ЗАГРАДИТЕЛЬ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК H02H3/20 

Изобретение 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 содержат параллельно подключенные силовой реактор, защитное устройство и блок настройки.

Одним из основных требований, предъявленных к 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.

Функциональные возможности заградителя оцениваются шириной его полосы заграждения.

Известен заградитель высокочастотный, в котором для защиты от перенапряжений, набегающих со стороны ЛЭП, используются вентильные разрядники, состоящие из включенных последовательно искрового промежутка и нелинейного сопротивления (Скитальцев B.C., Микуцкий Г.В. Высокочастотная связь по линиям электропередачи //М.: Энергия с.188, рис.8-15, 1977).

Недостатком этого устройства является низкая эффективность защиты от перенапряжений с крутым фронтом волны, так как пробивное напряжение искрового промежутка разрядника зависит от скорости нарастания напряжения на нем. При предразрядном времени менее 0,1 мкс напряжение его пробоя становится неопределенным и может произойти повреждение заградителя, например, в условиях элегазовых подстанций.

В другом известном заградителе высокочастотном 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. М.: Энергоиздат, 1984, с.58, рис.218).

Однако введение защитной катушки снижает заграждающие возможности заградителя и существенно усложняет его конструкцию в связи с необходимостью установки второго разрядника.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому (его прототипом) является двухконтурная схема заградителя с использованием в качестве защитного устройства высоконелинейных варисторов без искровых промежутков, получивших в нашей стране название ограничителей перенапряжения (в дальнейшем ОПН), в котором защитный уровень ОПН практически не зависит от фронта волны перенапряжения (Шляхов С.С. ПМ № 6484 по заявке № 97104693/20 от 25.03.97).

Недостатками известного заградителя является то, что после срабатывания ОПН происходит переходный процесс в последовательном RLC-контуре блока настройки и значения напряжений на его элементах могут превысить защитный уровень ОПН в несколько раз, что может привести к повреждению этих элементов и всего заградителя.

Задачей изобретения является обеспечение электрической прочности заградителя при переходных процессах в условиях воздействия импульсных перенапряжений с крутым фронтом волны со стороны электрической сети.

Технический результат состоит в снижении значения напряжений на элементах схемы заградителя.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в заградителе высокочастотном, содержащем силовой реактор с входными первым и вторым выводами и подключенные к этим выводам параллельно силовому реактору защитное устройство в виде первого варистора (ограничителя перенапряжения) и блок настройки, состоящий из подключенных к входным выводам параллельно силовому реактора первого конденсатора и цепи из последовательно соединенных второго конденсатора, первый вывод которого соединен с первым выводом реактора, а второй вывод с первой катушки индуктивности, соединенной последовательно с резистором, в блок настройки введен второй варистор, подключенный параллельно второму конденсатору к его первому и второму выводам.

Технический результат достигается также тем, что в заградителе высокочастотном (второй вариант устройства), содержащем силовой реактор с входными первым и вторым выводами и подключенные к этим выводам параллельно силовому реактору защитное устройство в виде первого варистора (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 первой катушки индуктивности, соединенной последовательно с резистором, в блоке настройки введен второй варистор, подключенный ко второму входному выводу реактора и второму выводу второго конденсатора параллельно цепи, состоящей из первой катушки индуктивности и резистора.

Второй варистор, подключенный параллельно второму конденсатору к его первому и второму выводам (фиг.1) и подключенный ко второму входному выводу реактора и второму выводу второго конденсатора параллельно цепи, состоящей из первой катушки индуктивности и резистора (фиг.2, второй вариант), при повышении в элементах схемы блока настройки напряжения снижает значения своего внутреннего сопротивления. Таким образом он шунтирует параллельный ему элемент и уменьшает добротность последовательного RLC-контура. Поэтому значения напряжения на его элементах не превосходят допустимого уровня.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 и 2 приведены электрические схемы заградителя первого и второго вариантов выполнения.

Устройство фиг.1 содержит входные выводы 1 и 2 силового реактора 3, к которому подключены параллельно защитное устройство 4 в виде первого варистора и блок настройки 5, состоящий из первого конденсатора 6, подключенного к входным выводам 1 и 2, и подключенной параллельно к конденсатору 6 последовательной цепи, состоящей из второго конденсатора 7, первой катушки индуктивности 8 и резистора 9, в блоке настройки 5 установлен второй варистор 10, подключенный параллельно второму конденсатору 7. Выводы 1 и 2 предназначены для подключения заградителя к проводу ЛЭП.

Устройство фиг.2 (второй вариант) выполнено аналогично устройству фиг.1 и отличается тем, что в блок настройки 5 введен второй варистор 11, подключенный между входным выводом 2 и общим выводом второго конденсатора 7 с первой катушкой индуктивности.

Заградитель работает следующим образом. Волны перенапряжений поступают по проводам ЛЭП через выводы 1 и 2 на силовой реактор 3, защитное устройство 4, блок настройки 5. Начинается заряд конденсаторов 6 и 7. Рост напряжения на первом конденсаторе 6 и силовом реакторе 3 прекращается при достижении на них защитного уровня варистора 4. Таким образом значение опасного напряжения на конденсаторе 6 и силовом реакторе 3 ограничивается. Однако переходный процесс продолжается в последовательной цепи из второго конденсатора 7, катушки индуктивности 8, резистора 9 в блоке настройки 5. Происходит дальнейший подъем напряжения на втором конденсаторе 7 за счет воздействия входного напряжения и магнитной энергии, запасенной в катушке индуктивности 8.

С повышением напряжения на варисторе 10 его сопротивление уменьшается, а при срабатывании варистора снижается добротность последовательного RLC-контура. При этом переходный процесс затухает и рост напряжения на элементах блока настройки 5 прекращается.

В схеме, изображенной на фиг.2, варистор 11 срабатывает, когда напряжение на катушке индуктивности 8 и резисторе 9 достигает значение, равное защитному уровню варистора 11. Тогда добротность последовательного контура снижается, вследствии чего уменьшается амплитуда напряжения на элементах 7, 8, и 9 при переходном процессе.

Таким образом, благодаря применению второго варистора 10 (фиг.1) или 11 (фиг.2) может быть снижено в несколько раз значение опасного напряжения на элементах 7, 8 и 9, что существенно повышает надежность заградителя при переходном процессе в условиях возникновения перенапряжений в электрических сетях.

Использование: в энергетике для передачи сигналов диспетчерского управления, противоаварийной автоматики и релейной защиты энергетических объектов. Технический результат заключается в обеспечении электрической прочности заградителя в условиях воздействия импульсных перенапряжений со стороны электрической сети. В заградителе высокочастотном, содержащем силовой реактор, защитное устройство в виде варистора, блок настройки из первого конденсатора, цепи из последовательно соединенных второго конденсатора, первой катушки индуктивности и резистора, в блок настройки введен второй варистор, включенный параллельно второму конденсатору. При втором варианте устройства в заградителе высокочастотном в блок настройки введен второй варистор, включенный параллельно цепи из первой катушки индуктивности и резистора. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Заградитель высокочастотный, содержащий силовой реактор с входными первым и вторым выводами и подключенные к этим выводам параллельно силовому реактору защитное устройство в виде первого варистора (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 первой катушкой индуктивности, соединенной последовательно с резистором, отличающийся тем, что в блоке настройки введен второй варистор, подключенный параллельно второму конденсатору к его первому и второму выводам.2. Заградитель высокочастотный, содержащий силовой реактор с входными первым и вторым выводами и подключенные к этим выводам параллельно силовому реактору защитное устройство в виде первого варистора (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 первой катушкой индуктивности, соединенной последовательно с резистором, отличающийся тем, что в блоке настройки введен второй варистор, подключенный ко второму входному выводу реактора и второму выводу второго конденсатора параллельно цепи, состоящей из первой катушки индуктивности и резистора.