високовольтних перенапружень: прямокутної імпульсної хвилі і періодичної послідовності прямокутних біполярних імпульсів, які представляють найбільшу небезпеку для елементів схеми загороджувача.
Прямокутна імпульсна хвиля
Спочатку розглянемо більш простій випадок дії на загороджувача хвилі прямокутної форми великої тривалості. До цього моменту струми заряду і напруги на конденсаторі С2 малі і з ними можна не вважатися, тобто для зручності аналізу приймаємо нульові початкові умови. Перепад напруги імпульсної хвилі Е прирівнюваний до значення захисного рівня ОПН.
Опір r0 складає одиниці Ом і шунтує включені паралельно до нього опору ВЛ і електричній підстанції, а також реактора L1 і конденсатора С1.
Виходячи з відомого диференціального рівняння для струму i(t) в подібній схемі
де за t = 0 прийнятий момент досягнення максимальної напруги на ОПН;
wk - власна частота контура схеми мал. 2. Знаходимо закон зміни напруги на реактивних елементах:

Про застосування високочастотних загороджувачів →