Высокочастотные каналы релейной защиты - ВЧА УПЗ-70

Высокочастотный аппарат (ВЧА) типа УПЗ-70 представляет собой приемопередатчик, который обеспечивает обмен ВЧ сигналами между комплектами устройств релейной защиты, установленными на разных концах защищаемой ЛЭП Приемопередатчики взаимодействуют с релейными частями высокочастотных защит Схема ВЧА (рис 11) включает в себя следующие блоки задающий генератор передатчика ГЗ, усилитель мощности передатчика УМ, линейный фильтр ФЛ, приемник ПР, блок реостатов накала БРН Кроме того, в верхнем отсеке каркаса за лицевой панелью находятся реле сигнализации КЗ—Кб и реле К2 пуска передатчика при телефонной связи В схеме УПЗ 70 использовано четыре лампы 6Ж1П ЕВ и десять ламп 6ПЗС Е
Задающий генератор (ГЗ) содержит автогенератор на лампе VL3, разделительный каскад на лампе VL4 и каскады управления на лампах VL1, VL2 Автогенератор собран на части лампы VL3 катод — экранная сетка и служит для создания колебаний высокой частоты, значение которой определяется индуктивностью L1 и емкостью С7 Частота автогенераторов стабилизируется кварцевым резонатором VZ, включенным между контуром L1-C7 и управляющей сеткой лампы VL3 При регулировке частоты задающего генератора кварц заменяют конденсатором с емкостью 5100 пФ При подаче на автогенератор постоянного напряжения в цепи анода VL4 токи высокой частоты появляются с некоторым запозданием (примерно на 0,1—0,2 с) Для исключения этой инерционности предусмотрена непрерывная работа автогенератора Напряжение высокой частоты с анода лампы VL3 через разделительный конденсатор С9 подается на управляющую сетку лампы VL4 разделительного каскада
Разделительный каскад является резонансным усилителем, работающим в ключевом режиме Контур L2 С12 настроен на частоту передачи Он шунтирован резистором R19 для улучшения формы ВЧ импульсов при работе с панелью ДФЗ-201 С делителя R20, R21 напряжение высокой частоты поступает на вход усилителя мощности Режим лампы VL4 регулируется изменением на ее катоде напряжения постоянного тока, которое снимается с делителя R28, R29, R30 Полярное! ь напряжения на экранной сетке определяет открытое или закрытое состояние лампы VL4 Если обе лампы управления закрыты, то это напряжение положительно, и лампа открыта В случае открытия одной или двух ламп управления напряжение на экранной сетке лампы VL4 становится отрицательным, и она закрывается Лампа VL4 также закрывается при подаче на экранную сетку общего минуса через зажим поста 28 (рис 11, г) Напряжение на экранную сетку подается через резисторы R9 и R10, на анод — через катушку индуктивности L2
Управляющие каскады Лампа VL1 осуществляет контактно-безынерционный пуск передатчика, а лампа VL2 управляет его работой Безынерционный пуск применяется для уменьшения времени пуска передатчика (защита ДФЗ 503) Напряжение на аноды ламп подается через резисторы R9 и R10 Напряжение на экранные сетки снимается с делителей R22, R23, R25 и R24, R26, R27 Режимы ламп устанавливаются потенциометрами R22, R23 и R24, R26
Напряжение безынерционного пуска с обмоток пускового органа релейной части защиты подводится к зажимам 23-25 поста УПЗ 70 Минус пускового напряжения подается на за жим 23 Цепь R3, С1 задерживает безынерционный пуск после отключения КЗ и исчезновения пускового напряжения Этим обеспечивается надежное блокирование ДФЗ при внешних КЗ Диод VD1 блокирует путь разряда конденсатора С/ через резистор R2 Чувствительность управляющего каскада на лампе VL1 к напряжению безынерционного пуска регулируется подбором резисторов R1 и R2 Безынерционный пуск полностью дублируется контактным при несимметричных КЗ При симметричных КЗ напряжение на обмотках реле 1 KAZ1 и 1 KAZ2 отсутствует, и пуск передатчика обеспечивается размыканием контакта реле 1 KL1, подключенного к зажимам 24-25 поста Лампа VL1 закрывается отрицательным напряжением, подаваемым на участок сетка — катод с резистора R22 Аналогично пускается передатчик кнопкой с самовозвратом SB1 (Пуск) и тумблером 5у4С (ТН) при наладке На перемычке ХЗ (рис 11, а) соединяются зажимы 1-4 и 2-3, и на анодно-экранные цепи ламп усилителя мощности постоянно подается напряжение питания. Контактный пуск усилителя мощности используется при использовании ВЧА с панелью ВЧ блокировки и в случаях, когда не требуется безынерционный пуск ВЧ передатчика. При контактном пуске УМ на перемычке ХЗ соединяются зажимы 1-2 и 3-4 и не используются лампы VL1 в дифференциально-фазной защите и VL1, VL2 в ВЧ блокировке. Эти лампы не устанавливаются, их нити накала шунтируются перемычками XI и Х2.
Останов передатчика осуществляется замыканием зажимов поста 25-28 контактом реле 1.KL1 диффазной защиты или реле KL13 релейной части ВЧ блокировки. Минус батареи при этом подается на экранную сетку лампы VL4 и закрывает ее по анодному току. При наличии безынерционного пуска останов передатчика производится как снятием пускового напряжения, так и замыканием контактами реле 1.KL1 любой из двух цепей останова, одна из которых подключена к зажимам 25-28 (описано выше), другая — к зажимам 29-30. При замыкании зажимов 29-30 управляющая сетка VL1 соединяется с катодом, лампа открывается и передатчик останавливается.
При работе приемопередатчика с диффазной защитой управление передатчиком осуществляется, как указывалось выше, напряжением промышленной частоты, которое формируется в релейной части защиты и подается на зажимы 26-27 ВЧА. Посредством потенциометра R24 устанавливается необходимая чувствительность схемы манипуляции к напряжению промышленной частоты. Лампа VL2 периодически открывается и закрывается, что в свою очередь вызывает закрытие и открытие лампы VL4. Пакеты колебаний высокой частоты (импульсы), вырабатываемые передатчиком и равные по длительности половине периода промышленной частоты, подаются в линию с зажимов 12-11 ВЧА. При этом импульс высокой частоты соответствует отрицательной полуволне напряжения манипуляции.
Усилитель мощности (рис. 11,6) состоит из предварительного усилителя VL5, выходного двухтактного усилителя VL6— VL11, генератора смещения VL12 и схемы измерения режимов ВЧА.
Предварительный каскад усиливает напряжение высокой частоты, поступающее с лампы VL4. Усилитель работает в режиме класса А, который характеризуется небольшими нелинейными искажениями [7]. В этом режиме каскад предварительного усилителя способен развивать мощность, достаточную для возбуждения (раскачки) выходного каскада УМ. В анодную цепь лампы включен трансформатор TL1, со вторичных обмоток которого высокочастотное напряжение подается на оба плеча двухтактного усилителя мощности. Обмотки зашунтированы резисторами R41 и R42 для предотвращения самовозбуждения и выравнивания частотных характеристик усилителя. На управляющую сетку лампы VL5 с резистора R38 подается напряжение автоматического смещения. Измерение катодного тока лампы производится с помощью шунта R39. Обмотка 9-8 трансформатора TLt с помощью перемычки Х7 может подключаться ко второму детектору приемника при двухчастотной работе. Если ВЧ канал работает на одной частоте, то эта цепь размыкается. С делителя R43, R44, R49 положительное напряжение отсечки подается на второй детектор для регулирования порога чувствительности приемника к сигналу своего передатчика. Цепочка R68, С36 в цепи катода VL5 ограничивает токи тональных частот при работе переговорного устройства. Цепочка вводится в работу размыканием перемычки Х8 (рис. 11,6).
Выходной каскад УМ выполнен по двухтактной схеме. С вторичной обмотки трансформатора TL2 сигнал поступает на линейный фильтр. Получение большого коэффициента усиления достигается работой усилителя мощности в режиме АВ2 с подачей на аноды и экранные сетки его ламп полного напряжения источника питания. Режим АВ2 лампового каскада характеризуется наличием сеточных токов, которые вызывают возрастание нелинейных искажений в колебаниях высокой частоты на выходе каскада [7]. Режим по постоянному току устанавливается подачей на управляющие сетки ламп напряжения смещения от специального генератора смещения или автоматическим смещением. Регулируемое отрицательное напряжение от генератора смещения на сетки ламп подается с потенциометра R57 через вторичные обмотки TL1 и резисторы R45, R48, R52—R55. Автоматическое смещение представляет собой падение напряжения от токов катодов ламп УМ на резисторе R50 или R51. Цепь этого смещения вводится снятием перемычки ХЗ (рис. 11,6) и установкой перемычки Х4 (при работе двух ламп) или Х5 (при работе шести ламп). Если напряжение батареи равно 110 В, то усилитель мощности работает без смещения (сняты лампа VL12, перемычки Х4 и Х5, установлена перемычка ХЗ).
Мощность передатчика можно уменьшить закорачиванием нитей накалов ламп VL8—VL11. В работе остаются лампы VL6 и VL7. Вторичные обмотки трансформатора TL2 имеют отводы для согласования УМ с нагрузкой. Согласование обеспечивается, если сопротивление нагрузки находится в пределах 50—200 Ом. Стабилитроны VD6 и VD7, подключенные к TL2, защищают лампы УМ от перенапряжений, приходящих с линии. Режим работы УМ контролируется прибором PL
Генератор смещения собран на лампе VL12. Анодной нагрузкой является контур с элементами С29 и L1 трансформатора TL3, настроенного на частоту примерно 7000 Гц. Положительная обратная связь контура с управляющей сеткой — индуктивная: напряжение обратной связи с обмотки 5-7 TL3 через цепочку С31, R59 подается на управляющую сетку лампы Со вторичной обмотки 8-9 TL3 напряжение звуковой частоты подается на мост VD2—VD5 Выпрямленное напряжение сглаживается фильтром С27, С28 и R58 После этого оно подается на управляющие сетки лампы УМ с регулировкой потенциометром R57 в пределах 15—30 В Реле К1 (рис 11,6) сигнализирует о повреждении генератора смещения
Генератор смещения вводится в работу с релейными защитами, использующими безынерционный пуск передатчика, при напряжении источника питания 220 В Генератор смешения усложняет схему приемопередатчика и несколько снижает его надежность Поэтому, если позволяет затухание в канале, эти генераторы целесообразно выводить из работы Генератор вы водится из работы закорачиванием нити накала перемычкой Х2 и снятием перемычки Х6 в цепи сигнализации (рис 11,6)
Схема измерения режимов ВЧА состоит из прибора Р1 и переключателя SAC2 Резистором R65 (см рис 11,6) подгоняют сопротивление рамки прибора к определенной величине, относительно которой рассчитаны все шунты и добавочные со противления схемы Резистор R63 является добавочным при измерении напряжения питания УПЗ 70 Для измерения токов ламп предусмотрены шунты R51 (VL1), R81 (VI2), R12 (VL3), R18 (VL4), R39 (VL5), R46 (VL6, VL8, VL10), R47 (VL7, VL9, VL11), R61 (VL12), R40 (ток сеток УМ), R84 (ток приема), R94 (VL14) Переменный резистор R64 служит для установки стрелки прибора на 0,68—0,8 размера шкалы в седьмом положении переключателя SAC2 Установка выполняется при нормальной манипуляции сигнала от дальнего передатчика
Линейный фильтр (ФЛ) дифференциально мостового типа предназначен для
а) подавления высших гармоник в выходном ВЧ сигнале передатчика,
б) увеличения входного сопротивления поста со стороны ли
НИИ,
в) согласования сопротивления передатчика с сопротивлением ВЧ тракта, имеющего входное сопротивление от 50 до 200 Ом,
г) защиты ламп УМ от воздействия линейных повреждений,
д) повышения избирательности приемника за счет последовательного включения линейного фильтра и входного фильтра приемника
Фильтр состоит из двух последовательных контуров L3 С41 L4-C42, трансформатора TL4, к которому подключается выход УМ, и дифференциального трансформатора TL5 Первичная обмотка TL4 имеет отводы для получения входного сопротивления фильтра, близкого к 100 Ом Отводы вторичной обмотки TL5 служат для согласования с сопротивлением ВЧ тракта
На линиях 110—220 кВ возможна работа ФЛ с одним кон
туром (L3 С41 или L4-C42), настроенным на частоту передачи Но работа фильтра с одним контуром не рекомендуется из-за ухудшения избирательности приемника и защиты схемы УМ от перенапряжений с линии
Перемычка XI в блоке ФЛ (рис 11,6) позволяет полностью исключить из схемы линейный фильтр переводом ее в положение 1-3 и 2-4 Нормальное положение перемычки — 1-2 и 3-4 Перемычка Х2 необходима для переключения цепей при наладочных работах и линейных измерениях В нормальном положении перемычка Х2 должна замыкать контакты 1-2 и 3-4 С ее помощью ВЧА или линию можно включить на 100 Ом Индуктивность катушек может иметь значения 1,5, 0,5, 0,3 мГн, соответствующие диапазонам частот 40 —100, 100,5—300, 300,5— 500 кГц Ток передатчика контролируется термомиллиамперметром РтА2 с пределом измерения 500 мА, при включении шунта R70 перемычкой ХЗ предел измерения прибора расширяется до 1000 мА Затухание, вносимое ФЛ на рабочих частотах, не должно превышать 2 дБ В блоке линейного фильтра установлен удлинитель на 4,3 дБ, состоящий из резисторов R72, R73 и R74
Приемник (ПР) принимает, усиливает и преобразует ВЧ сигналы своего и дальнего передатчиков в сигналы постоянного тока Эти сигналы управляют лампой VL13, анодный ток которой используется для воздействия на органы релейной части защиты Приемник содержит усилитель напряжения высокой частоты VL14 с трансформатором TL6 в цепи анода, детекторы VD10, VD11 и VD8 (для работы ВЧ ка'нала на двух частотах), выходной каскад-усилитель постоянного тока VL13 При работе ВЧ канала на одинаковых или сближенных частотах оба сигнала подаются на вход приемника с первичной обмотки TL4 Сигнал от дальнего передатчика поступает на вход приемника через линейный фильтр, что способствует повышению избирательности приемника В случае двухчастотного режима работы сигнал от своего передатчика снимается с обмотки 8 9 трансформатора TL1 предварительного усилителя и поступает на детектор VD8, а сигнал от дальнего передатчика снимается со вторичной обмотки TL5
Входное устройство приемника состоит из трансформатора TL7 и входного фильтра, представляющего собой систему связанных резонансных контуров L5-C57 и L6-C61 с емкостной связью С58—С60 Входной фильтр настраивается на частоту приема и обеспечивает основную селективность приемника Полоса пропускания его должна быть для ВЧА, работающего в комплекте с панелью ВЧ блокировки, Af^600 Гц, а для ВЧА, работающего с ДФЗ,— 1200—140О Гц в диапазоне частот 40— 150 кГц и 1% частоты приема в диапазоне частот 150,5— 500 кГц Трансформатор TL7 служит для установки чувствительности приемника отводами от его обмоток Неоновая лампа VL15 защищает катушку индуктивности L6 от перенапряжений при работе своего передатчика Напряжение зажигания лампы около 50 В Полоса пропускания входного фильтра регулируется конденсаторами С58, С59, С60 Резистор R98 необходим для предварительной настройки контуров приемного фильтра
Усилительный каскад собран на лампе VL14 по однотактной трансформаторной схеме и работает в режиме класса А Широкополосный трансформатор TL6 имеет две вторичные обмотки С обмотки 1-3 сигнал через детектор (VD10, VD11), включенный с конденсаторами С51 и С62 по схеме удвоения [7], поступает на выходной каскад приемника, а с обмотки 8-9 сигнал через детектор VD12 подается на прибор Р1 (входное напряжение приемника), на телефон и в схему автоматической проверки канала (АПК) Нагрузкой детектора служат резистор R88 и конденсаторы С51, С62 Выпрямленный сигнал на выходе детектора управляет лампой VL13, в режиме ВЧ блокировки переводит ее из закрытого состояния в открытое и из открытого состояния в закрытое в режиме диффазной защиты При отсутствии сигнала режим лампы VL13 устанавливается с помощью регулировки потенциалов на катоде и экранной сетке относительно общего минуса На анод лампы подается полное напряжение источника питания через элементы релейной части защиты — обмотку реле KS1 ВЧ блокировки ускоряемых защит панели ЭПЭ-1636 (см рис 7, в) или обмотку трансформатора органа сравнения фаз дифференциально-фазной защиты (см рис 1,6)
Перемычка Х2 (рис 11, в) в режиме с ДФЗ устанавливается в положение 1-3, 2-4, в результате чего минус схемы подается на катод лампы Лампа открыта, а необходимое значение анодного тока 10 или 20 мА устанавливается изменением с помощью потенциометра R80 напряжения на экранной сетке При напряжении источника питания 110 В резисторы R79 и R85 закорачиваются перемычкой XI При работе в ВЧ блокировкой перемычка Х2 устанавливается в положение 1-2, 3-4 и на катод лампы с реостата накала R110 подается положительное напряжение Лампа закрыта, так как к управляющей сетке относительно катода приложен отрицательный потенциал Ток лампы при наличии на входе ВЧ сигнала устанавливается в пределах 15—20 мА потенциометром R80
В режиме ДФЗ и ВЧ блокировки полярности включения диодов VD10 и VD11 противоположны В первом случае на выходе детектора выделяется отрицательный сигнал и закрывает лампу, во втором случае лампа открывается, потому что на выходе детектора выделяется сигнал положительной полярности
При КЗ вне защищаемой ЛЭП импульсы дифференциально-фазной защиты на концах линии сдвинуты на 180° и воспринимаются приемниками как сплошной сигнал, при этом на сетки лампы VL13 подаются отрицательные запирающие потенциалы и ДФЗ 201 не срабатывает При использовании ВЧА для ВЧ блокировки один из передатчиков в режиме внешнего КЗ не останавливается, лампы VL13 ВЧА открыты, и действие защиты блокируется
При КЗ в зоне действия защиты импульсы, поступающие в релейную часть ДФЗ-201, имеют прерывистый характер, при этом на сетки ламп VL13 подаются положительные потенциалы, лампы открываются и защита срабатывает на отключение В схеме ВЧ блокировки передатчики пускаются и останавливаются Реле KS1 в приставках блокировки А1 срабатывают, и защита действует на отключение
Положительное напряжение, снимаемое с реостата R110 в схеме диффазной защиты, поступает на детектор в точку соединения диода VD11 и конденсатора С62 и называется напряжением отсечки детектора Напряжение отсечки определяет порог отпирания детектора (запирания VL13) и обеспечивает плавную регулировку чувствительности приемника В схеме ВЧ блокировки это напряжение называется напряжением смещения и подается на катод лампы Изменяя напряжение смещения, регулируют порог открывания лампы (порог чувствительности приемника) Грубая ступенчатая регулировка чувствительности производится отводами на трансформаторе TL7 и выбором подключения входа приемника к отводам трансформаторов TL4 или TL5 В схеме телефонной связи используется диод VD12, конденсатор С55 и делитель R77, R78 для питания микрофона Выпрямленное напряжение с конденсатора С55 подается в схему АПК через зажимы поста 9-10, это же напряжение подается на измерительный прибор Р1 для контроля ВЧ канала
Цепи накала ламп и сигнализации Блок реостатов накала БРН (рис 11, г) служит для установки необходимого тока накала ламп ВЧА. для ламп 6Ж1П-ЕВ 172±12 мА, для ламп 6ПЗС-Е 880 ±20 мА Нити накала однотипных ламп соединены последовательно Токи накала ламп измеряются в БРН внешним прибором, подключаемым к зажимам 1-2 (группа ламп 6Ж1П- ЕВ) и 3—4 (группа ламп 6ПЗС-Е) В цепь накала ламп 6ПЗС-Е включены гасящие резисторы Rill, R112, R113 и сигнальные реле К5, Кб, а в цепь накала ламп 6Ж1П ЕВ — резистор R110 и реле КЗ, К4 При напряжении оперативного тока 220 В используются все реостаты, при напряжении 110 В реостат R111 закорачивается В схеме ВЧА предусмотрена сигнализация пере горания нити накала любой из ламп и пропадания напряжения от генератора смещения Замыкающие контакты реле, контролирующих целостность цепей накала (КЗ—Кб) и напряжение смещения (К1), соединены параллельно, и цепи от них выведены
на зажимы ВЧА 16, 17. В аппарате предусмотрен эквивалент нагрузки — резистор R71, имеющий сопротивление 100 Ом.