ЗАГРАДИТЕЛЬ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ

Область техники.
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.
Предшествующий уровень техники.
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, а его надежность зависит от эффективности защитного устройства и электрической прочности элементов.
Известен заградитель, состоящий из силового реактора, блока настройки и схемы защиты в виде двух разрядников с искровыми промежутками и катушкой индуктивности. (Микуцкий Г.В. Высокочастотные заградители и устройства присоединения для каналов высокочастотной связи. Энергоиздат. М., 1984 г. стр.84, рис. 4.3).
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.
Поэтому для защиты от волны перенапряжений с крутым фронтом, набегающих со стороны электрических сетей, применение разрядников становится мало эффективным.
В таких случаях катушка индуктивности задерживает скорость роста напряжения, а вследствие этого увеличивается предразрядное время срабатывания разрядника и повышается эффективность схемы защиты.
Однако введение защитной катушки сужает полосу заграждения заградителя и существенно усложняет его конструкцию в связи с необходимостью установки катушки и двух разрядников.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому (его прототипом) является двухконтурная схема заградителя с использованием в качестве защитного устройства, подключенного параллельно силовому реактору, высоконелинейного варистора без искровых промежутков, получившего в нашей стране название ограничителя перенапряжения, (в дальнейшем ОПН), в котором защитный уровень практически не зависит от фронта волны перенапряжения (Шляхов С.С. П №2231925 по заявке №2002132692 от 05.12.2002 г. «Заградитель высокочастотный»).
Недостатками известного заградителя является опасность появления после срабатывания ОПН переходного процесса в схеме самого заградителя, в результате которого значения напряжений на элементах схемы могут в несколько раз превысить защитный уровень ОПН, а так же недостаточная в ряде случаев полоса заграждения.
Сущность полезной модели.
Задачей предложения является расширение полосы заграждения и обеспечение электрической прочности заградителя при переходных процессах в условиях воздействия перенапряжений с крутым фронтом волны со стороны электрической сети.
Технический результат состоит в снижении значения перенапряжений на элементах схемы заградителя и увеличении заграждающих возможностей.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в заградителе высокочастотном, содержащем силовой реактор с 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 выводам силового реактора параллельных между собой 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 подключенными параллельно между собой
резистором и второй катушкой индуктивности, которые соединены со вторым выводам силового реактора, в блок настройки введены третий конденсатор, подключенный параллельно второй катушки индуктивности, и второе защитное устройство в виде варистора, подключенного между вторым выводом второго конденсатора и вторым выводом силового реактора параллельно последовательной цепи из первой катушки индуктивности и параллельных между собой резистора и второй катушкой индуктивности.
Включение третьего конденсатора позволяет создать совместно со второй катушкой индуктивности дополнительный параллельный резонансный контур, что расширяет полосу заграждения устройства, а применение варистора в блоке настройки защищает от перенапряжений его реактивные элементы.
Сущность полезной модели поясняется чертежом фиг.1, на котором приведена электрическая схема заградителя.
Заградитель 1 содержит параллельно подключенные силовой реактор 1, с выводами 2 и 3, первое защитное устройство 4 и блок настройки 5, состоящий из первого конденсатора 6, второго конденсатора 7, второго защитного устройства в виде варистора 8, первой катушки индуктивности 9 и параллельного RLC-контура, состоящего из резистора 10, второй катушки индуктивности 11 и третьего конденсатора 12.
Выводы 2 и 3 предназначены для подключения заградителя к проводу ЛЭП.
Заградитель работает следующим образом.
Высокочастотные сигналы поступают от передатчика по проводам ЛЭП на выводы 2 и 3 и далее на силовой реактор 1, первое защитное устройство 4 и блок настройки 5. Конденсатор 6 совместно с индуктивностью силового реактора 1 и подключенной параллельно к ним цепи из конденсатора 7, катушки индуктивности 9 и параллельного RLC-контура, состоящего из резистора 10, катушки индуктивности 11 и конденсатора 12, образуют сложную резонансную систему с высоким входным сопротивлением, настроенную на частоту высокочастотного сигнала. Резистор 10 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, которая необходима при организации канала связи по проводам ЛЭП для устранения шунтирующего действия электрооборудования электрической подстанции.
При этом дополнительный конденсатор 12 совместно с катушкой индуктивности 11 создают дополнительный резонансный контур, который расширяет полосу заграждения на 15%. Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает преимуществом по ширине полосы заграждения перед прототипом.
Когда волны перенапряжений с большой амплитудой 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 12. 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. Наибольшую опасность перенапряжения представляют для конденсаторов.
Далее переходный процесс продолжается в блоке настройки 5: в последовательной цепи из конденсатора 7, катушки индуктивности 9, и параллельного RLC-контура.
Он приобретает колебательный либо апериодический характер в зависимости от добротности схемы, т.к. энергия гасится на активном сопротивлении резистора 10. При большой добротности схемы заградителя, например, с полосами заграждения в области низких частот его рабочего диапазона, переходный процесс сопровождается дальнейшим подъемом напряжения на конденсаторах 7 и 12 за счет воздействия остающегося напряжения на защитном устройстве 4 и магнитной энергии, запасенной в катушках индуктивности 9 и 11.
С повышением напряжения на варисторе 8 его сопротивление уменьшается, а при его срабатывании происходит шунтирование первой катушки индуктивности 9 и параллельного RLC - контура. В результате чего резко снижается добротность блока
настройки 5. При этом переходный процесс затухает, и рост напряжения на элементах блока настройки прекращается.
Следовательно, благодаря применению второго защитного устройства 8 уровень напряжений на элементах блока настройки 5 может быть снижен до безопасного значения и таким образом существенно повышена надежность заградителя с высокой добротностью при переходном процессе в условиях воздействия волн перенапряжений, возникающих в электрических сетях.