ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus
Релейная защита воздушных линий 110-220 кВ типа ЭПЗ-1636 [25] Расчет уставок устройств релейной защиты [24] ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА [18] Максимальная токовая защита [14] Проверка релейной защиты [13] Дифференциальная защита линий [12] Защита синхронных генераторов [12] Измерительные трансформаторы [10] Принципы построения измерительных и логических органов релейной защиты на полупроводниковой и интегральной базе [10] Токовая направленная защита [9] Защита электродвигателей [9] Реле [9] Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью [8] Правила выполнения схем РЗА [8] Проверка защиты первичным током нагрузки и рабочим напряжением [8] Высокочастотные защиты [7] Защита воздушных и кабельных линий электропередачи [7] Защита трансформаторов и автотрансформаторов [7] Защита предохранителями и автоматическими выключателями [7] Защита от коротких замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью [6] Векторные диаграммы. Короткие замыкания в электрических системах [6] Действие релейной защиты при качаниях [6] Аппаратура для проверки релейной защиты [5] Защита шин [3] Особенности защиты линий и трансформаторов, подключенных к линиям без выключателей на стороне высшего напряжения [3] Оперативный ток [3] Общие сведения [3] Управление выключателями [2]

ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ И РАБОТЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ЧАСТИ ЗАЩИТЫ

Канал токов высокой частоты. Высокочастотный канал представляет собой электрическую цепь, по которой проходят сигналы ВЧ. На рис. 13.6 показан ВЧ-канал по схеме фаза-земля, при котором ток ВЧ проходит по одному из проводов ЛЭП и возвращается по земле. На каждом конце ЛЭП устанавливаются высокочастотные аппараты (ВЧА) 1, состоящие из передатчика ГВЧ, генерирующего сигналы ВЧ, и принимающего их приемника ПВЧ. Выходная цепь ВЧА подключается одним зажимом к земле, а вторым к проводу ЛЭП через ВЧ кабель 2 фильтр присоединения 3 и высоковольтный конденсатор связи 4. По концам ЛЭП, используемой для передачи токов ВЧ, устанавливаются заградители 5, запирающие выход токам ВЧ за пределы ЛЭП.

Принципиальная релейная схема высокочастотного канала

Рис. 13.6. Принципиальная схема высокочастотного канала

Часть энергии, генерируемой передатчиком, теряется в элементах канала, т. е. в кабеле, фильтрах присоединения, конденсаторах связи, проводах защищаемой ЛЭП, и уходит через заградители. Поэтому ВЧ-передатчик должен с некоторым запасом перекрывать потери в канале, обеспечивая достаточный уровень мощности ВЧ-сигнала, поступающего на приемник противоположного конца. Потери энергии, происходящие при передаче ВЧ-сигнала (рис. 13.7), называются затуханием и условно характеризуются величиной а, измеряемой в децибелах (дБ):

 - где Рвх - мощность на входе рассматриваемого канала (в начале элемента); Рвых - мощность, получаемая на его выходе.

Ранее в качестве единицы затухания использовался непер (Нп) (1 дБ = 0,115 Нп).

Элементы высокочастотного канала. Конденсатор связи 4 (рис. 13.6) предназначен для присоединения поста к ЛЭП ВН. Сопротивление конденсатора ХC = 1 / 2 п f С зависит от частоты проходящего через него тока. Для токов промышленной частоты 50 Гц оно велико (порядка 1 200 000 Ом), поэтому ток утечки весьма мал. При высоких частотах f >50 кГц сопротивление Хс резко уменьшается. Отечественная промышленность выпускает бумажно-масляные конденсаторы типа СМР-55 / на корень из трёх  = 0,044. Они изготавливаются в виде элементов, рассчитанных на рабочее напряжение фазы 32 кВ и имеющих емкость элемента 4400 пф. На ЛЭП 110 кВ устанавливается два таких элемента, соединяемых последовательно, на ЛЭП 220 кВ - четыре. Для ЛЭП 500 кВ выпускаются конденсаторы типа СМР-133 / на корень из трёх = 0,0186; на таких ЛЭП устанавливается четыре элемента.

Рис. 13.7. К определению затухания в элементах высокочастотного канала, см. (13.1)

Высокочастотный кабель 2 (рис. 13.6). В качестве ВЧ-кабеля используется одножильный кабель типа РК (например, кабель РК-75-7-16 имеет волновое сопротивление 75 ± 3 Ом, затухание 0,09 нП/м при 100 кГц).

Фильтр присоединения 3 (рис. 13.6) согласовывает (уравнивает) входные сопротивления кабеля с входным сопротивлением ЛЭП, соединяет нижнюю обкладку кабеля связи с землей, образуя таким образом замкнутый контур для токов ВЧ, и компенсирует емкость конденсатора связи, что позволяет уменьшить до минимума сопротивление конденсатора для токов ВЧ.

Фильтр присоединения представляет собой воздушный трансформатор с отпайками, позволяющими менять самоиндукцию его обмоток и взаимную индукцию между ними. В цепи обмотки L1 выключен конденсатор связи С, а в цепи обмотки L2 - конденсатор С2 фильтра. Фильтр присоединения свободно пропускает токи только в определенном рабочем диапазоне частот. При этих частотах затухание фильтра относительно мало, а за пределами рабочих частот резко возрастает.

Промышленностью выпускается несколько типов фильтров присоединений (ОФП-4, ФП, ФПУ и др.) на частоты от 32 до 800 кГц для ЛЭП всех классов напряжений. Параллельно обмотке фильтра включается разрядник Р. При пробое конденсатора связи и перекрытии его изоляции разрядник срабатывает и создает надежный путь для отвода в землю токов КЗ.

Заградитель 5 (рис. 13.6) преграждает выход токов ВЧ за пределы ЛЭП. Сопротивление заградителя Zзагр зависит от частоты. Для токов ВЧ, передаваемых по данному каналу, Zзагр велико, а для токов промышленной частоты оно очень мало.

Высокочастотный заградитель

Рис. 13.8. Высокочастотный заградитель:
a - резонансный (одночастотный); б — широкополосный

Заградитель представляет собой резонансный контур (рис. 13.8,(2), настроенный на определенную частоту - частоту ВЧ-канала; он состоит из силовой индуктивной катушки Lк и элемента настройки, выполненного в виде регулируемой емкости С.

Емкость С подбирается так, чтобы контур заградителя был настроен в резонанс (тока) на заданную частоту fр, т. е. чтобы wLк = 1 / wС. Такой заградитель называется резонансным или одночастотным. При резонансной частоте сопротивление контура имеет максимальное значение (рис. 13.9).

Резонансные характеристики ВЧ заградителей

Рис. 13.9. Резонансные характеристики заградителей:
1 — резонансного; 2 — широкополосного

Резонансное сопротивление заградителя должно быть не меньше 1000 Ом. Для защиты конденсатора С от грозовых и коммутационных перенапряжений устанавливается разрядник FV. Силовая катушка заградителя рассчитывается на прохождение рабочих токов нагрузки и тока КЗ. Выпускаемые отечественной промышленностью заградители типа ВЗ рассчитаны на рабочий ток до 2000 А с пределами настройки от 40 до 800 кГц. Кроме резонансных применяются широкополосные заградители (рис. 13.8 и 13.9), запирающие токи в широком диапазоне частот f1 - f2. Такие заградители нужны для каналов, по которым одновременно передается несколько сигналов с различными частотами.

Высокочастотный приемопередатчик (ППВЧ). Как уже отмечалось, ППВЧ представляет собой высокочастотный аппарат, состоящий из двух частей - передатчика сигналов ВЧ и приемника, принимающего эти сигналы. Приемопередатчики устанавливаются вместе с соответствующими комплектами РЗ на каждом конце защищаемой линии.

Основной задачей ППВЧ является исключение ложного действия комплекта РЗ, расположенного на дальнем конце А защищаемой линии при внешнем КЗ (см. рис. 13.1, а); в этом режиме Sк и Iк имеют всегда положительные знаки. Для этого передатчик, расположенный на ближнем конце В защищаемой линии, по команде РЗ В должен посылать блокирующие импульсы, запрещающие работать РЗА

Рабочие частоты ППВЧ каждой линии выбираются в диапазоне 30-500 кГц различными, для исключения взаимных влияний ВЧ-каналов соседних линий (допускается сближение частот до 1,5 кГц).

В энергосистемах России используется несколько видов ППВЧ, различающихся по конструктивному исполнению и техническим характеристикам. Поскольку все ППВЧ имеют одинаковое назначение, они в основном состоят из однотипных функциональных узлов (элементов).

С учетом этого на рис. 13.10 приведена (с определенными упрощениями) обобщенная функциональная схема современных приемопередатчиков.

Передатчик ВЧ в соответствии с возлагаемыми на него функциями состоит из задающего генератора ВЧ (ГВЧ), вспомогательного управляющего усилителя (ВУУ) и основного усилителя мощности ВЧ-сигнала (МУС).

Генератор ВЧ вырабатывает сигнал ВЧ заданного уровня (в виде тока или напряжения ВЧ). Для обеспечения высокой точности уровня сигнала используется кварцевый резонатор. Однако при решении проблемы стабильности ВЧ-сигнала применение кварца (из-за его инертности) замедляет процесс нарастания частоты до 0,1-0,2 с. Поскольку такое замедление действия защиты при каждом включении ГВЧ в момент КЗ недопустимо, то во всех конструкциях ГВЧ работает непрерывно, но выход его сигнала в ВЧ-канал заперт на входном транзисторе следующего узла. Этим узлом, как видно из схемы, является ВУУ. Электронная схема ВУУ построена так, чтобы с ее помощью схема РЗ могла реализовать: пуск передатчика при КЗ (т. е. передачу ВЧ-сигнала на противоположный конец по элементам ВЧ-канала); останов передатчика после отключения КЗ; манипуляцию ВЧ-сигнала напряжением промышленной частоты (являющейся основным условием работы диффазной ВЧ-защиты); запрет действия автоматического контроля исправности канала и приемопередатчика, а также некоторые другие операции. С учетом этих функций узел ВУУ называют управляющим усилителем.

Мощность задающего генератора очень мала и недостаточна для преодоления затуханий в проводах BЛ и в элементах ВЧ-канала. Этот недостаток устраняется применением усилителя мощности ВЧ-сигнала МУС, выполняемого обычно из нескольких каскадов.

Выходной сигнал МУС поступает на линейный фильтр ЛФ. Этот сигнал может иметь искажения, вызванные нелинейностью полупроводниковых элементов вспомогательного и основного усилителей. Задачей ЛФ является отфильтровать (запереть прохождение) гармоники, обеспечив полную синусоидальность формы сигнала, уходящего с выхода последнего узла приемопередатчика. Наряду с этим ЛФ должен обеспечить согласование выходного сопротивления передатчика со своей нагрузкой. Такой нагрузкой, как видно из схем рис. 13.6 и 13.10, служит высокочастотный кабель связи.

Структурная схема ВЧ-поста

Рис. 13.10. Структурная схема ВЧ-поста

Выходная мощность, посланная в высокочастотный канал передатчика, определяется на выходе ЛФ как произведение выходного напряжения на ток (в зависимости от типа ВЧА она равна 25-40 Вт).

Высокочастотный приемник. ВЧ-сигнал, пришедший с удаленного конца защищаемой линии, поступает на вход ЛФ рассматриваемого ППВЧ (ЛФ общий для передатчика и приемника). Приемник должен обладать высокой избирательностью: должен иметь наименьшее сопротивление току заданной частоты (как правило, рабочая частота задается одинаковой для передатчика и приемника). Второй важной характеристикой приемника является его чувствительность. Она должна быть отстроена от ВЧ-помех и достаточной для минимальных уровней входных сигналов.

Приходящий с проводов ВЛ ВЧ-сигнал, пройдя ЛФ, поступает на входные фильтры (в основном узкополосные) приемника ВФ, обеспечивающие необходимую избирательность приемника. С выхода ВФ сигнал рабочей частоты поступает на вход усилителя УВЧ, усиливающего его (в виде тока или напряжения) до требуемого уровня, после чего попадает на выходной узел приемника Вых. Здесь сигнал преобразуется в ток или напряжение постоянного знака и поступает в соответствующий орган (элемент) комплекта РЗ, предназначенный для его блокирования (когда при внешнем КЗ проходящие через место его установки мощность и ток имеют положительные знаки).

Вопросы устройства высокочастотных аппаратов здесь не рассматриваются, так как до настоящего времени они являются темой изучения другой учебной дисциплины. Современные ППВЧ выполняются с автоматическим контролем. Впервые такие устройства были разработаны в процессе эксплуатации для ВЧА УПЭ-70 и применены в Мосэнерго. Опыт их эксплуатации был полезен, и теперь система автоматического контроля считается обязательной к применению. В качестве примера отметим, что в настоящее время разработаны и применяются в отечественных ВЧЗ следующие приемопередатчики:

АВЗК-80 с АК-80 - универсальный приемопередатчик для линий 110, 220 кВ и СВН, выпускаемый с 1980 г. (завод "Нептун", г. Одесса);

ПВЗ-90М—универсальный с автоконтролем (г. Могилев);

ПВЗЛ - предназначенный для замены морально устаревшей радиоламповой аппаратуры на ВЛ 110, 220 кВ длиной до 100 км с автоконтролем на интегральных схемах (разработаны и изготовляются в ОЗАП Мосэнерго).

На линиях более высокого напряжения (330-1150 кВ) к приемопередатчикам предъявляются дополнительные требования, обусловленные более высоким уровнем помех и затуханием мощности сигнала в ВЧ-канале.

 

3 Октябрь, 2011              14222              ]]>Печать]]>
3 / 15 ( Отлично )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)

Вверх страницы