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 включаются последовательно в провода линий электропередачи (ЛЭП) и содержат параллельно подключенные силовой реактор, защитное устройство и блок настройки.
Одним из основных требований, предъявленных заградителям, является их способность работать в условиях перенапряжений в электрических сетях при грозе, коммутационных переключениях и аварийных ситуациях на ЛЭП.
Надежность заградителя зависит от эффективности защитного устройства, его электрической схемы и электрической прочности элементов блока настройки.
Известна двухконтурная схема заградителя, которая состоит из параллельного контура и параллельного подключенного к нему последовательного контура, а в качестве защитного устройства используется разрядник (Высокочастотные заградители. Рекомендация МЭК. Публикация №353. 1977 г. с. 17, рис. 1).
Недостатками известного 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 его пробоя становится неопределенным и в таких случаях может произойти повреждение заградителя.
Известен заградитель высокочастотный, для задержки скорости роста напряжения на нем применена дополнительно катушка индуктивности, которая увеличивает до нормируемого значения время срабатывания разрядника (Микуцкий Г.В. Высокочастотные заградители и устройства присоединения для каналов высокочастотной связи. Энергоиздат. М., 1984 г. с. 84, рис. 4.36).
Недостатками известного заградителя является то, что применение защитной катушки снижает заграждающие возможности заградителя и существенно усложняет его конструкцию в связи с необходимостью установки второго разрядника аналогичного первому.
Известна двухконтурная схема заградителя
с использованием в качестве первого защитного устройства в виде подключенного параллельно силовому реактору высоконелинейного ограничителя перенапряжений (ΟΠΗ) для защиты от внешних перенапряжений и введение второго ΟΠΗ параллельно цепи из катушки индуктивности и резистора для ограничений внутренних перенапряжений (Международный стандарт, рис.4 Приложение «С» к МЭК 60353-2002).
Недостатками известного заградителя является паразитная емкость ΟΠΗ, равная 100-300 пФ и емкость катушки индуктивности, составляющая более 30 пФ, что существенно превышает допустимое значение емкости для такой схемы, равной 5 пФ согласно п. С4.2 Приложения «С» к МЭК 60353-2002.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является заградитель высокочастотный, содержащий силовой реактор с входными первым и вторым выводами и подключенные к этим выводам параллельно силовому реактору защитное устройство и блок настройки, состоящий из подключенных к входным выводам параллельно силовому реактору первого конденсатора и цепи из последовательно соединенных второго конденсатора, первый вывод которого соединен с первым выводом реактора, а второй вывод с первой катушкой индуктивности, соединенной последовательно с резистором, а также второе защитное устройство в виде ΟΠΗ, подключенное между вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом реактора параллельно катушки индуктивности и резистору (патент РФ №2231885, МПК Н02П 3/00, опубл. 27.06.2004, Бюл. №18).
Недостатками известного заградителя является невозможность реализовать его из-за большой паразитной емкости ΟΠΗ, которая в несколько раз превышает допустимое значение емкости для такой схемы, согласно п. Приложения «С» к МЭК 60353-2002.
Задачей полезной модели является обеспечение электрической прочности заградителя при переходных процессах в условиях многократного воздействия высокочастотных импульсных перенапряжений с крутым фронтом волны со стороны электрической сети.
В результате использования предлагаемой полезной модели появляется возможность опять ограничения емкости ΟΠΗ, используемого в заградителе для ограничения внутренних перенапряжений и снижении паразитной емкости катушки индуктивности за счет того, что в блок настройки введен третий конденсатор, подключенный параллельно второму защитному устройству типа ΟΠΗ, а катушка индуктивности секционирована, т.е. разделена на части (секции).
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом заградителе высокочастотном, содержащем силовой реактор с входными первым и вторым выводами и подключенные к этим выводам параллельно силовому реактору первое защитное устройство в виде ограничителя перенапряжения и блок настройки, состоящий из подключенных к входным выводам параллельно силовому реактору первого конденсатора и цепи из последовательно соединенных второго конденсатора, первый вывод которого соединен с первым выводом реактора, а второй вывод с - катушкой индуктивности, соединенной последовательно с резистором, подключенным к второму выводу силового реактора, а также второе защитное устройство в виде ограничителя перенапряжения, подключенное между вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом реактора параллельно катушки индуктивности и резистору, согласно полезной модели, в блок настройки введен третий конденсатор, подключенный параллельно второму защитному устройству в виде ограничителя перенапряжения между вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом силового реактора, при этом катушка индуктивности секционирована.
Третий конденсатор, подключенный параллельно второму ΟΠΗ, позволяет использовать емкость второго ΟΠΗ в качестве составной части третьего конденсатора. В результате емкость ΟΠΗ становится составной частью схемы заградителя и не будет влиять на его заграждающие возможности. Секционирование катушки индуктивности позволяет снизить емкость до нормируемого значения и повысить в несколько раз электрическую прочность. При этом собственная емкость обмотки катушки индуктивности уменьшается пропорционально количеству секций, а электрическая прочность соответственно возрастает.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором приведена общая схема заградителя высокочастотного.
Заградитель содержит силовой реактор 1 с первым 2 и вторым 3 входными выводами, первое защитное устройство 4 в виде ограничителя перенапряжения ΟΠΗ, блок настройки 5, первый конденсатор 6, второй конденсатор 7, катушку индуктивности 8, резистор 9, второе защитное устройство в виде ΟΠΗ 10, третий конденсатор 11.
Силовой реактор 1 с входными первым 2 и вторым 3 выводами и подключенные к этим выводам параллельно силовому реактору 1 защитное устройство 4 и блок настройки 5. Блок настройки 5 состоит из подключенных к входным выводам параллельно силовому реактору 1 первого конденсатора 6 и цепи из последовательно соединенных второго конденсатора 7, первый вывод которого соединен с первым выводом 2 реактора 1, а второй вывод 3 - с катушкой индуктивности 8, соединенной последовательно с резистором 9. Второе защитное устройство в виде ΟΠΗ 10 подключено между вторым выводом второго конденсатора 7 и вторым выводом 3 реактора 1 параллельно последовательной цепи, состоящей из последовательно соединенных катушки индуктивности 8 и резистора 9. Третий конденсатор 11 подключен параллельно второму защитному устройству в виде ΟΠΗ 10 между вторым выводом второго конденсатора 7 и вторым выводом 3 силового реактора 1. Катушка индуктивности 8 секционирована, т.е. разделена секции. Выводы 2 и 3 предназначены для подключения заградителя к проводу ЛЭГТ.
Работает заградитель высокочастотный следующим образом.
Когда волны перенапряжений поступают по проводам ЛЭП через выводы 2 и 3 на силовой реактор 1, защитное устройство 4 и блок настройки 5, то начинается заряд конденсаторов 6, 7 и 11. Рост напряжения на конденсаторе 6 и силовом реакторе 1 прекращается при достижении на них значения защитного уровня защитного устройства 4. Таким образом, ограничивается амплитуда перенапряжения на конденсаторе 6 и силовом реакторе 1 до безопасного для них значения. Далее внутренний переходный процесс продолжается в последовательной цепи из конденсатора 7 и катушки индуктивности 8 в блоке настройки 5. Процесс приобретает колебательный либо апериодический характер в зависимости от добротности схемы, т.к. энергия гасится на активном сопротивлении резистора 9. При добротности схемы заградителя более 1, переходный процесс сопровождается дальнейшим подъемом напряжения на конденсаторах 7 и 11 за счет воздействия, остающегося напряжения на защитном устройстве 4 и магнитной энергии, запасенной в катушке индуктивности 8. С повышением напряжения на ОПН 10 происходит его срабатывание и шунтирование катушки индуктивности 8, конденсатора 11 и резистора 9. В результате чего переходный процесс затухает и рост напряжения на элементах блока настройки 5 прекращается. Третий конденсатор 11 обеспечивает применение в заградителе второго ΟΠΗ 10, благодаря чему досчитается ограничение уровня опасного перенапряжения на элементах блока настройки 5 при внутренних переходных процессах. При этом применение секционированной катушки индуктивности 8 снижает паразитную емкость и повышает ее электрическую прочность в несколько раз.