5.8. ВЫБОР И ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАБОЧЕЙ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ. АВТОМАТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСНЫХ ИСКАТЕЛЕЙ ПОВРЕЖДЕНИЙ
В условиях энергосистем СССР помехи от короны меньше по уровню, чем помехи от ВЧ каналов связи, релейной защиты и системной автоматики. Поэтому именно последние помехи обусловливают выбор необходимой полосы частот. При выборе рабочей полосы частот автоматических искателей необходимо руководствоваться следующими положениями.
- Чем длиннее обслуживаемая ВЛ, тем более низкой должна быть средняя частота f0 (полоса частот искателя располагается симметрично относительно этой частоты).
- В рабочую полосу Δf не должны попадать рабочие частоты ВЧ передатчиков релейной защиты и системной автоматики, а также передатчиков связи (телемеханики), подключенных к проводам обслуживаемой или параллельной ВЛ. При этом следует учитывать, что передатчики ВЧ связи на том конце ВЛ, где установлен искатель, могут автоматически отключаться на время зондирования (40—60 мс). Это обеспечивается с помощью блока входных цепей (ВВЦ) искателя повреждений. В этом блоке имеются специальные реле, контакты которых рассчитаны на напряжение в несколько киловольт. Реле имеют как замыкающие, так и переключающие контакты.
Пример схемы присоединения генератора и блока входных цепей искателя к фильтрам присоединения фазных проводов одной из действующих ВЛ 500 кВ приведен на рис. 5.10.
Рис. 5.10. Схема присоединения генератора Г и блока входных цепей БВЦ автоматического искателя повреждений к фильтрам присоединения ФП фазных проводов одной из ВЛ 500 кВ.
По фазному проводу А работают приемопередатчики связи и телемеханики ППСТ, по проводу С — устройство телеотключения ВЧТО и приемопередатчик дифференциально-фазной защиты ПВЗД. В режиме ожидания искатель полностью отключен от обслуживаемой ВЛ. При срабатывании выходных контактов релейной защиты ВЛ переключающим контактом реле Р1 размыкается цепь от фильтра присоединения фазы А к ВЧ посту связи и замыкается цепь от этого фильтра к генератору зондирующих импульсов искателя. В линию проходит серия зондирующих импульсов и переключающий контакт Р1 возвращается в исходное положение. Одновременно с реле Р1 срабатывают реле Р2, Р3 и кратковременно замыкают приемные цепи искателя с фильтрами присоединения фаз В и С. Фиксируется искомое расстояние до места КЗ. Кратковременное (на 40—60 мс) отключение каналов связи существенно не сказывается на их работе. При этом полосу Δf искателя можно размещать в области рабочих частот отключаемых устройств.
3. Генератор искателя повреждений подключается к одному проводу ВЛ, а приемник — ко всем трем проводам. Поскольку даже кратковременный разрыв цепей приемопередатчиков защиты и автоматики не рекомендуется, то целесообразно генератор подключать либо к свободному фазному проводу ВЛ, либо к проводу с включенными устройствами связи и телемеханики.
На рис. 5.11 приведена диаграмма распределения частот ВЧ каналов по ВЛ, к фазным проводам которой присоединены различные устройства (рис. 5.10). Из диаграммы видна возможность принятия средней частоты рабочей полосы искателя f0=130 кГц. В полосе 70 кГц (от fи=95 кГц до fв=165 кГц) размещаются только частотные полосы кратковременно отключаемых устройств связи (телемеханики) на фазе А.
Рис. 5.11. Диаграмма распределения рабочих частот устройств, присоединенных к ВЛ 500 кВ, для которой приведен рис. 5.10.
Приходящие от приемопередатчиков с противоположного конца ВЛ сигналы этих же частот существенно ниже по уровню, и от них приемник искателя повреждений может быть отстроен. Отметим, что сигналы с абсолютным уровнем «О» и ниже в полосе фильтров искателя не мешают его работе.
- Как показали проведенные испытания и опыт эксплуатации, зондирующие импульсы искателей повреждений длительностью до 80 мкс при напряжении на входе фильтра присоединения 1,6 кВ и при посылке до 16 импульсов в серии с интервалами между ними не менее 500 мкс не мешают работе устройств релейной защиты, автоматики, связи и телемеханики и не могут вызвать их неправильного, излишнего или неселективного срабатывания.
- Устройства ВЧ обработки и присоединения (заградитель и конденсатор связи совместно с фильтром присоединения) на всех трех проводах того конца ВЛ, где установлен искатель, должны иметь настройку, соответствующую рабочей полосе Δf искателя. Из-за этого в ряде случаев необходимо устанавливать дополнительный заградитель. Наличие ВЧ обработки и ее настройка на другом конце ВЛ не имеют никакого значения для работы искателя.
- После выбора рабочей полосы ∆f из условий отстройки от частот сигналов соседних ВЧ каналов необходимо проверить дальность действия искателя по методике, изложенной в предыдущем параграфе. Если выбранная предварительно средняя частота f0 оказывается сравнительно высокой, то может получиться, что искатель не охватывает всю длину обслуживаемой ВЛ. В этом случае необходимо либо установить искатели на обоих концах ВЛ с обслуживанием не менее половины длины с каждого конца, либо пересмотреть распределение частот всех ВЧ каналов по данной и параллельной ВЛ.
Как показали многочисленные измерения и опыт эксплуатации, уровень помех в полосе искателя от ВЧ каналов по смежным ВЛ не превышает нулевого и с этими помехами при выборе рабочей полосы частот искателя можно не считаться.
Следует обратить внимание еще на одно обстоятельство, связанное с выбором частоты /0 заполнения зондирующего радиоимпульса. Распространение этого радиоимпульса происходит по первому и второму волновым каналам трехпроводной ВЛ с разными скоростями υ1 и υ2. При пробеге некоторого расстояния lм, удовлетворяющего соотношению lм/ν(1)— lм/ν(2)=τ=1/(2f0), синусоиды заполнения радиоимпульсов в двух волновых каналах оказываются сдвинутыми на полпериода и находятся в противофазе. Если к началу крайнего провода А линии с горизонтальным расположением проводов подключать генератор радиоимпульсов, форма которых показана на рис. 5.12, а, то возникнут составляющие, распространяющиеся по первому и второму, а также нулевому волновым каналам. Через 10—20 км нулевая составляющая практически затухнет и с нею далее можно не считаться.
После пробега расстояния lм (рис. 5.12, б) первая и вторая составляющие будут сдвинуты между собой на время τ. При этом на среднем проводе В будет только первая составляющая, на проводе А — сумма первой и второй составляющих, а на проводе С — их разность. Напряжение иτ, соответствующее начальной части фронта результирующих импульсов длительностью τ на проводах А и С, остается равным напряжению первой составляющей, так как вторая составляющая отстает по времени. Остальная часть результирующего импульса (кроме части длиной τ на его конце) на проводе А образуется разностью амплитуд соответствующих полупериодов колебаний, а на проводе С — их суммой.
Рис. 5.12. Форма радиоимпульса, подключаемого к проводу А, и изменение амплитуды импульсов на проводах по мере их пробега вдоль линии.
а — форма радиоимпульса; б — изменение амплитуды.
Амплитуда результирующего сигнала на проводе А резко уменьшается, на проводе С — соответственно увеличивается. Если именно на расстоянии lм произойдет однополюсное КЗ (или обрыв) на проводе A, то отраженный импульс будет минимальным. Поэтому зона, прилегающая к указанной точке, называется зоной минимального сигнала.
На рис. 5.12, б приведено изменение амплитуды радиоимпульса по мере пробега вдоль ВЛ 330 кВ. Генератор радиоимпульсов, форма которых показана на Рис. 5.12, а, подключен к фазе Л. Амплитуда первой составляющей на проводе A обозначена хорошо видно, что зона минимального сигнала при f0=160 кГц расположена на участке от 88 до 162 км.
В табл. 5.6 приведены расчетные значения центра зон минимального сигнала различных ВЛ при разных частотах f0. Данные этой таблицы могут быть полезными при выборе средней частоты f0 рабочей полосы искателя в различных условиях.
Таблица 5.6