ЗАГРАДИТЕЛЬ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ

Полезная модель относится к области высокочастотной связи по проводам линий электропередачи, используемой в энергетике для передачи сигналов диспетчерского управления, противоаварийной автоматики и релейной защиты энергетических объектов.
Заградители высокочастотные (заградители) включаются последовательно в провода линий электропередачи (ЛЭП) и должны сохранять работоспособность после воздействия волн перенапряжений, возникающих в электрических сетях при грозе, коммутационных переключениях и аварийных ситуациях на ЛЭП.
Функциональные возможности заградителя оцениваются шириной его полосы заграждения.
Известен заградитель с настройкой в виде параллельного резонансного контура, состоящего из силового реактора и подключенных к его выводам последовательно соединенных конденсатора и резистора, при этом для защиты от перенапряжений использован вентильный разрядник (Сапирштейн В.Э. Настройка одночастных заградителей. Вопросы эксплуатации устройств связи в энергосистемах. М., Энергия 1966 г., вып.7, стр.29-63).
Недостатками такого заградителя является низкая эффективность устройства защиты от перенапряжений с крутым фронтом волны, так как пробивное напряжение искрового промежутка разрядника нестабильно и зависит от скорости нарастания напряжения на нем. При предразрядном времени менее 0,1 мкс напряжение пробоя искрового промежутка становится неопределенным и может произойти повреждение заградителя, например, в условиях элегазовых подстанций.
В другом известном заградителе в схеме защиты наряду с разрядниками применена дополнительно катушка индуктивности, которая задерживает скорость нарастания напряжения и вследствие этого увеличивается предразрядное время срабатывания разрядника (Микуцкий Г.В. Высокочастотные заградители и устройства присоединения для каналов высокочастотной связи. Энергоиздат. М., 1984 г. стр.84, рис.43). Однако это решение ухудшает заграждающие возможности заградителя и существенно усложняет его конструкцию в связи с необходимостью установки катушки и второго разрядника.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому (его прототипом) является заградитель с использованием ограничителей перенапряжения (варисторов), в которых защитный уровень практически не зависит от фронта волны перенапряжения (Патент РФ №42918 от 12.08.2004).
Однако в заградителе-прототипе сохраняется опасность появления перенапряжений в блоке настройки, которые могут в несколько раз превысить защитный уровень ограничителя перенапряжения и электрическую прочность конденсатора.
Задачей полезной модели является обеспечение электрической прочности всех элементов блока настройки заградителя при переходных процессах в условиях воздействия импульсных перенапряжений с крутым фронтом волны со стороны электрической сети.
Технический результат состоит в снижении перенапряжений на элементах заградителя.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в заградителе высокочастотном, содержащем силовой реактор, параллельно которому подключены первый ограничитель перенапряжения и блок настройки с первым конденсатором на входе, к которому через второй конденсатор подключен второй ограничитель перенапряжения, шунтирующий последовательную цепь из первой катушки индуктивности и параллельно соединенных резистора, второй катушки индуктивности и третьего конденсатора, параллельно второму конденсатору включен третий ограничитель перенапряжения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом фиг.1, на котором приведена электрическая схема заградителя.
Заградитель содержит силовой реактор 1, параллельно которому подключен первый ограничитель перенапряжения (ОПН) 2 и блок 3 настройки с первым конденсатором 4 на входе, к которому через второй конденсатор 5, подключен второй ОПН 6, шунтирующий последовательную цепь из первой катушки 7 индуктивности и параллельно соединенных резистора 8, второй катушки 9 индуктивности и третьего конденсатора 10. Параллельно конденсатору 5 включен третий ОПН 11.
Выводы 12 и 13 предназначены для подключения заградителя к проводу ЛЭП.
Заградитель работает следующим образом.
Высокочастотные сигналы поступают от передатчика по проводам ЛЭП на выводы 12, 13 и далее на силовой реактор 1, первый ограничитель 2 перенапряжения и блок 3 настройки. Конденсатор 4 совместно с индуктивностью реактора 1 и подключенных к ним конденсатора 5, катушки 7 индуктивности, параллельного RLC-контура, состоящего из резистора 8, катушки 9 индуктивности и конденсатора 10, образуют сложную резонансную систему с высоким входным сопротивлением, настроенную на частоту высокочастотного сигнала. Резистор 8 служит нагрузкой резонансной системы и обеспечивает необходимое значение заграждающего сопротивления в рабочей полосе устройства для высокочастотных сигналов.
Таким образом, для заграждения высокочастотных сигналов передатчика создается фильтр-пробка, необходимый при организации канала связи но проводам ЛЭП для устранения шунтирующего действия электрооборудования электрической подстанции.
Когда волны перенапряжений с большой амплитудой поступают по проводам ЛЭП через выводы 12 и 13 на силовой реактор 1, ограничитель 2 и блок 3 настройки, то начинается заряд конденсаторов 4, 5 и 10. Рост напряжения на конденсаторе 4 и силовом реакторе 1 прекращается при достижении на них значения защитного уровня ограничителя 2. Таким образом, ограничивается амплитуда перенапряжения на конденсаторе 4 и силовом реакторе 1 до безопасного для них значения. Наибольшую опасность перенапряжения представляют для конденсаторов.
Далее переходный процесс продолжается в блоке настройки 3, а именно в последовательной цепи из конденсатора 5, катушки 7 индуктивности и параллельного RLC-контура из элементов 8, 9, 10.
Переходный процесс приобретает колебательный либо апериодический характер в зависимости от добротности схемы, т.к. энергия частично гасится на активном сопротивлении резистора 8. При большой добротности схемы заградителя, например, с полосами заграждения в области низких частот его рабочего диапазона, переходный процесс сопровождается дальнейшим подъемом напряжения на конденсаторах 5 и 10 за счет воздействия остающегося напряжения на ограничителе 2 и магнитной энергии, запасенной в катушках 7 и 9 индуктивности.
С повышением напряжения на нелинейном ограничителе 6 его сопротивление уменьшается, а при его срабатывании происходит шунтирование катушки 7 индуктивности и параллельного RLC-контура. В результате значение напряжения на этих элементах блока настройки снижается. Ограничитель 11 снижает перенапряжения на конденсаторе 5.
Следовательно, уровень напряжений на всех элементах блока 3 настройки может быть уменьшен до безопасного значения и таким образом существенно повышена надежность заградителя при переходном процессе в условиях воздействия волн перенапряжений, возникающих в электрических сетях.