Канал токов высокой частоты

Высокочастотным (в. ч.) каналом называют путь, по которому замыкаются токи высокой частоты, используемые для блокировки защиты.

На рис. 12-3 показан в. ч. канал по схеме фаза — земля, при которой ток высокой частоты передается по одному из проводов линии и возвращается по земле. На каждом конце линии устанавливается в. ч. пост 1, состоящий из передатчика ГВЧ, генерирующего токи высокой частоты, и принимающего их приемника ПВЧ. Выходная часть в. ч. поста подключается одним зажимом к земле, а вторым — к линии электропередачи через кабель 2, фильтр присоединения 3 и конденсатор связи 4. По концам провода линии, используемого для передачи токов высокой частоты, устанавливаются заградители 5, запирающие выход токами высокой частоты за пределы линии.

Часть энергии, генерируемой передатчиком, теряется в элементах канала, т. е. в кабеле, фильтрах присоединения, конденсаторах, проводах линии высокого напряжения, и уходит через заградители. Поэтому в. ч. передатчик должен с некоторым запасом перекрывать потери в канале, обеспечивая достаточный уровень мощности в. ч. сигнала, поступающего на приемник противоположного конца.

Потери энергии, происходящие при передаче в. ч. сигнала (рис. 12-4), называются затуханием и условно характеризуются величиной:

P_вх — мощность на входе рассматриваемого элемента канала (в начале элемента); P_вых — мощность, получаемая на его выходе (в конце элемента).

За единицу затухания принимается непер (Нп). Затухание каналов в. ч. защиты в зависимости от протяженности линии высокого напряжения колеблется от 1 до 2 Нп.

Элементы высокочастотного канала.

Конденсатор связи 4 (рис. 12-3) предназначен для присоединения поста к линии высокого напряжения. Сопротивление конденсатора зависит от частоты проходящего через него тока. Для токов промышленной частоты 50 Гц оно велико (порядка 1 200 000 Ом), поэтому ток, утечки весьма мал. При высоких частотах f ≥ 50 кГц сопротивление xс резко уменьшается

На линиях 110 кВ устанавливаются два масляных конденсатора, соединяемых последовательно, на линиях 220 кВ — четыре.

Высокочастотный кабель 2 (рис. 12-3) в качестве ВЧ кабеля используется кабель типа ФКБ который является одножильным кордельным кабелем со свинцовой оболочкой и броней из стальной ленты. Входное сопротивление кабеля близко к 100 Ом, затухание 0,2 Нп на 1 км при частоте 100 кГц.

Фильтр присоединения 3 (рис. 12-3) согласовывает (уравнивает) входное сопротивление кабеля с входным сопротивлением линии, соединяет нижнюю обкладку конденсатора связи с землей, образуя таким образом замкнутый контур для токов высокой частоты и компенсирует емкость конденсатора связи, что позволяет уменьшить до минимума сопротивление конденсаторов для токов высокой частоты.

Фильтр присоединения представляет собой воздушный трансформатор с отпайками, позволяющими менять самоиндукцию его обмоток и взаимную индукцию между ними. В цепи обмотки L1, включен конденсатор связи С, в цепи обмотки L2 — конденсатор С₂ фильтра. Фильтр присоединения свободно пропускает токи только в определенном рабочем диапазоне частот.

При этих частотах затухание фильтра относительно мало (порядка 0,15—0,25 Нп), а за пределами рабочих частот резко возрастает.

Параллельно обмотке L1 включается разрядник P. При пробое конденсатора связи при перекрытии его изоляции разрядник срабатывает и создает надежный путь для отвода в землю токов к.з.

Заградитель 5 (рис. 12-3) преграждает выход токов высокой частоты за пределы линии. Сопротивление заградителя z_загр зависит от частоты f. Для токов высокой частоты, передаваемых по данному каналу, z_загр, а велико, а для токов промышленной частоты (50 Гц) оно очень мало.

Заградитель представляет собой резонансный контур (рис. 12-7, а), настроенный на определенную частоту — частоту в. ч. поста; он состоит из силовой индуктивной катушки Lк и элемента настройки, выполненного в виде регулируемой емкости С.

Величина С подбирается так, чтобы контур заградителя был настроен в резонанс (тока) на заданную частоту f_р, т.е., чтобы wLк = 1/wС. При резонансной частоте сопротивление контура имеет максимальное значение и носит активный характер.

Резонансное сопротивление заградителя должно быть не меньшим 1000 Ом. Для защиты конденсатора С от грозовых и коммутационных перенапряжений устанавливается разрядник Р. Силовая катушка заградителя рассчитывается на прохождение рабочих токов нагрузки и токов к.з.

Кроме резонансных применяются широкополосные заградители, запирающие токи в довольно широком диапазоне частот f₁-f₂. Такие заградители необходимы для каналов, по которым одновременно передается несколько сигналов с разными частотами.