Высокочастотные каналы релейной защиты - Фильтры присоединения и конденсаторы связи

Фильтр присоединения (ФП) вместе с КС является несимметричным четырехполюсником с различными характеристиками сопротивления со стороны линии и со стороны кабеля. Входное сопротивление четырехполюсника определяется отношением напряжения U к току / на стороне выводов, к которым подключается источник питания. Необходимо подчеркнуть, что если входное сопротивление равно сопротивлению нагрузки четырехполюсника (ZBX = ZC), то оно называется характеристическим, или волновым, сопротивлением. В этом случае говорят, что сопротивление четырехполюсника согласовано с сопротивлением нагрузки.
Фильтр присоединения выполняет следующие функции: компенсирует на рабочих частотах реактивное сопротивление конденсатора связи, согласовывает характеристическое сопротивление линейного тракта с волновым сопротивлением ВЧ кабеля, соединяет нижнюю обкладку КС через линейную обмотку трансформатора с землей. При размыкании цепи линейной обмотки трансформатора фильтра на нижней обкладке конденсатора связи появляется относительно земли фазное напряжение, опасное для жизни человека. Поэтому все переключения в цепи линейной обмотки фильтра должны выполняться при включенном заземляющем ноже.
Фильтр присоединения характеризуется следующими параметрами:
шириной полосы пропускания, на граничных частотах которой затухание фильтра не должно превышать допустимого значения;
характеристическим сопротивлением в средней части полосы пропускания;
рабочим затуханием фильтра, равным сумме затуханий потерь от несогласованности (1) и активных потерь в элементах фильтра, которые не должны превосходить 0,5 дБ; рабочее затухание ФП не должно превышать 2,5 дБ;
затуханием несогласованности, которое определяет степень согласованности входного сопротивления фильтра с сопротивлением нагрузки. Оно определяется по формуле, дБ,

где ZBX — входное сопротивление фильтра со стороны линии; Zc.ji.t—характеристическое сопротивление линейного тракта. Затухание несогласованности должно быть не менее 12 дБ.
Для согласования ФП с ВЧ кабелем сопротивление фильтра со стороны кабеля берется равным волновому сопротивлению кабеля, Ом:
где ZK — характеристическое сопротивление ФП со стороны кабеля; Zc-Ka6 — волновое сопротивление кабеля. Характеристическое сопротивление ФП со стороны ЛЭП, Ом, определяется выражением
где fi и /г—граничные частоты полосы пропускания; /»,= =УМг— средняя геометрическая частота полосы; Ск,с — емкость конденсатора связи.
Для увеличения полосы пропускания фильтра обычно принимают ZClJ> Zc,ji.T, допуская при этом увеличение потерь от несогласованности. Эти потери в основном определяют затухание фильтра присоединения. дБ:
(1)
где афж — затухание фильтра от несогласованности; Zc.о — характеристическое сопротивление ФП со стороны линии; ZC,,,T— характеристическое сопротивление линейного тракта.
Фильтры присоединения соединяют по трансформаторной или автотрансформаторной схеме (рис. 10). Напряжение пробоя защитных разрядников ФП должно быть в пределах от 2,5 до 3,5 кВ.
Рис 10 Схема фильтра присоединения а — трансформаторная б — автотрансформаторная
Конденсатор связи (КС) служит для подключения ВЧ аппаратуры релейной защиты к линии, КС, являющийся аппаратом высокого на пряжения, работает в наиболее тяжелых условиях, поскольку находится под высоким фазным напряжением ЛЭП В силу этого КС должен обладать высокой электрической прочностью, так как его пробой приводит к КЗ на шинах подстанции с тяжелыми последствиями
Конденсаторы связи собираются из отдельных пакетов Диэлектриком служит конденсаторная бумага, пропитанная специальным маслом Обкладки выполняются из алюминиевой фольги Требуемая емкость достигается последовательным и параллельным соединением конденсаторных пакетов Набор пакетов, закрепленный рейками, помещают в фарфоровый корпус Конденсаторы связи комплектуются из одного или нескольких элементов, которые соединяют последовательно и устанавливают на изолирующую подставку
Конденсаторы связи при вводе в работу и в эксплуатации испытывают в следующем объеме
а) измеряют сопротивление изоляции мегаомметром 2500 В между выводами конденсатора, сопротивление изоляции не нормируется,
б) измеряют значение емкости, отклонение измеренных значений от паспортных не должно выходить за пределы ±5%,
в) измеряют тангенс угла диэлектрических потерь при 1 = 20° С, измеренные значения не должны превышать 0,3% при приемо-сдаточных испытаниях и 0,8% в эксплуатации

Если измеренные параметры не удовлетворяют нормам, то заключение об эксплуатации КС можно дать только после выяснения причины отклонения от нормы Вскрытие КС производят при температуре воздуха 20 ±5° С Конденсатор не должен находиться на открытом воздухе более 15 мин После осмотра и устранения причины отклонения конденсатор подвергают сушке в термовакуумной печи, так как вскрытие приводит к увлажнению изоляции и увеличению tg 6 конденсатора На линиях напряжением 110—220 кВ широко применяются фильтры присоединения типов ФП, ФПУ и конденсаторы связи типов СМР, СМК Фильтр типа ФП имеет 24 модификации, в том числе 7 для ЛЭП 110 кВ и 3 для ЛЭП 220 кВ Фильтр ФПУ имеет 23 модификации, из них 6 для линий 110 кВ и 3 для 220 кВ Все технические данные ФП и КС приведены в заводской документации