РЕАКТОР ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ЗАГРАДИТЕЛЯ

Полезная модель относится к высокочастотной связи по проводам линий электропередачи, используемой в области энергетики.
Высокочастотный заградитель предназначен для ослабления шунтирующего действия оборудования и шин подстанций и ответвлений от высоковольтной линии на сигналы противоаварийной автоматики, релейной защиты, телефонной связи и телемеханики. В случае организации каналов высокочастотной (ВЧ) связи по изолированным грозозащитным тросам высокочастотный заградитель служит для заземления тросов по промышленной частоте в местах присоединения.
Высокочастотный заградитель представляет собой заграждающий фильтр, который включается в рассечку фазного провода, и может быть настроен на определенные полосы заграждения из      диапазона 16-1000 кГц.
Одним из основных конструктивных элементов высокочастотного заградителя является силовой реактор, который так же, как и остальные узлы заградителя, должен соответствовать требованиям, предъявляемым к заградителям, а именно: обладать способностью работы в условиях перенапряжений в электрических сетях при грозе, коммутационных переключениях и аварийных ситуациях на линии электропередачи (ЛЭП), которые приводят к чрезвычайным динамическим нагрузкам на реактор. Кроме того, высокочастотный заградитель должен выдерживать не менее чем 25-летний срок эксплуатации в условиях внешних воздействий окружающей среды.
Реактор высокочастотного заградителя представляет собой катушку индуктивности, выполненную намоткой провода с малым удельным сопротивлением на опору из изолирующего материала.
Устойчивость реактора к чрезвычайным динамическим нагрузкам, вызванным  критическими режимами работы, зависит от надежной фиксации витков провода на опоре. При протекании тока короткого замыкания реактор нагревается и подвергается механическому воздействию со стороны электромагнитных полей. При этом витки провода испытывают притяжение друг к другу, что может привести к соединению отдельных витков провода между собой и, соответственно, к их замыканию. Такое разрушение конструкции реактора приведет к несоответствию выше указанным требованиям, предъявляемым к высокочастотным заградителям.
Из уровня техники известен реактор высокочастотного заградителя (патент на полезную модель №  81862 RU, МПК Н04В 3/54, опубл. 27.03.2009 г.), содержащий катушку индуктивности, выполненную алюминиевым или медным проводом, витки которого укреплены на опоре, выполненной в виде полого цилиндра из стеклопластика. Согласно описанию, провод, формирующий катушку индуктивности, расположен в резьбовой канавке с постоянным шагом, сформированной в теле опоры по внешней поверхности цилиндра.
Недостатком известного реактора высокочастотного заградителя заключается в том, что расположение провода в резьбовой канавке не обеспечивает достаточную прочность конструкции реактора при протекании токов короткого замыкания из-за ненадежной фиксации витков провода на опоре, в результате чего витки под действием сил притяжения друг к другу  могут выскакивать из канавки вплоть до соединения соседних витков, что ведет к их замыканию.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение устойчивости реактора высокочастотного заградителя к токам короткого замыкания.
Технический результат – повышение надежности конструкции реактора высокочастотного заградителя при протекании через него токов короткого замыкания путем более надежной фиксации витков провода на опоре катушки индуктивности.
Для достижения поставленной задачи в реакторе высокочастотного заградителя, содержащем катушку индуктивности, выполненную проводом с малым удельным сопротивлением, витки которого расположены на опоре в виде полого цилиндра из стеклопластика, согласно полезной модели, соседние витки провода на опоре зафиксированы слоем электрической изоляции, заполняющим межвитковое пространство   и отвержденным после  его установки, при этом слой изоляции  представляет собой намотанный условно параллельно виткам провода  ровинг  из не менее чем двух стеклянных нитей, каждая из которых в отдельности пропитана термоактивным полимерным  связующим.
В отдельных случаях электрическая изоляция  покрывает в катушке индуктивности всю поверхность, содержащую витки провода.
Сущность полезной модели поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 –  фрагмент схематичного изображения реактора высокочастотного заградителя в разрезе;
фиг. 2 – схема процесса формирования слоя электрической изоляции;
фиг. 3 – фрагмент схематичного изображения реактора высокочастотного заградителя в разрезе в частном случае выполнения, когда электрическая изоляция  покрывает в катушке индуктивности всю поверхность, содержащую витки провода.
Реактор высокочастотного заградителя представляет собой катушку индуктивности, выполненную намоткой провода 2 с малым удельным сопротивлением на опору 1 в виде полого цилиндра из стеклопластика. Такая конструкция катушки индуктивности обладает, при условии сохранения расстояния между витками провода 2, повышенной механической прочностью в критических режимах работы реактора, т.к. отсутствие технологических зазоров в  полом цилиндре   увеличивает площадь опоры 1 для провода 2, при этом стеклопластик обладает высокими электроизоляционными свойствами  и высокой механической прочностью.
Опору 1 можно получить, отрезав от готовой трубы из стеклопластика часть необходимой длины, либо изготовить опору 1 по одной из известных технологий получения труб из стеклопластика.
В качестве материала для провода 2, учитывая невысокую стоимость,  предпочтительнее выбирать  алюминиевый или медный сплав.
Провод 2 имеет прямоугольное или овальное сечение, также провод 2 может быть как одножильным, так и многожильным,  что определяется проектным решением конкретного реактора высокочастотного заградителя.
Для сохранения расстояния между витками провода 2 на опоре 1 соседние витки зафиксированы слоем 3 электрической изоляции.
Слой 3  электрической изоляции  представляет собой намотанный в межвитковом пространстве ровинг  (жгут) 5, состоящий из не менее чем двух стеклянных нитей 4, каждая из которых в отдельности пропитана  термоактивным полимерным  связующим, например,  эпоксидным компаундом.  Отверждение термоактивного полимерного связующего происходит после заполнения межвиткового пространства всех соседних витков провода 2 путем нагрева и последующего охлаждения катушки индуктивности.
Стеклянные нити 4 необходимы для армирования слоя 3 электрической изоляции. Пропитанные в жидком полимерном связующем, нити 4 пластичны и легко деформируются, обеспечивая при их намотке  заполнение межвиткового пространства, при этом жидкое полимерное связующее вытесняет оттуда воздух.
Высокие адгезионные свойства жидкого полимерного связующего и пропитанных им стеклянных нитей 4 обеспечивают надежное сцепление с опорой 1 и витками провода 2.
Таким образом, при  протекании токов короткого замыкания исключено смещение витков провода 2, что повышает надежность конструкции реактора высокочастотного заградителя.
Поскольку реактор высокочастотного заградителя имеет значительные размеры, то важно, чтобы пропитанные нити 4 были распределены в межвитковом пространстве равномерно, т.к. от этого зависит механическая прочность слоя 3 электрической изоляции, а, значит, и надежность фиксации витков провода 2.  Наличие пузырьков воздуха в слое 3, а также неодинаковая  прочность слоя 3 по всему его объему  могут привести в критических режимах работы к образованию трещин, вплоть до механического разрушения реактора.
Для более равномерного распределения в межвитковом пространстве  стеклянных нитей 4 и жидкого полимерного связующего, пропитанные нити 4 объединены в ровинг 5. Применение ровинга уменьшает число витков, которые необходимо выполнить при намотке для заполнения межвиткового пространства пропитанными стеклянными нитями 4, при этом нити 4 распределены более равномерно. Количество стеклянных нитей 4 в ровинге 5 зависит от размера реактора и величины межвиткового пространства и не может быть менее двух.
Более равномерному распределению стеклянных нитей 4 и жидкого полимерного связующего способствует также намотка ровинга 5  условно параллельно виткам провода 2.
На фиг. 2 представлена схема процесса формирования слоя 3 электрической изоляции в случае, когда ровинг 5 состоит из семи стеклянных нитей 4.
С катушек 6 стеклянные нити 4 поступают в ванну 7 с жидким полимерным связующим. Раздельное положение нитей 4 в ванне 7, при котором исключено смыкание их отдельных участков, дает смачивание всей поверхности каждой нити 4, что способствует при намотке ровинга 5 более равномерному распределению полимерного связующего в межвитковом пространстве и исключает появление  пузырьков воздуха в слое 3 электрической изоляции.
Из ванны 7 стеклянные нити 4 поступают в раздатчик 8, который формирует ровинг 5 и обеспечивает его подачу с заданным шагом вдоль оси опоры 1 до заполнения межвиткового пространства всех соседних витков провода 2.
В отдельных случаях, когда плотность тока катушки индуктивности не велика  и не приводит к чрезмерному нагреву провода 2, для получения еще более высокой механической прочности  конструкции реактора при протекании токов короткого замыкания дополнительно, после заполнения ровингом 5 межвиткового пространства всех соседних витков провода 2, покрывают ровингом 5 всю поверхность катушки индуктивности, содержащую витки провода 2 (фиг. 3), после чего производят отверждение термоактивного полимерного связующего.
Таким образом, благодаря предлагаемой конструкции реактора высокочастотного заградителя катушка индуктивности представляет собой монолитный блок с высокой механической прочностью, что обеспечивает надежную фиксацию витков провода, исключающую их смещение под действием механических сил, возникающих в критических режимах работы реактора, и  повышает устойчивость реактора к токам короткого замыкания.