Автор: Микуцкий Г.В.
Теги: общее машиностроение технология машиностроения электрооборудование связь
Год: 1974
Текст
i
Г. В. МИКУЦКИЙ
УСТРОЙСТВА
ОБРАБОТКИ
И ПРИСОЕДИНЕНИЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ
КАНАЛОВ
Г. В. МИКУЦКИЙ
М69
УСТРОЙСТВА
ОБРАБОТКИ
И ПРИСОЕДИНЕНИЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ
КАНАЛОВ
Издание второе,
переработанное и дополненное
«Э Н Е Р Г И Я»
МОСКВА 1974
6П2.13
М 59
УДК 621 315 052 7 621 395 44
Микуцкий Г. В.
М 59 Устройства обработки и присоединения высоко-
частотных каналов. Изд 2-е, перераб. и доп М,
«Энергия», 1974.
200 с с ил
© Издательство «Энергия», 1974 г
Генрих Викентьевич Микуцкий
Устройства обработки и присоединения
высокочастотных каналов
ПРЕДИСЛОВИЕ
Решения XXIV съезда КПСС предусматривают опе-
режающий рост энергетики по сравнению с другими от-
раслями народного хозяйства. В девятой пятилетке раз-
вернуты большие работы по созданию Единой энергети-
ческой системы Советского Союза. С ростом мощности
энергетических систем, количества линий электропереда-
чи, электростанций и подстанций возрастает роль дис-
петчерского и технологического управления режимами
работы энергосистем и энергообъединений. Неотъемле-
мой частью системы управления является сеть каналов
связи между энергетическими объектами. Одним из
основных видов связи в энергетике является высокоча-
стотная связь по проводам линий электропередачи. Этот
вид связи получил широкое распространение как в Со-
ветском Союзе, так и за рубежом.
Высокочастотная связь по линиям электропередачи
характеризуется рядом огличий от дальней связи по
проводным линиям, техника которой хорошо разработа-
на. Существенной особенностью высокочастотной связи
по линиям электропередачи является необходимость
в устройствах обработки и присоединения для подклю-
чения высокочастотной аппаратуры к проводам линий
высокого напряжения. Создание устройств обработки и
присоединения, отвечающих требованиям всех видов свя-
зи в энергосистемах, потребовало проведения исследова-
ний как по получению оптимальных высокочастотных ха-
рактеристик этой аппаратуры, так и по защите ее от воз-
действия электрических возмущений в сети.
В книге собран материал по теории и методам про-
ектирования устройств присоединения и обработки, ба-
зирующийся в основном на работах автора как ранее
опубликованных, так и помещаемых впервые. Использо-
ваны также работы других авторов, опубликованные
в периодической печати, и материалы заводских инфор-
маций по аппаратуре, выпускаемой промышленностью.
3
Данное, второе, издание существенно отличается от
первого. В нем полностью переработана основная глава
книги — по высокочастотным заградителям, введена но-
вая глава (гл. 5), трактующая общие характеристики
системы обработки и присоединения, переработаны и
дополнены разделы книги, связанные с описанием аппа-
ратуры, выпускаемой промышленностью.
Автор выражает признательность канд. техн, наук
Я. Л. Быховскому, написавшему § 1-9 и 4-5 данной кни-
ги, и канд. техн, наук В. С. Скитальцеву, выполнившему
большую работу по редактированию рукописи.
Все замечания и пожелания по книге автор просит
направлять по адресу: Москва, М-114, Шлюзовая наб.,
10, изд-во «Энергия».
А втор
ВВЕДЕНИЕ
Линия электропередачи является проводной линией
весьма высокой надежности. Надежность ее в десятки
раз выше, чем надежность проводных линий, построен-
ных специально для целей связи. Поэтому естественно
использовать линии электропередачи также для целей
связи. Каналы связи по этим линиям могут быть значи-
тельно дешевле каналов связи по специальным провод-
ным линиям, так как отпадают затраты по сооружению
и эксплуатации самой линии связи.
Линия электропередачи находится под высоким на-
пряжением промышленной частоты, вследствие чего осу-
ществление по этой линии каналов связи требует реше-
ния специфических задач, не встречающихся в технике
проводной связи. Особенности каналов связи по линиям
электропередачи сводятся к следующему.
По ним возможна только высокочастотная связь, по-
скольку необходимо отделить напряжение сигналов связи
от напряжения промышленной частоты. Для осуществ-
ления высокочастотной связи необходима аппаратура
уплотнения, преобразующая низкочастотные сигналы,
с помощью которых передаются сообщения, в высокоча-
стотные сигналы, передаваемые по проводам линии.
Для подключения аппаратуры уплотнения к прово-
дам линии высокого напряжения необходимо специаль-
ное устройство присоединения. Как правило, аппаратура
подключается через конденсатор связи высокого напря-
жения.
Линии электропередачи заходят на шины электро-
станций и подстанции. К этим шинам подключено обо-
рудование высокого напряжения, которое может иметь
низкое сопротивление для высоких частот, используемых
в каналах связи. Поэтому для создания канала связи
необходимы высокочастотные заградители, врезаемые
в фазный провод между точкой подключения конденса-
тора связи и шинами подстанции, благодаря чему дан-
5
ный провод как бы изолируется от остальной сети для
используемых токов высокой частоты.
Из-за наличия на проводах высокого потенциала про-
мышленной частоты высокочастотные (в. ч.) каналы свя-
зи имеют высокий уровень электрических помех. Эти
помехи вызваны коронированием проводов и частичными
электрическими разрядами по поверхности изоляторов
Кроме того, в каналах связи возникают интенсивные по-
мехи при коммутационных переключениях, при корот-
ких замыканиях на линии, грозовых перенапряжениях
и т. д.
Линии электропередачи являются несимметричными
многопроводными системами Эти системы неоднородны
из-за наличия транспозиций и провисания проводов, мест,
где создаются в ч. обходы подстанций и др Это вызы-
вает неравномерность частотной характеристики в. ч. ка-
налов связи. Кроме того, возникают трудности при рас-
чете параметров в. ч трактов каналов связи.
Схему каналов связи приходится приспосабливать
к заданной конфигурации электросети. Поэтому распо-
ложение оконечной аппаратуры и промежсуточных усили-
телей часто бывает не вполне рациональным в отноше-
нии сети каналов связи
Несмотря на отмеченные трудности, в. ч. связь по ли-
ниям электропередачи во всех странах получила широ-
кое распространение. Высокочастотные каналы по ли-
ниям электропередачи используются в СССР для диспет-
черской и хозяйственной телефонной связи, для передачи
сигналов телеизмерения, телесигнализации и телеуправ-
ления. Эти каналы широко используются для релейной
защиты и для передачи сигналов аварийного отключения
выключателей. Они находят применение для целей теле-
передачи фазы и вектора промышленной частоты, а так-
же для связи с передвижными монтерскими бригадами
Наибольшее применение в. ч. связь находит на ли-
ниях НО кВ и выше. В настоящее время она применяет-
ся также в распределительной сети 6—35 кВ [Л. 1-4]
Диапазон высоких частот, используемых для каналов
по магистральным линиям составляет 40—500 кГц, при-
чем есть тенденция к увеличению верхнего предела до
600—1 000 кГц, особенно для связи по проводящим тро-
сам линии сверхвысокого напряжения [Л. 5, 6]. В распре-
делительных сетях используются также более низкие ра-
бочие частоты, начиная с 20 кГц [Л. 3]. Нижняя граница
нт кипою диапазона обусловлена возможностью выпол-
нения устройств обработки и присоединения, так как
। понижением рабочей частоты увеличиваются требуе-
мые величины индуктивности силовых катушек загради-
icjieii п емкостей конденсаторов связи. Расширение диа-
ii.i.ioiiri в области верхних частот ограничено величиной
. ci ухания, перекрываемого аппаратурой, так как с рос-
н>м час югы растет линейное затухание
Присоединение в ч. аппаратуры уплотнения к прово-
пим линии, осуществляемое с помощью аппаратуры при-
< оединения, возможно по разным схемам При присоеди-
нении к одному проводу и земле образуется канал по
схеме «фаза — земля». При присоединении между двумя
проводами создается канал «фаза — фаза». На парал-
лельных линиях иногда создают канал по схеме «фаза —
фаза разных линий», когда в ч. аппаратура присоеди-
няется к проводам двух разных линий. В Советском
Союзе почти исключительно применяется схема «фаза —
<емля» (рис. В-1).
Рассмотрим отдельные элементы, входящие в схему
па рис. В-1.
Высокочастотный загр адитель ВЗ состоит
пз силовой катушки (реактора), рассчитанной на про-
хождение по ней рабочего тока линии и тока при корот-
ком замыкании, и специального элемента настройки,
присоединенного параллельно силовой катушке. При
этом заградитель имеет высокое сопротивление на тре-
буемых частотах спектра в ч связи.
Конденсатор связи КС представляет собой
конденсатор (обычно бумажно-масляный), рассчитанный
па непрерывную работу под фазным напряжением про-
мышленной частоты. КС является весьма ответственным
аппаратом, так как от его электрической прочности за-
висит надежность работы сети высокого напряжения.
Пробой КС связан с коротким замыканием на шинах
подстанции, что может привести к тяжелым последст-
виям.
Конденсаторы связи часто используются не только
для присоединения в. ч. аппаратуры, но и для отбора
мощности и в качестве конденсаторных трансформато-
ров напряжения.
Помимо емкостной связи с линиеи возможна также
антенная связь. Антенная связь имеет малую эффектив-
ную емкость присоединения, и потому ее применение для
7 -
стационарных в. ч. каналов нецелесообразно, однако она
находит широкое применение для целей монтерской свя-
зи как со стационарными монтерскими пунктами, так
и с подвижными ремонтными бригадами. В качестве
антенны часто используются разземленные участки гро-
зозащитного троса.
Фильтр присоединения ФП включается между
нижней обкладкой ХС и землей. Основным назначением
ФП является компенсация реактивного сопротивления
конденсатора связи на частотах в. ч каналов, работаю-
Рис В-1 Присоединение в ч аппаратуры к проводу ВЛ по схеме
«фаза—земля»
аппаратура.
щих на данной линии Помимо этого, фильтр присоедине-
ния заземляет нижнюю обкладку конденсатора связи
для токов промышленной частоты и согласует сопротив-
ление в. ч. кабеля со входным сопротивлением линии
Компенсация реактивного сопротивления конденсатора
связи возможна многими способами Наибольшее рас-
пространение получили устройства, в которых конденса-
тор связи является элементом полосового фильтра, про-
пускающего заданную полосу частот Для обеспечения
безопасных условий работы персонала с фильтром при-
соединения предусматривается возможность заземления
нижней обкладки конденсатора связи с помощью з а-
земляющего ножа ЗН.
Аппаратура в. ч. уплотнения, как Правило, отнесена
Пй :iiin4ii гелыюе расстояние от места установки конден-
сатор.i связи и фильтра присоединения. В связи с этим
необходимым элементом канала связи по линиям элек-
1роисрсдачи является высокочастотный кабель К, по
которому сигналы высокой частоты подаются от места
установки аппаратуры (линейно-аппаратный зал или ре-
лейный щит подстанции) к месту установки фильтра
присоединения. К одному в. ч. кабелю может подклю-
чи н.< я несколько в. ч. аппаратов. Для ослабления взаим-
ных влияний между ними применяются разделитель-
ные фильтры РФ. Наиболее часто РФ применяются
для разделения устройств телефонной связи или телеме-
ханики и устройств системной автоматики (главным
образом релейной защиты). К надежности в. ч. каналов
системной автоматики предъявляются весьма высокие
требования, и поэтому совместная работа этих каналов
через общее устройство присоединения с в. ч. каналами
Лруюго назначения возможна только при наличии разде-
лительных фильтров.
.Устройства обработки (заградители) и присоедине-
ния (конденсаторы связи, фильтры присоединения) на-
ходятся под непосредственным воздействием волн пере-
напряжения, возникающих в электросети. Наибольшей
опасности повреждения при этом подвергаются элементы
настройки в. ч. заградителей, в которые входят конден-
саторы с испытательным напряжением, в десятки раз
меньшим тех импульсных напряжений, которые могут
попадать на заградитель при коротких замыканиях и
1 розовых перенапряжениях. Большие перенапряжения
возникают также на элементах фильтра присоединения
и в. ч. кабеля. Поэтому эксплуатация устройств обработ-
ки и присоединения невозможна без применения спе-
циальных мер защиты от перенапряжений, возникающих
в этих устройствах.
В данной книге рассматриваются устройства обра-
ботки и присоединений к фазным проводам линий элек-
тропередачи. В последние годы начинает применяться
в. ч. связь по изолированным проводящим тросам и по
изолированным проводам расщепленных фаз линий
электропередачи. Однако эти виды в. ч. связи не нашли
еще широкого применения в Советском Союзе, и поэтому
устройства присоединения к тросам и проводам расщеп-
ленных фаз не рассмотрены в данной книге.
9
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЗАГРАДИТЕЛИ
1-1. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Основным назначением в. ч. заградителя является ослаб-
ление шунтирующего действия шин подстанции па ли-
нейный тракт в ч. канала. Входное сопротивление под-
станции на высокой частоте может быть малым по
сравнению со входным сопроявлением линейного трак-
та; кроме того, сопротивление подстанции зависит от
условий коммутации электрооборудования на шинах,
вследствие чего затухание в. ч канала без заградителей
непостоянно во времени Входное сопротивление под-
станции мсжет иметь сильную зависимость от частоты
даже в узкой полосе частот, занимаемой каналом связи,
что может вызвать неравномерность частотной характе-
ристики затухания капала. При коротких замыканиях
(к. з.) на шинах подстанции ее входное сопротивление
может сильно уменьшиться. Это приведет к значитель-
ному увеличению затухания линейного тракта, что мо-
жет вызвать ложную работу в. ч. защиты.
По этим причинам в. ч. заградитель в большинстве
случаев является необходимым элементом любого в. ч.
канала связи по ВЛ, особенно каналов для релейной
защиты и системной автоматики.
Высокочастотный заградитель является элементом
оборудования высоковольтной линии (ВЛ). Поэтому на-
ряду с высокочастотными он характеризуется также ря-
дом параметров, определяющих возможность его исполь-
зования на линиях высокого напряжения. Рассмотрим
определение основных характеристик заградителя.
Индуктивность силовой катушки определя-
ет высокочастотные характеристики заградителя, так как
чем она больше, тем лучше заграждающие свойства за-
градителя. Для воздушных ВЛ минимальная величина
'10
лплшптт
индуктивности силовой катушки составляет 0,1 мГ, мак-
симальная 2,0 мГ, При индуктивности силовой катушки
меньше 0,1 мГ невозможно получить удовлетворитель-
ные характеристики заградителя При индуктивности
в 2,0 мГ можно получить заградитель, обеспечивающий
заграждение во всей полосе частот, используемой для
связи. Увеличение индуктивности силовой катушки сверх
2 мГ не дает существенного улучшения заграждающих
свойств заградителя, но приводит к увеличению его га-
баритов, массы и стоимости.
Номинальный рабочий ток — наибольшая ве-
личина тока промышленной частоты, при длительном
протекании которого не происходит недопустимого пере-
грева заградителя. Номинальный рабочий ток загради-
теля должен быть не меньше максимального тока на-
грузки линии электропередачи, в провод которой вре-
зается заградитель. Величины рабочего тока и индук-
тивности заградителя обычно входят в наименование
силовой катушки и заградителя в целом Например, за-
градитель ВЗ-1000-0,6 имеет индуктивность 0,6 мГ и но-
минальный рабочий ток 1 000 А (силовая катушка имеет
наименование РЗ-1000-0,6).
Отечественной промышленностью выпускаются загра-
дители, рассчитанные на рабочие токи 100, 300, 600,
1 000 и 2 000 А. Для линий с напряжением 750 кВ и
выше переменного тока и линий 1 500 кВ постоянного
тока предполагается выпуск заградителей на рабочий
ток 4 000 А.
Ток термической устойчивости — макси-
мально допустимая величина установившегося значения
тока короткого замыкания, при которой не происходит
недопустимого перегрева провода силовой катушки и
межвитковой изоляции. Энергия, выделяемая в катушке,
прямо пропорциональна времени прохождения тока и
квадрату его действующего значения. Поэтому величина
тока термической устойчивости тем меньше, чем больше
время прохождения тока. Параметром катушки является
односекундный ток термической устойчивости /терм- Ток
термической устойчивости при любой величине времени
определяется через односекундный ток из выражения
Аерм1= Аерм/V^”- (1'1)
Ток электродинамической устойчивос-
ти — максимально допустимая величина ударною тока
к. з. При резком возрастании тока в катушке в ней воз-
никают механические усилия, стремящиеся раздвинуть
витки. Требования к механической прочности опреде-
ляются амплитудой первого полупериода гока к. з , на-
зываемой ударным током Ударный ток является
суммой амплитуды установившегося тока к. з. /Кз и
апериодической составляющей. При расчетах величина
ударного тока принимается равной 1,8 амплитудного или
2,54 действующего значения установившегося тока к. з
/уд=2,54/к3 (1-2)
По величине тока электродинамической устойчивости
определяется максимально допустимая величина дейст-
вующего значения тока к. з. независимо от времени его
прохождения
/к з макс = /уд/2,54. (1-3)
Максимальная длительность прохождения тока
/к з макс определяется с учетом (1-1) из выражения
t— (/терм//к з макс)2- (1'4)
Например, для заградителя ВЗ-1000-0,6 /уя=42 кА;
/терм=30 кА. Максимально допустимое значение уста-
новившеюся тока к з для этого заградителя будет
/к.з.макс = 42/2,54 =16,5 кА, максимально допустимая
длительность прохождения такого тока
М^У=3-3
Полоса заграждения — полоса частот, в пре-
делах которой сопротивление заградителя больше опре-
деленной величины.
Полное сопротивление заградителя является ком-
плексным, т е имеет активную и реактивную составляю-
щие. Соответственно различают полосы заграждения по
полному и активному сопротивлениям. В средней части
полосы заграждения по полному сопротивлению это со-
противление активное, на границах полосы оно почти
чисто реактивное.
Как будет показано ниже, заградитель с реактивным
сопротивлением обладает лучшими заграждающими
свойствами, чем с чисто активным сопротивлением.
Однако индуктивное сопротивление заградителя может
оказаться скомпенсированным входным сопротивлением
12
подпапции, которое обычно является емкостным. Поэто-
му основной характеристикой заградителя обычно счи-
Hierca полоса заграждения по активному сопротивле-
нию, т е. полоса, в пределах которой активная состав-
пшощая полного сопротивления больше определенной
величины. Для малоответственных каналов связи допу-
< к.-кися использование заградителей с реактивным сопро-
। пилением. В некоторых странах (например, в ФРГ)
используются заградители в виде силовой катушки без
элемента настройки.
Величина полосы заграждения определяется индук-
i явностью силовой катушки и схемой настройки загради-
юля При любой схеме настройки полоса заграждения
тем больше, чем больше индуктивность силовой катуш-
ки и чем меньше требуемая величина сопротивления
заграждения.
Резонансная одночастотная настройка.
Силовая катушка настраивается по схеме параллельного
резонансного контура на одну частоту, равную средней
частоте канала связи.
Резонансная многоча ст отна я настрой-
к а. Силовая катушка с помощью специальной схемы на-
страивается на несколько отдельных частот. Чаще всего
применяется двухчастотная настройка.
Резонансная притупленная настройка.
Отличается от обычных резонансных настроек тем, что
в резонансные контуры схемы включаются резисторы
для расширения полосы заграждения по активному со-
противлению.
Широкополосная настройка по схеме
полосового фильтра. Силовая катушка является
элементом полузвена полосового фильтра, нагруженного
на активное сопротивление. При такой настройке обес-
печивается более или менее постоянная величина за-
граждающего сопротивления в пределах определенной
полосы частот.
Широкополосная настройка по схеме
фильтра верхних частот. Силовая катушка
является элементом полузвена фильтра верхних частот.
При этом обеспечивается приблизительно постоянная
величина заграждающего сопротивления на всех часто-
тах выше нижней граничной частоты.
Заградители, в которых используются резонансные
схемы настройки, называются резонансными за-
13
градителями, заградители с полосовыми схемами наст-
ройки — широкополосными.
Для заградителей с малой индуктивностью силовой
катушки (0,1—0,25 мГ) обычно применяются резонанс-
ные (и резонансные притупленные) схемы настройки
Для заградителей со средней величиной индуктивности
(0,5—1,2 мГ) применяется широкополосная настройка
по схеме полосового фильтра. Для заградителей боль-
шой индуктивности (2 мГ) обычно используется широ-
кополосная настройка по схеме фильтра верхних частот.
В последующих параграфах дается анализ различных
схем настройки заградителей и рассматриваются мето-
ды их расчета.
1-2. ОДНОЧАСТОТНАЯ РЕЗОНАНСНАЯ НАСТРОЙКА
Идеализированные схемы
резонансных заградителей
Одночастотный заградитель представляет собой парал-
лельный резонансный контур, настроенный на заданную
рабочую частоту. Элементы резонансного контура (ка-
тушка индуктивности и
конденсатор) облада-
ют активными потеря-
ми При расчетах ре-
альный контур заменя-
ется идеализированной
схемой, в которой ак-
тивные элементы пред-
ставлены в виде одного
резистора. Возможны
три схемы включения
резистора в параллель-
ный резонансный кон-
тур, показанные на рис 1-1 Эквивалентные схемы с дву-
мя и тремя сопротивлениями не представляют интереса
для расчета заградителей и потому не рассматриваются
Зависимость полного сопротивления схем на рис 1-1
от частоты определяется следующими выражениями-
для схемы с сопротивлением, включенным последова-
тельно с индуктивностью:
для схемы с сопротивлением, включенным параллель-
но кошуру:
7—7 (________¥__________I j ^о(1—^2) 1. (Ш
л + *12 + <2о(1-^г)2 }’ 1
для схемы с сопротивлением, включенным последова-
тельно с емкостью:
| - lbh2+<2o(l- ^2)]*|
7 —7 1________3_______1_ ; ___________________) П-7)
3 °(^+.ф1-д2)2 д2 + ф-д2)2 ]' 1 '
В формулах (1-5) — (1-7) приняты следующие обозна-
чения: й)о=1/ YLC — частота настройки (круговая);
т| = ы/о)0 —относительная частота, Qo — добротность кон-
iypa. В схемах на рис. 1-1,а, в
Qo=t(daL/r. (1 -8)
В схеме на рис. 1-1,6
Qo=/h/(coo£). (1-9)
Для схем на рис. 1-1,а, в
Zq^^LQo, (1-10)
где Zo — активная составляющая полного сопротивления
контура на резонансной частоте (резонансное сопротив-
ление) .
Для схемы на рис. 1-1,6
Zo=rH. (1-Юа)
Приведенные выражения справедливы, когда сопро-
тивление потерь в контуре не зависит от частоты. В схе-
мах на рис. 1-1,6, в это условие обычно выполняется, так
как сопротивление в этих схемах не является только со-
противлением потерь в контуре, а в основном обусловле-
но дополнительно включенным резистором. В схеме
рис. 1-1,а г — сопротивление потерь в катушке индуктив-
ности, которое всегда увеличивается с ростом частоты.
Выражение для полного сопротивления контура на
рис. 1-1,а, когда добротность контура является функцией
частоты, имеет вид:
(О 71 )
Hp+~Q2(1 — ^2)2 - + / +Q2 (! —7)2)2,, । ’ ( 1 -1 1 )
15
где Q = coZ,/rnor — добротность контура на частоте со;
Гпот — сопротивление потерь на этой частоте; Zo — со-
противление на резонансной частоте (1-10); Qo— доброт-
ность на резонансной частоте (1-8).
Обычно добротность контура мало изменяется с ча-
стотой, и для узкополосных схем настройки можно в вы-
ражении (1-11) принять Q = Q0=const.
При этом
I ъ
Z3 = Z,----------------Н—--------9-------- • (1-Па)
^+<г02(1-чт г + <э02(1-чт J 7
Зависимость полного сопротивления от частоты для
контуров на рис. 1-1 примет более простой вид, если
ввести обобщенную расстройку в виде
0-12)
где и — обобщенная расстройка;
(М3)
— относительная расстройка.
Зависимости полного сопротивления от обобщенной
расстройки будут:
для схемы с сопротивлением в ветви с индуктив-
ностью
z, __ W
Zo 1 + и*
(1-14)
для схемы с сопротивлением, включенным параллель-
но контуру:
а
(1-15)
для схемы с сопротивлением в ветви с емкостью
'Z3 _ • и f. _ 7)г -1\
Zo — 1 + и2 1 1 +«2 и2 /
(Мб)
16
Гели в схему заградителя не введено дополнительных
i oiipoi пилений, т. е. активные сопротивления в схемах на
рис. 1-1 являются только сопротивлениями потерь в его
элементах, то добротность контура заградителя обычно
пелпка (около 100 и более).
II ри этом относительная полоса заграждения Д///о
мила, расстройка ц мало отличается от единицы и мож-
но полагать ц2—1 — 0. Из (1-14) —(1-16) следует, что
на рис. 1-1,6, и активной и реактивной составляющих этого сопро-
тивления от обобщенной расстройки.
для резонансных заградителей зависимость полного со-
противления от относительной расстройки для всех схем
на рис. 1-1 может определяться по (1-15).
На рис. 1-2 показаны зависимости полного сопротив-
ления, а также активной и реактивной его составляющих
от обобщенной расстройки, построенные по (1-15).
Величина минимального сопротивления в пределах
полосы заграждения гЗМин определяется допустимым
значением затухания, вносимого заградителем в в. ч. ка-
нал. Определение гзмин по величине вносимого затуха-
ния рассмотрено в гл. 5. В настоящей главе рассматри-
ваются методы расчета заградителей при заданной ве-
личине Гзмин- Если задать величину активной составляю-
щей сопротивления г3.мин на границе полосы заграждения,
то для схемы на рис. 1-1,а, из выражения (1-5) мож-
но найти граничные частоты полосы заграждения по
активному сопротивлению
т)а+ Qo2 (1 — П2)2=Ъ>1гз МИН» М'.-Д W*
2—367 । н Н I» .5 н v . С Ё А |7
ЖДА,...................
| г, Ииии', . ол. &
откуда
\ г 'з.мин /
Из этого выражения определяется полоса загражде-
ния по активному сопротивлению
= -----1 , (1-18)
^о ' з.мия
Из выражения (1-18) следует, что при заданной ве-
личине индуктивности силовой катушки и заданном до-
пустимом значении активной составляющей сопротивле-
ния заградителя полоса заграждения тем больше, чем
меньше резонансное сопротивление заградителя, т е. чем
меньше добротность его контура. При прочих равных
условиях полоса заграждения пропорциональна квадра-
ту резонансной частоты.
Рассмотрим определение полосы заграждения по пол-
ному сопротивлению. При отклонении частоты от резо-
нансной активная составляющая полного сопротивления
уменьшается значительно быстрее, чем реактивная. По-
этому на границах полосы заграждения по полному со-
противлению это сопротивление носит почти чисто реак-
тивный характер. На границе полосы можно принять
w2»l, при этом из (1-15) и (1-12) получим
- А/п:=2л/0 L/%3 мин- (1-19)
Полоса заграждения по полному сопротивлению не
зависит от добротности контура и определяется только
величиной индуктивности силовой катушки и значением
рабочей частоты
Пример 1-1. Рассчитать полосы за1раждения по полному и ак-
тивному сопротивлениям для заградителя с индуктивностью сило-
вой катушки Д=0,25 мГ при добротности этой катушки Qo=100 и
частоте настройки fo=100 кГц. Реактивные и активные сопротивле-
ния на границах соответствующих полос заграждения должны быть
равны Хзмин = 570 Ом, га мин = 600 Ом
По (1-10) находим величину резонансного сопротивления
Zo=2n • 100 • 103 • 0,25 • 10-3 100= 15,7 кОм.
По (1-19) находим полосу заграждения по полному сопротив-
лению
0,25-10-3
Afn = 2^-(100- 103)а -г—— = 27,6 кГц.
18
По (1-18) находим полосу по активному сопротивлению
2тс (100 108)2 0,25 1 0 - 3 ,/ 15,7-10» гп._г
< =-----------Г5±ТоГ---------V 16Г 1 =5017 Гц-
Определяем емкость конденсатора настройки
х- _L ,______________1____________=1014 пФ
С = в>2Ь~ (2" 100 Ю3)2-0,25 10-е ‘«нпч-.
1-3. ОДНОЧАСТОТНАЯ ПРИТУПЛЕННАЯ НАСТРОЙКА
Как уже отмечалось, полоса заграждения по активному
сопротивлению тем больше, чем меньше добротность
контура заградителя. Поэтому часто прибегают к искус-
ственному снижению добротности контура. Это можно
выполнить включением дополнительного резистора либо
параллельно контуру (рис 1-1,6), либо последовательно
с конденсатором настройки (рис. 1-1,в). Схема на
рис. 1-1,6 является частным случаем широкополосной на-
стройки и будет рассмотрена в § 1-4 Здесь будет рас-
смотрена схема притупленной настройки при включении
дополнительного резистора последовательно с конденса-
тором настройки, получившая наибольшее распростра-
нение.
Зависимость сопротивления контура на рис. 1-1,в от
частоты определяется по выражениям (1-7) и (1-16), ко-
торые справедливы для случая, когда притупляющее
сопротивление г значительно больше сопротивления по-
терь катушки индуктивности L.
Характер зависимости полного сопротивления притуп-
ленного контура на рис. 1-1,в от частоты зависит от ве-
личины притупляющего сопротивления г На рис. 1-3
приведены зависимости активной и реактивной состав-
ляющих полного сопротивления контура от частоты при
различных величинах добротности контура Кривые для
активной составляющей несимметричны относительно ре-
зонансной частоты. Эта асимметрия тем больше, чем
меньше добротность контура (чем больше величина
притупляющего сопротивления). При Q— 1 контур на
рис 1-1,6 превращается в фильтр верхних частот (см.
§ 1-7).
Максимум активной составляющей имеет место на
частоте несколько выше резонансной. Эта частота опре-
2* 19
иишшшшй.
Рис. 1-3. Зависимость сопротивления притупленного контура от ча-
стоты.
а — для активной составляющей, б — для реактивной составляющей
дглис11 я и i выражения [Л. 7]
(1-20)
и максимум активной составляющей будет:
Г, маке=(O0LQ4Q7 (4Q2-1) = Zo4Q7 (4Q2-1). (1-21)
В большинстве случаев добротность притупленного
кош ура не бывает меньше двух-трех. При этом можно
принимать
Гамаке'^,. (1-21а)
Расчет одночастотных заградителей по схеме на
рис 1 1,в может вестись различными методами [Л 7—
12]. При расчете может быть поставлена задача полу-
чения максимальной величины активной составляющей
полного сопротивления в пределах заданной полосы ча-
( ют или задача получения максимальной величины по-
лосы заграждения при заданной нижней граничной ча-
стоте и минимальном значении сопротивления в преде-
лах полосы заграждения. Рассмотрим оба метода
расчета
Расчет притупленного заградителя по заданным гра-
ничным частотам fa и fa (первый метод). Этот метод
приводится во многих работах, но наиболее полно он
дан Н А Вейсом [Л. 7]. Если заданы частота настройки
fa и нижняя граничная частота fa, то, исследуя (1-7) на
максимум, можно найти величину притупляющего сопро-
тивления г, при которой активная составляющая полного
сопротивления на частоте 7 будет наибольшей. Опреде-
ленное таким образом оптимальное значение сопротивле-
ния резистора г находится из выражения
Ро(т]~11—'П<)> (1-22)
где = — нижняя относительная частота; ро=
= 2nfaL— характеристическое сопротивление контура.
Подставляя (1-22) в (1-7), можно получить выраже-
ние для активной составляющей сопротивления загради-
теля на частоте fa
г3 млн=ро • 0,5т}31/ (1 —rft). (1-23)
Если притупляющее сопротивление выбрано соглас-
но (1-22), то сопротивление на частоте fa (резонансное
сопротивление) определяется из (1-7) при р = 1
Z0=co2(>Z,2/r=po/(r|_1i—Hi) (1’24)
пли с учетом (1-23)
2о = 2гзмин/п2}. (1-25)
21
Если задаться равенством сопротивлений гзмич на
границах полосы заграждения, то из (1-7) и (1-23) мож-
но получить следующее соотношение, связывающее гра-
ничные частоты:
/(Л/М2 + К2 —
1+K2-(f,/f2)2
(1-26)
Зависимость (1-26) показана на рис 1-4 Если зада-
ны fa и fz, то по (1-26) находится тц и по ней резонанс-
ная частота
Л=Л/П1. (1-27)
Если заданы нижняя граничная частота fi и величина
сопротивления гзмпп на этой частоте, то из (1-23) можно
определить значение резонансной частоты
Л = А/1+(*Шгзмия). (1-28)
Рис. 1-4 К определен).* частоты на
стройки притупленного заградителя
Определенная по (1-28) резонансная частота являет-
ся наибольшей при
данных fit г3 Мин и L
На рис. 1-5 приве-
дены графики зависи-
мости максимального
сопротивления в преде-
лах ПОЛОСЫ (г3.макс=2о)
и реактивной состав-
ляющей полного сопро-
тивления на границах
полосы r3i и хз2 от от-
ношения граничных ча-
стот полосы загражде-
ния Эти зависимости
получены в [Л 7] на
основании приведен-
ных выше формул
Пример 1-2 Рассчи-
тать заградитель по схе-
ме на рис 1-1,б с L =
астоты =200 кГц и fs=
= 240 кГц
По графикам па рис 1-4 по находим
П =0,927.
Определяем частоту настройки контура по (1-27)
/о = 200/0,927 = 215,7 кГц
= 0,2 мГ, если заданы граничные
лишни
По (1 23) определяем величину активной составляющей на гра-
ницах полосы
р0=2л-215,7- 103-0,2- 10~3=271 Ом,
0.9273
гз.мин = 2/1 2 (1 — 0,9272) 76/ Ом-
По (1-25) определяем сопротивление на резонансной частоте
2 767
~ 0,927s 1 785 Ом.
По графикам на рис 1-5 находим величины реактивных сопро-
тивлений на границах полосы при ^//1=1,2 x3i/po = 3,9 хз2/ро=—2,8,
откуда.
Хз1 = Ю55 Ом; хз2=—758 Ом
Находим величину притупляющего сопротивления (1-22)
г = 271 (о4т7— 0,927^ = 41,1 Ом.
Определяем величину емкости конденсатора настройки
с = = (2^~2То?П0’Й707210-4~ = 2 725 пФ.;
Расчет заградителя с максимальной полосой заграж-
дения при заданных /у и гЗМИн (второй метод). В. Э. Са-
пирштейном графо-
аналитическим путем
решена задача опреде-
ления резонансной ча-
стоты и сопротивления
притупляющего рези-
стора, при которых по-
лоса заграждения ма-
ксимальна при задан-
ных fl И Гзмип [Л. 11].
На основании данных
[Л 11] получены рас
четные графики, приве-
денные на рис. 1-6 По
оси абсцисс отложена
относительная величи-
на характеристическо-
го сопротивления кон-
тура на нижней гранич-
ной частоте
р7 — 2nf i.Llr3 мин —
= pi/Гзмин- (1‘29)
Рис 1 5 Зависимость параметров
притупленного заградителя по схеме
рис 1-1,б от отношения граничных
частот полосы заграждения.
-23
На графиках на рис. 1-6 приведены зависимости
//^змин=/(р/1). Искомые величины f0, Д.[ и г определяют-
ся из выражений
^=Л[1+(ДШ]; 1
(1-зо)
::= ^З.мИН^/^З.мИН- J
Величина p'i является в данном случае мерой притуп-
ления контура. Чем больше p'i, тем сильнее притупление.
При p'i= 1 контур на рис. 1-1, в превращается в фильтр
Wh
Рис 1-6 К расчету притупленного за-
градителя с максимальной шириной по
лосы заграждения.
верхних частот, сопротивление которого больше гзмп па
всех частотах выше нижней граничной частоты т е
f2 = oo; Af=oo (см. § 1-7) По величинам f0; г и / из
(1-8) определяется добротность контура Q, а по (1-20) и
(1-21)—частота, на которой сопротивление максималь-
но, и величина этого сопротивления.
24
Пример 1-3. Рассчитать заградитель по схеме на рис 1-1,в
е / =0,25 мГ при нижней граничной частоте ft = 200 кГц и мини-
мальном сопротивлении в пределах полосы гЗМИн=500 Ом
Определяем величину р'г
, 2л-200-10* 0,25 10-’ „
Р 1 — дао °’628‘
По рис 1-6 находим
ДМ1 = 0,13; Д//Л=0,51; г/г3 мин=0,295,
откуда из (1-30)
(о=200(1+0,13) =226 кГц; Af=200 • 0,51 = 102 кГц;
г=500-0,295= 147 Ом
По (1-8) определяем добротность контура
„ 2л.226-10s 0,25 10-»
Q- 147 2,41.
По (1-20) и (1-21) находим г3 мако и /гмакс:
2 2.412
2 • 2^412 — 1~~ 288 кГц;
4-2.413
гз.макс =2л 226-10’.0,25-10-* 2,41 ~4.2 4р__ д =895 Ом.
1-4. МНОГОЧАСТОТНАЯ РЕЗОНАНСНАЯ НАСТРОЙКА
Применением сложных схем настройки полосу за-
граждения заградителя можно разбить на несколько
участков, расположенных в разных частях частотного
спектра. При этом полосы заграждения вблизи каждой
из частот настройки будут меньше полосы заграждения
одночастотного заградителя, настроенного на ту же ча-
стоту.
Если резонансные сопротивления на всех частотах на-
стройки сделать одинаковыми, то полосы заграждения
по полному сопротивлению, отсчитываемые на уровне,
соответствующем сопротивлению, равному 0,707 макси-
мального, связаны соотношением [Л. 13]
4- (AfX) + ... = 2-4L/Z0. (1-31)
Если полосы заграждения на всех частотах сделать
одинаковыми, т. е. = ... =ДД то эта полоса
определится выражением
д/=2Я1/гвЕ ;-2. (1-32)
25
। .iniiniiii
Принципиальная схема многочастотного заградите-
ля показана на рис. 1-7. Одночастотная настройка осу-
ществляется контуром LC Для осуществления двухча-
стотной настройки к контуру LC добавляются контур
LtCi и конденсатор С'2. При увеличении количества час-
тот настройки на единицу в схему добавляются один
контур ЬгСг и конденсатор СД-н. Если заградитель дол-
жен иметь частоты настройки Д, f2, .., fn, где fi— верх-
няя, a fn — нижняя из частот, то контуры LC и ДСг на-
страиваются на верхнюю рабочую частоту, контур
L2C2 — на частоту f2 и т. д.
Настройка заградителя ведется в следующей после-
довательности. С помощью конденсатора С при отклю-
ченной правой части схемы заградитель настраивается
Lj Lt L„-f
Рис 1-7 Схема многочастотного загради-
на верхнюю рабочую частоту fi. Далее к конденсатору С
подключаются цепочка LtCi и С'2, причем контур ДС1
предварительно настраивается на частоту fi. С помощью
конденсатора С'2 схема заградителя, состоящая из эле-
ментов Li, Ci, L, С и С'2, настраивается на частоту f2.
После подключения цепочки L2C2 и С'з конденсатором
С'3 заградитель настраивается на частоту fa и т. д По-
следним конденсатором С'„ заградитель настраивается на
нижнюю частоту fn В [Л. 14] получены следующие фор-
мулы для расчета емкостей конденсаторов-
C=1/(4^L); Сг = 1/(4^Д);
С - 1
1 4п2 (L + £,+ ... + £„_,)•
(1-33)
Как правило, настройка
две частоты не применяется
свойств и сложности схем
26
заградителя больше чем на
из-за плохих заграждающих
настройки. Двухчастотная
настройка применяется очень Широко и на ней необходи-
мо остановиться подробнее. Схема двухчастотпого за-
градителя, полученная на основании схемы на рис. 1-7,
показана на рис. 1-8,а. Формулы для расчета элементов,
полученные из (1-33) с учетом обозначений, принятых
на рис. 1-8,а, имеют вид:
С1=1/(4л^вЛ1);
. C2=l/(4n2f2BZ.2)=C1/p,
г - f2° —с k2~1
3"“ ^(L' + LJ —?+ I ’
(1-34)
где р = Л2/Д1, &=/B/fH; (в и ]н— верхняя и нижняя часто-
ты настройки.
Для анализа работы схемы двухчастотного загради-
теля (рис. 1-8; в (Л. 15] предложено представить эту
схему в виде последовательного соединения двух парал-
Рис 1-8 Схемы двухчастотного заградителя
а — принципиальная, б — эквивалентная
дельных контуров, из которых один настроен на ниж-
нюю fH, а второй — на верхнюю fB рабочие частоты
(рис. 1-8,6) Возможность такой замены доказывается
на основании теории двухполюсных схем [Л. 16]. Соглас-
но этой теории двухполюсник, показанный на рис. 1-9,а,
при определенных условиях эквивалентен двухполюснику
на ркс 1-9,6. Условия эквивалентности [Л 16] записы-
ваются в виде
Z4=Z2a/(l+а), Z5 = Z2a2/(l+а),
Z6=Z3a2/(l+n)2, . (1-35)
[де a=Zi/Z2.
27
ziiiiiiiiiiii'
Рнс. 1-9. Два вида трехэлемент-
ных двухполюсных схем
Если коэффициент а
не зависит от частоты, то
условие эквивалентности
выполняется на всех ча-
стотах.
На основании эквива-
лентности схем на рис.
1-9,а и б схема на рис.
1-8,а может быть пред-
ставлена в виде, пока-
занном на рис. 1-10 Со-
противления контуров Zi
и Z2 на рис. 1-8,а опреде-
ляются уравнением (1-11). Для того чтобы отношение
этих сопротивлений не зависело от частоты, необходимо,
чтобы оба контура имели одинаковую добротность, т. е.
QblCl = Ql2C2— Q.
При этом, поскольку оба контура настроены на одну
частоту fB, то
Z2/Zi=L2/L1=q — 1 la.
Условие (1-35) приобретает вид:
Z’^—Zlql(\ + q); Z5 = Zt/(l+£?);
Z6=Z3/(1 + ?)2. (1-36)
Контуры LgBC'i и ЬэнС'г, показанные на эквивалент-
ной схеме рис. 1-10, настроены на верхнюю рабочую ча-
стоту и обладают той же добротностью, что и контуры
LiCi и L2C2 исходной схемы на рис. 1-8,а. Величины
индуктивностей эквивалентных контуров на основании
(1-36) определяются выражениями
L3B = Li^/(l+<?); L0ll=Li/ (1 +<?)•
К контуру Дэн, С'2, настроенному на верхнюю часто-
ту, подключен конденсатор С'3, благодаря чему полу-
чается контур L3 н, С'2, С'3,
настроенный на нижнюю
рабочую частоту. При
этом схема рис. 1-10 ока-
зывается идентичной схе-
ме рис. 1-8,6 Таким об-
разом, доказана эквива-
валентность двухчастот-
ного заградителя двум
одночастотным загради-
Рис 1 10. Эквивалентная схема
двухчастотного заградителя
телям, соединенным последовательно и имеющим мень-
шие величины индуктивности катушек.
Приведенный анализ базировался на условии равен-
ства добротностей контуров LiCj и L2C2. Это условие
в резонансном непритупленном заградителе практичес-
ки не выполняется, и потому этот анализ дает только
качественную картину. Для получения расчетных зави-
симостей выполним анализ схемы на рис. 1-8,а для
общего случая, когда добротности обоих контуров не
равны.
Найдем величины резонансных сопротивлений на
верхней и нижней частотах настройки заградителя по
схеме на рис. 1-8,а.
На верхней частоте настройки сопротивлением кон-
денсатора С3 можно пренебречь и считать, что контуры
LiCi и L2C2 соединены параллельно. При этом
7 _ ®bL1Q1b<ob<7L1Q2b . Q1bQ28 о7\
Zo« - + = Qt, + qQ~' <b37)
где Qib и Q2b — добротности катушек Д и Z,2 на верхней
частоте настройки fB.
Последнее выражение можно представить в виде
Хов = 1СОвДэ bQb В) (1-38)
где
Д,в=Л19/(1-Н7) (1-39)
— индуктивность эквивалентного контура, настроенного
на верхнюю рабочую частоту;
Qb в= Q1bQ2b (1 + <j) I (Q1b + ?Q2b) (1 -40)
— добротность эквивалентного контура верхней рабочей
частоты.
На нижней частоте настройки оба контура LiG и
L2C2 представляют собой комплексные индуктивные со-
противления гЭ1+/(»нД1 и гЭ2-I-/сон/-э2. Элементы каждого
контура могут быть найдены из (1-14) при т] — ин/<»в.
Эквивалентная схема заградителя для нижней частоты
настройки показана на рис. 1-11,п. Резонансный контур
настраивается на нижнюю рабочую частоту с помощью
конденсатора С3 и эквивалентен контуру на рис. 1-11,6.
Из условия резонанса следует:
С)пД1 + <Вн^-э2~ (1 /ИрСз) = 0.
29
Резонансное сопротивление контура, равное сопро-
тивлению заградителя на нижней частоте настройки,
определяется приближенным выражением
^он —“д А)1/(ГЭ1 4" Гэг)"
(1-41)
Из (1-11) можно получить следующие выражения:
1+Q?H(*2-1)2
1 + - If ’
__ <o„gZaQ311fe3
i + Q2,(^-ip
Поскольку обычно QIH100, а fej>l,2, то можно (1-42)
принять J J J
При этом ? Xs II iF" II « Г ие и (1-43)
k3 Га2~~
С учетом (1-43) и (1-41) можно получить следующие
формулы для сопротивления заградителя на нижней ча-
стоте настройки:
2oh=®h^1Q1hQ2h/(Q2h-|-9Q1h) (1-44)
Zoh—®н/-энСэ,Н1 (1-44а)
где
Lan~Lil (1 + <?)
(1-45)
30
— индуктивность эквивалентного контура, настроенного
па нижнюю рабочую частоту,
Qa н= QinQzut 1 +<?)/(Q2h + <?Q1h) (1-46)
— добротность эквивалентного контура на нижней ра-
бочей частоте
На основании (1-38) и (1-44а) высокочастотный за-
градитель, настроенный по двухчастотной схеме как
в случае равенства добротностей обеих контуров, так и
с произвольным соотношением этих добротностей, мож-
но рассматривать как два одночастотных заградителя,
включенных последовательно (рис 1-8,6). Индуктивно-
сти катушек этих заградителей и их добротности опре-
деляются выражениями (1-39), (1-45), (1-40) и (1-46)
При Qi = Q2 эквивалентная схема на рис 1-8,6 справед-
лива при любых значени-
ях добротностей При
QiM=Q2 эта схема спра-
ведлива при соблюдении
неравенств (1-42), кото-
рые для резонансных
двухчастотных заградите-
лей всегда выполняются.
Расчет резонансных
сопротивлений и полос за-
граждения двухчастотно-
го заградителя ведется
так же, как и для двух
независимых одночастот-
ных заградителей с ин-
дуктивностями силовых катушек, определяемыми по
(1-39) и (1-45) В интервале рабочих частот
реактивные сопротивления обоих заградителей имеют
разные знаки и потому частично компенсируют друг
друга. На одной частоте в пределах этого диапазона
происходит полная компенсация реактивных сопротив-
лений, так что полное сопротивление двухчастотного за-
градителя на этой частоте близко к нулю (последова-
тельный резонанс). Частота последовательного резонан-
са определяется из выражения [Л. 15]
Рис 1-11 Эквивалентные схемы
двухчастотного заградителя для
нижней частоты настройки
fo = fB/(l’+W(^2+l)- (1-47)
Величина д = Ьъ]Ь1 выбирается при конструировании
элемента настройки. От этой величины зависит соотно-
31
itiiiitilllUillilh.
шение между резонансным сопротивлением на верхней
и нижней частотах настройки.
Требуемая величина q может быть определена из вы-
ражения
= kq %2Н + ^1Я (1 -48)
4 Q1B + qQzv Qv&Qz-s. v '
Если задаться равенством резонансных сопротивле-
ний на обеих частотах настройки Zob = ZOh, то получим-
<М9>
где
п — 0,5Q2H [Q1h —(^Qm) *]•
При равенстве добротностей катушек Li и и неза-
висимости этих добротностей от частоты выражение
(1-49) принимает простой вид:
q=\/k. (1-50)
В заводском исполнении элемента настройки загра-
дителя катушка L2 имеет отводы, что позволяет выбрать
величину q в соответствии с (1-49). Если выбранная ве-
личина q меньше определенной по (1-49), то резонансное
сопротивление на верхней частоте настройки будет мень-
ше, чем на нижней. Если добротности катушек Li и L2
неизвестны, то обычно их принимают одинаковыми и не
зависящими от частоты и величину q определяют по
(1-50).
Пример 1-4. Рассчитать резонансные сопротивления и полосы
заграждения по активной и реактивной составляющим полного со-
противления заградителя с двухчастотной резонансной настройкой
при следующих условиях- £1=0,25 мГ, /н=60 кГц, fB = 120 кГц.
Добротность силовой катушки на верхней и нижней частотах
Qib = 110 и QiH = 85 соответственно, добротность катушки £2 на тех
же частотах (?2в = 70 и Q2h=50. На границах полос заграждения
гз мин = 500 Ом; х3 мин=|400 Ом
По (1-49) определяем
50 7 ! 1 \
п ~ 2 85 120 I °’18;
\ 60 ’110 /
’“1/g^ + O.lS.-0,13 = 0.44.
Г 60
Индуктивность катушки будет равна:
L2=(?L1=0,44-0,25=0,11 мГ.
32
По (1-39) и (1-45) определяем индуктивности эквивалентных
контуров
0,44
Аэ.в = 0,25 ^=0,076 мГ;
^.н = ^5 = 0,173 мГ.
По (1-37) и (1-44) находим величины резонансных сопротивле-
ний заградителя
110-70
120-103 0,25-10-3 0,44 110 + 0,44 70"= 4 533 Ом
Аналогично находим Z0H=4 580 Om«Zob, что и следовало ожи-
дать, так как выбор величины С был произведен, исходя из усло-
вия равенства сопротивлений на обеих частотах настройки
По (1-18) и (1-19) определяем полосы заграждения заградителя
по активному и полному сопротивлениям, подставляя fH вместо fo
2. (60n03)2.Q,173J0jJ_ 1/453Г7] = 2 ш г
/а,н 4580 У 500
0,173 IO-3
Afn.H = 2,v.(60 10*)г 400-----:9 777 Гц.
Аналогичным образом находим
А/ав=4,2 кГц; Л/пв = 34,4 кГц
1-5. ДВУХЧАСТОТНАЯ ПРИТУПЛЕННАЯ НАСТРОЙКА
Притупленная настройка может бьнь осуществлена не
только по одночастотной, но и по двухчасготной схеме.
При этом снижаются резонансные сопротивления и рас-
ширяется полоса заграждения по активной составляю-
щей на обеих частотах настройки1.
Притупленная настройка двухчастотного заградителя
достигается путем включения в схему, приведенную на
рис. 1-8,а, дополнительных активных сопротивлений.
В [Л. 15] показано, что наиболее рациональным являет-
ся включение одного сопротивления последовательно
с катушкой индуктивности Z,2 (рис. 1-12).
Включение дополнительного сопротивления только во
второй контур приводит к загрублению заградителя на
обеих частотах настройки Схема со включением доба-
1 Применение притупленной двухчастотной настройки было
предложено В Э. Сапирштейном [Л 15].
3—367 , । 33
Рис 1-12 Схема пригуп
ленного двухчастотного
заградителя
вечного сопротивления последо-
вательно с индуктивностью обес-
печивает наибольшую ширину по-
лосы на нижней частоте настрой-
ки, так как в этой схеме активная
составляющая полного сопротив-
ления второго контура на нижней
частоте получается максималь-
ной Это видно из (1-14) — (1-16),
так как при заданной величине
расстройки p = l/^=fB/fa актив-
ная составляющая для контура
с сопротивлением, включенным последовательно с ин-
дуктивностью, в k2 раз больше, чем при параллельном
включении сопротивления, и в раз больше, чем при
включении сопротивления последовательно с конденса-
тором.
Приведенные в § 1-4 формулы для расчета двухча-
стотного резонансного заградителя справедливы и для
двухчастотного притупленного заградителя При этом
должны соблюдаться неравенства (1-42), т е. притуп-
ление должно быть не слишком сильным, что для за-
градителей с индуктивностью силовой катушки меньше
0,5 мГ всегда выполняется
Если задаться величиной резонансного сопротивления
на нижней частоте настройки, то из (1-44) можно полу-
чить следующее выражение для определения добавочно-
го сопротивления, включаемого последовательно с ка-
тушкой L2-
r= №L\/ZOa) - (г1п + г2н), (1-51)
где r1H=cortEi/QiH —сопротивление потерь контура ЦС\
на частоте fH; >2h=whE2/Q2h— сопротивление потерь кон-
тура L2C2 на частоте fH при закороченном сопротивлении
г (рис. 1-12).
Расчет заградителя ведется так же как для обычного
двухчастотного заградителя, при значении добротности
второго контура, определяемой из выражения
Q72 = ti>L2l (г+г2) (1-52)
или
Q/2-Q2/(l + Q2r/®L2). (1-52а)
Отношение q = L2jLi определяется по (1-49). При вве-
дении во второй контур притупляющего сопротивления
34
i активное сопротивление второго контура можно счи-
|<ггь независящим от частоты. При этом добротность
Q'z (1-52) пропорциональна частоте. Отсюда
Q2sl kQzB — <f>nLz/ (йМв£2) = 1 /ft2.
Поскольку при притуплении QzhCQih, то в выраже-
нии (1-49) п<<1//г и (1-49) превращается в (1-50). Та-
ким образом, при расчетах заградителя с притупленной
двухчастотной настройкой оптимальная величина q опре-
деляется по (1-50).
Пример 1-5. Рассчитать резонансные сопротивления и полосы
щграждения по активному сопротивлению для заградителя примера
1 4 при его притуплении по схеме на рис 1-12 Величина резонанс-
ного сопротивления на нижней частоте настройки должна быть
1 000 Ом
1По (1-50) определяем значение q и по нему величину индуктив-
ности Li
60
<7=120~0’5;
£2=0,5 • 0,25=0,125 мГ
По (1-51) находим величину притупляющего сопротивления
21Т-60-103 0,25-10-’
----------85---------= 1,11 Ом;
2л-60-10’ 0,125 10-»
-----------50---------= 0,94 Ом,
(2л-60 10» 0,25-10-’)»
--------ГбОСТ--------'----(1>11 + 0,94) = 6,82 Ом.
По (1-52а) определяем добротность контура L2C2 с учетом
притупляющего сопротивления г
50
Q 2н— 6 82 6,08,
1 + 50 2л 60 10’ 0,125 10-» '
70
6,82
1 + 70 2л 120 10’ 0,125-10-»
По (1-39) и (1-45) определяем индуктивности эквивалентных
контуров
0,25
Lb я — ] । о 5 0,167 мГ,
0,5
/,3.3 = 0,25-1-^70-5-= 0,083 мГ.
3*
35
По (1-37) находим величину резонансного сопротивления за-
градителя на верхней частоте настройки В эту формулу вместо QaB
необходимо подставить Q'as
110-11,5
Z0b = 2tv-120 103 0,25 10-3 0,5-цу^-р 5-Ц "5 = l 030 Ом-
По (1-18) определяем полосы заграждения заградителя по ак-
тивному сопротивлению, подставляя /н и /в вместо (о
2л-(60-103)2 0,167-10-3
1000
3 776 Гц;
_ 2л (120-103)2-0,083-10~3 |/ 1030 _ J = 7506 г
Л(а.в- ЮЗО у 500
Сопоставляя данные примеров 1-4 и 1-5 видим, что
за счет притупления второго контура полоса загражде-
ния по активной составляющей на обеих частотах на-
стройки увеличилась больше чем в 1,5 раза.
1-6. ШИРОКОПОЛОСНАЯ НАСТРОЙКА
На современном этапе развития связи в энергосистемах
на одной ВЛ обычно образуется несколько каналов в. ч.
связи с различными несущими частотами. Во многих
случаях количество каналов связи, которое можно обра-
зовать по одной линии, ограничивается величиной полос
заграждения используемых заградителей. Поэтому акту-
альной задачей является разработка таких схем настрой-
ки, которые обеспечивали бы максимум полосы заграж-
дения при заданных величинах индуктивности силовой
катушки и минимально допустимого сопротивления
в пределах полосы. В простейшем случае, когда схема
настройки представляет собой один конденсатор, вклю-
ченный параллельно силовой катушке (резонансная на-
стройка), полоса заграждения по активному сопротив-
лению минимальна. Путем усложнения схемы настройки
можно добиться существенного увеличения этой полосы.
Рассмотрим в общем виде вопрос о получении схем на-
стройки, обеспечивающих наибольшую полосу заграж-
дения.
Заградитель является двухполюсной цепью. В любой
схеме полосовой настройки с ограниченной полосой из
двухполюсной цепи можно выделить конденсатор Ci,
36
liillhiHHiHHi
Рис. 1-13. К ана-
лизу схем широко-
полосной настрой-
ки заградителя.
включенный параллельно силовой ка-
тушке и образующий вместе с ней ре-
юнансный контур, настроенный на
среднюю частоту полосы заграждения.
При этом можно считать, что двухпо-
люсная цепь имеет емкость Сь парал-
лельно которой подключен двухполюс-
ник Zt, включающий в себя силовую
катушку Li (рис. 1-13). Для любой
двухполюсной цепи с выделенной па-
раллельной емкостью площадь под
кривой зависимости активной составляющей входного
сопротивления от частоты ограничена. Максимальная ве-
личина этой площади определена теоремой об интеграле
сопротивления [Л. 17]
00
Г (<в) 11/(2^)] (1-53)
или с учетом
г (<») dw < 0,5it<B^Lt,
(1-54)
где — средняя круговая частота полосы заграждения.
При идеальной схеме настройки форма кривой ча-
стотной характеристики активной составляющей входно-
го сопротивления заградителя будет прямоугольной, т. е.
сопротивление заградителя будет постоянно в пределах
полосы Д(, где r3=r3MIIH=const и равно нулю вне этой
полосы При этом, принимая в (1-54) знак равенства,
Д/макс— n2Z<if2m/r3 мии. (1-55)
По (1-55) определяется максимально возможная ши-
рина полосы заграждения по активному сопротивлению
при заданных величинах индуктивности силовой катушки
Lt, средней частоты fm и сопротивления заграждения г=
Заградитель должен строиться по схемам, для кото-
рых, во-первых, величина интеграла активного сопро-
тивления максимальна (знак равенства в 1-54) и, во-
вторых, активная составляющая входного сопротивления
в пределах полосы заграждения наиболее постоянна.
37
Первому условию удовлетворяют двухполюсные цепи
минимального реактивного сопротивления (минимально-
фазовые цепи) [Л. 18, 19] Второму условию отвечают
схемы полосовых фильтров. Фильтр со стороны входных
зажимов представляет собой двухполюсную цепь. Эта
цепь обладает свойством минимального реактивного со-
противления у полиномиальных фильтров )Л. 20]
Полиноминальные фильтры имеют лестничную струк-
туру. Для заградителя лестничная схема должна начи-
Рис 1-14 Схема полиномиального фильтра
наться с параллельного элемента, как показано на
рис. 1-14,а.
Приведенная функция входной проводимости для схе-
мы на рис. 1-14,а имеет вид:
Г'вх = Г'. +---------Ц---------, (I -56)
2\+-----------------
где У'г—Угги, У'г = Уг!г^, Уг — проводимость i-й парал-
лельной ветви; —сопротивление i-й последовательной
ветви
Формула (1-56) справедлива при п четном При п не-
четном вместо Z'n ставится У'п.
У полосового фильтра все ветви являются резонанс-
ными контурами, как показано на рис. 1-14,6, причем
в последовательных ветвях (с четными индексами) вклю-
чены последовательные контуры, а в параллельных вет-
вях (с нечетными индексами)—параллельные. Все кон-
туры настроены на одну частоту.
38
Imiiillll
Для контуров без потерь можно записать следующие
выражения для Уг и Z/
Уг-/?/(««£,). (1-57)
(1-58)
|де | — относительная расстройка, определяемая по
(1-13).
Вводя обобщенную расстройку в соответствии с (1-12)
u = grH/(®m£i), (1-59)
получим следующие выражения для сопротивлений и
проводимостей схем на рис. 1-14:
Y'z=]Ktu (1-60)
при нечетных i,
Z'^jKtU (1-61)
— при четных i
На основании (1-57) — (1-61) получим следующие вы-
ражения для коэффициентов
при нечетных i
Кг=Ц/Ьг-, (1-62)
при четных i
Кг = Ц/(СгГ\). (1-63)
Из (1-62) и (1-63) с учетом того, что все контуры на-
(троены на одну частоту, подучаются формулы для опре-
деления элементов схемы-
для параллельных контуров (нечетные i)
L^-ЩКг, (1-64)
С, —1/(со2т£г), (1-65)
для последовательных контуров (четные г)
C^L^A', (1-66)
£,= l/(o>2niCt) (1-67)
С учетом (1-60) и (1-61) выражение (1-56) примет
вид:
= + ---------• (1-68)
’ + /К„в+1
39
Чем больше число ветвей в схеме настройки, тем
большую полосу заграждения можно получить при той
же величине индуктивности силовой катушки При п—>
—>оо ширина полосы стремится к величине Аймаке
(1-55) Однако практический интерес представляют схе-
мы с небольшим числом ветвей, так как с увеличением
числа ветвей возрастает нестабильность частотной ха-
рактеристики из-за технологического разброса величин
индуктивностей катушек и емкостей конденсаторов,
входящих в схему настройки
При числе контуров на основании (1-68) можно
получить следующее выражение для сопротивления за-
градителя:
7 ___ И—/«[&,+ &2а2 + . . + Ьпи2п~2У cq\
^загр — Га j +Д1И2 +,... +Дп,г2п >
где а и b — действительные числа, зависящие от значе-
ний К в (1-62) и (1-63). Эти зависимости имеют следу-
ющий вид:
а2 = (К2 + + W* + 2К2К3 (К -К3 - 1);
а3=к2Ч2 -2КДЛ(Кг + ^ + ад;
= KfK24;
К = \-К2 + К5-К4,
^2 = (^2 + ^1) (^2 + ^4 ^3^4) -
-(2 + ^)К2к3 + ад^;
й3-^№3-кХ^(2К2 +
(1-70)
(1-71)
+ 2К4 + 7<37<4);
В (1-70) и (1-71) коэффициенты Кг, индекс которых
i>n, равны нулю.
Границы полосы заграждения определяются допусти-
мой величиной г3 мин в пределах полосы и определяются
по значению обобщенной расстройки на границе полосы.
По значению игр из (1-12) могут быть определены
граничные частоты полосы заграждения, а именно:
f1.2 = /’ С+(^,М>н)2± (^ipf>a). (1-72)
4Q
шшшшш
Отсюда может быть определена ширина полосы зй-
। раждения
A/=f2-A=2nL1Un)f2m/rH) (1-73)
Ole
(i-74)
— средняя геометрическая частота полосы заграждения,
равная частоте настройки всех контуров, входящих
в схему на рис. 1-14,6.
Из (1-72) можно получить следующее выражение для
определения средней арифметической частоты полосы за-
I раждения-
fcp - 0,54()2 4- f,) (1-75)
Если при расчете задается верхняя или нижняя гра-
ничная частота, то другая граничная частота может быть
найдена из (1-73), а именно:
^л,г, <‘-76)
г н
• <‘-77>
В выражение для определения полосы заграждения
целесообразно ввести величину минимально допустимого
сопротивления гЗМин- При этом (1-73) можно записать
в виде
Из (1-78) и (1-77) можно получить следующее выра-
жение для относительной величины полосы заграждения:
Введем обозначения:
Pz> — 2itf1L1/r3.MHH = pj/гз.мин (1-80)
41
"mmetr
жнншшшв
— относительная величина реактивного сопротивления
силовой катушки на нижней граничной частоте и
«'гр^^^гр (1-81)
— приведенная обобщенная расстройка.
С учетом (1-80) и (1-81) выражение (1-79) примет
вид-
Af/fi=ы'грр'1/ (1—wzrppzi,)- (1 -82)
В величину p'i входят исходные условия для расчета
схемы настройки, т. е. индуктивность силовой катушки,
минимальное сопротивление в пределах полосы и ниж-
няя граничная частота Поэтому максимум ширины по-
лосы заграждения до-
стигается при максиму-
ме величины и'гр. Зави-
симость активной со-
ставляющей полного
сопротивления от обоб-
щенной расстройки
для заградителя с мно-
гоконтурной схемой на-
стройки показана на
рис. 1-15,а Количество
максимумов кривой
r3=f(w) равно числу
ветвей в схеме настрой-
ки (числу резонансных
контуров). Эта кривая
симметрична относи-
тельно оси ординат.
Поэтому заградитель
полностью характери-
зуется одной половин-
ной кривой, как пока-
зано на вис. 1-15,6.
Рис 1-15 Зависимость активной со-
ставляющей сопротивления от обоб-
щенной расстройки при многоконтур-
ной схеме настройки
Ход кривой на рис. 1-15, т. е. величины и местоположение
ее максимумов и минимумов, зависит от выбора коэффи-
циента Кг схемы настройки. Полоса заграждения будет
максимальна и, следовательно, величины коэффициентов
Кг будут оптимальными, когда минимумы сопротивления
в пределах полосы одинаковы и равны по величине со-
противлению на границах полосы (рис. 1-15,в). (
42
Схема настройки с п контурами является оптималь-
ной при оптимальных значениях коэффициентов Кг-
Таким образом, схему широкополосной настройки
характеризуют, величины коэффициентов отноше-
ние Гзмин/^н=/''змин, значение обобщенной расстройки
пгр на границе полосы
Величины индуктивностей катушек и емкостей кон-
денсаторов, входящих в схему, определяются по (1-64) —
(1-67). Сопротивление нагрузки определяется по задан-
ной величине гЗМпн и параметру г'змшь т. е.
/"н= Гз мпн/гС мин- (1-83)
Рассмотрим более подробно расчет схем настройки
с различным числом ветвей (с различным числом конту-
ров).
А. Одноконтурная схема. Эта схема является про-
стым параллельным контуром, шунтированным сопро-
тивлением гн (см. рис. 1-1,6) Для нее все коэффициенты
Кг равны нулю, кроме К( = 1, выражение (1-69) превра-
щается в (1-15) Зависимости активной и реактивной
составляющих полного сопротивления от обобщенной
расстройки приведены на рис 1-2, причем Zo = rH.
Зависимость г3=/(и) имеет один максимум при п = 0.
Для определения оптимальных параметров схемы
найдем условие максимума для (1-81). Выражение
для пГр найдем из (1-15)
п2гр= (Тн/гз мин) — 1- (1-84)
Подставляя (1-84) в (1-81), найдем:
(u'rp)2 = ^-(l - ^)=г'3чии(1 -г'змин). (1-85)
Последнее выражение имеет максимум при
мин=0,5. (1-86)
Из (1-86) и (1-83) вытекает оптимальное соотношение
между сопротивлением нагрузки и минимальным сопро-
тивлением в пределах полосы
гн=2гзМ11н. (1-87)
Из (1-84) и (1-86) находим значение обобщенной рас-
стройки на границе полосы по активному сопротивлению
пгр= 1, п'гр = 0,5. (1-88)
43
we
Контур LC настраивается на среднюю геометрическую
частоту fm; емкость конденсатора настройки определяет-
ся из выражения
C=l/(4n2/2,Jj. (1-89)
С учетом (1-86) для одноконтурной схемы выражение
(1-82) примет вид:
\flfi = 0,5р'1/ (1—0,5р'0 (1-90)
и выражение (1-73)
Д/= лА^т/Гз мин. (1-91)
Сопоставляя (1-91) с (1-55), видим, что одноконтур-
ная схема имеет по сравнению с идеальной схемой на-
стройки в л раз меньшую полосу заграждения.
Пример 1-6. Найти граничные частоты максимальной полосы
заграждения по активной составляющей полного сопротивления
одноконтурного заградителя (рис 1-1,5) при условиях fт ='120 кГц,
Гз.мин = 600 Ом, Г.=0 6 мГ Найти также полосу заграждения по
реактивной составляющей при Хз.мин = 300 Ом
По (1-87) определяем величину сопротивления нагрузки
гн = 2 • 600= 1 200 Ом
1По (1-72) с учетом (1-88) найдем граничные частоты полосы
заграждения по активному сопротивлению
Л.2= (120- 10»р + (-°’1У-о~- 1 120М0’У +
п 0,6 10-3 1
+----у^ОО---- 1202 10е = 122 + 22,6 кГц,
откуда граничные частоты по активной составляющей /та=99,4 кГц,
fza = 144,6 кГц
По отношению х3 МИн/Ги=300/1 200 = 0,25 из графиков на
рис 1 2 найдем иГр = 3,5
По (1-72) рассчитываем граничные частоты по реактивному
сопротивлению Этот расчет дает fip = 63 кГц; /2р=221 кГц.
По (1-89) определяем емкость ’конденсатора настройки
С = 4л2-(120-103)2 0,6-10-’ = 2 935 пФ>
Б. Двухконтурная схема. Двухконтурная схема ши-
рокополосной настройки показана на рис. 1-16,а Эта
схема была в 1940 г. предложена А. Р. Лифшицем [Л 21]
и широко применялась в Советском Союзе, пока не была
вытеснена трехконтурной схемой. Двухконтурная схема
настройки заградителей применяется также за рубежом.
44
Рис 1-16 Схемы широкополосной настройки
заградителей
а — двухконтурная,
б — трехконтурная,
в — четырех-
контурная
Зависимость >r3 = f(u) для двухконтурной схемы имеет
два максимума и один минимум при и —0, Так как при
и = 0 Гв=гв, то сопротивление заградителя на границах
полосы также должно быть равно сопротивлению на-
грузки, т. е.
Гзмин=^н- (1‘92)
Подставляя это условие в (1-69), с учетом Кг = 0 при
i>2 получим:
KWrp—2К2+1=0.
Исследование этого уравнения на максимум показы-
вает, что «гр максимально при Кг=1. Этот максимум
составляет ыГрмакс=1 или с учетом гЗМин=Гн получим
для двухконтурной схемы:
и'гр=1. (1-93)
Подставляя К2=1 в (1-70) и (1-71), получим из (1-69)
следующее выражение для сопротивления заградителя:
(1-94)
Зависимость активной и реактивной составляющих
полного сопротивления заградителя от обобщенной рас-
45
стройки, рассчитанная по (1-94), показана на рис. 1-17
(кривая 2).
Выражения (1-73) и (1-82) с учетом г'ЗМИн=1 и
и'Гр=1 примут вид:
^=2лЦрт/гзтш; (1-95)
Af/fi = p'i/(l-p'i). (1-96)
Расчет элементов схемы настройки производится по
следующим формулам, полученным на основании (1-64) —
Рис 1-17. Зависимость сопротивления заградителя с широкополос-
ной настройкой от обобщенной расстройки
46
(1 67) при /<2=1:
C.^LJr^; г„=Г„ (1-97)
Пример 1-7. Рассчитать двухконтурную схему настройки загра-
дителя для условий Л;=0,6 мГ, /•ЗМин = 600 Ом, /1 = 100 кГц, где
/1 —нижняя граничная частота полосы заграждения по активному
сопротивлению Рассчитать также полосу заграждения по реактив-
ному (полному) сопротивлению, принимая х3мин = 500 Ом
По (1-96) определяем полосу заграждения по активному сопро-
1 явлению Предварительно по (1-80) определяем
г _ 2л 100 1 08 0,6-10-»
Д) = 100 j _’о~^28= 169 кГц;
100+ 169=269 кГц
По (1-74) находим частоту fm настройки контуров
fm = КГО+269 = 164 кГц.
В соответствии с (1-97)
гн=600 Ом.
C2==-°4w~=1667 пФ;
С' = -(2л. 164-103)2 0,6-10-» “ 1 572 пФ;
L* = (2л-164-103)2-1667-10~12 = 5’66 м1 •!
По кривой 2 на рис 1-17,6 при х3/гн=500/600 =0,835 находим
значение обобщенной расстройки на границах полосы заграждения
но реактивному сопротивлению
Игр р = 1,58
По (1-72) определяем граничные частоты полосы заграждения
по реактивному сопротивлению
/ [л 0,6 10-»-1,58(164-10»)2К
(164-10»)2+[-- -------6цр ---------±
л-0,6-10~»-1,58(164 10»)2 „
±-------------60Г1------------(211,3 ±133,3) кГц;
/1=78,0 нГц, /2=Э44,6 кГц
В. Трехконтурная схема. Принципиальная схема за-
градителя с трехконтурной схемой настройки показана
на рис. 1-16,6. Эта схема была предложена М. Бьенхо-
47
фом {Л. 13], однако им не были определены оптимальные
значения коэффициентов. Зависимость входного сопро-
тивления трехконтурной схемы от обобщенной расстрой-
ки в соответствии с (1-68) может быть записана в виде
Д = -------------Ц-----------(1-98)
/« +------------j---
jk2« + ]KtU+ j
Для определения оптимальных параметров схемы на-
стройки была выполнена серия расчетов на ЭВМ по
(1-98). Результаты этих расчетов показаны на рис. 1-18.
По оси ординат отложена величина гзмаа/гл по оси абс-
цисс— величина коэффициента Kz. На рисунке приведе-
на серия кривых при различных г/гр. Пунктиром ограни-
чены зоны, в пределах которых г/гр остается больше ве-
личины, обозначенной па данной пунктирной кривой. Из
рассмотрения кривых видно, что трехконтурная схема
настройки не очень критична к величинам Д2 и К3. Мак;
симальное значение г/гр и соответствующие ему опти-
мальные значения коэффициентов и r'3MW составляют.
г/гр= 1,2182; игр= 1,314,
7(2=1,08; К3=0,65; (1-99)
f з мин=0,927.
На основании (1-69) — (1-71) с учетом (1-99) получим
следующее выражение для сопротивления трехконтурно-
го заградителя:
2з = гн 0,563«2 — 1,15/z4 + 0,493«б_~
0,570 — 0,694«2 + 0,493«* ] „ ,nn,
1U 1 +0,563«2— 1,15«4+,0,493«° ]’
Построенные по (1-100) зависимости активной и ре-
активной составляющих сопротивления заградителя от
обобщенной расстройки приведены на рис. 1-17 (кри-
вые 3).
Формулы (1-73) и (1-82) для определения полосы
заграждения при оптимальных параметрах (1-99) имеют
вид:
Д) = 2,628nAif2m/rH; (1-101)
Д//Л=1,218р/1/(1 — 1,218р\). (1-102)
48
Рис. 1-18 Зависимость г3 минЛн и и'гр от коэффициен-
тов К2 и К3 при трехконтурной схеме широкополосной
настройки.
жштптпппттпг-
Расчет элементов производится по формулам
(1-64) —(1-67)
С2 = £1/(1,08г2н); L3 = Li/0,65;
Гн=г3МИн/0,927; L2= 1/(©2тСг)', С3 = 1/((о2т£з). (1-103)
Пример 1-8. Рассчитать трехконтурную схему настройки загра-
дителя для условий примера 1-7, т е. Xf=0,6 мГ, мин=600 Ом,
/1 ='100 кГц, х3 мин = 500 Ом, р'=0,628.
По (1-102) определяем полосу заграждения по активному со-
противлению
1,218 0,628
А/ = 100-103 j __ f<2jg 0-^28=325 кГц;
/2= 100 + 325=425 кГц.
По (1-74) находим частоту настройки контуров
fm =-/100-425 = 206 кГц.
По (1-103) определяем величины элементов схемы настройки
600 Л „ 0,6-10-’
гв— 0 927 647 0м; С2 — gg g^y2 •— 1326 пФ;
= (2т: • 206 10») М 326 О 0 - = ° ’45 мГ;
L, = 0,92 мГ;
1
С‘~~ (2jr.206.10’)2 0,92-10-’ ~650 пф;
Cl = (2jt-206-10’)MV5 10-’ ==995 пф-
По кривой 13 на рис. 1-17, б при %3/гн = 0,773 находим
игР= 1,90.
По (1-72) определяем граничные частоты попосы заграждения по
реактивному сопротивлению
, Га [ я-0,6.10-М,9 (206-Ю’)212
Ь= 1/ (206-10’)2 + ---------------64Г-------
jt.0,6-10-M,9 (206-10’)2
±-----------14Г---------—= 312,8 + 234,8 кГц;
f, .= 78,0 кГц; /2 = 547,6 кГц.
50
лпппмптпт
Как уже отмечалось, у заградителя с многоконтурны-
ми элементами настройки при отклонении от номиналь-
ного значения величины одного или нескольких элемен-
тов схемы может произойти существенное изменение фор-
мы частотной характеристики сопротивления. Вследствие
этого изменяются границы частотных диапазонов и в не-
которых участках в пределах рабочего диапазона сопро-
тивление может стать меньше допустимой величины
73 МИН'
Для уменьшения влияния разброса значений емкостей
конденсаторов и индуктивностей катушек на в. ч. пара-
метры заградителя в элементах настройки, разработан-
ных в последние годы (например, элемент настройки
типа ЭН-0,6М), предусмотрена возможность регулировки
величин индуктивностей схемы настройки с помощью
перемещаемого ферритового сердечника. Благодаря это-
му можно обеспечить настройку всех контуров схемы на
одну частоту fm при всех возможных отклонениях от но-
минального значения емкостей и индуктивностей, если
эти отклонения лежат в пределах технологических допу-
сков.
При условии настройки всех контуров схемы на одну
частоту возможные изменения частотной характеристики
заградителя при отклонении величины его элементов от
номинального значения можно рассчитать с помощью
графиков на рис. 1-18
Пример 1-9. Заградитель с трехконтурной схемой настройки
рассчитан в примере 1 8 на работу с силовой катушкой, имеющей
индуктивность Z.i=0,6 мГ Определить, как изменяются 1раничиые
частоты полосы заграждения и чему будет равно минимальное со-
противление в пределах полосы, если силовая катушка имеет
индуктивность на 5% меньше номинального значения
Находим новые значения коэффициентов К*г и K*:i на основа-
нии формул (1-63), (1-62)
L*
К*2 =----Г= 771 ^2 = °-95 • 1,08 = 1,026,
С2гн 1
£*, L,
К*, = 0,95-Ц-= 0,95 /(з = 0,95'0,65=0,617.
По графикам на рис. 1-18 находим З'мин ~ 0,915;
1,213
«,гр= 1,213; «гР—0 915 БЗЗ.
Находим минимальное сопротивление в пределах полосы
Гз мин=0,915 • 647=592 Ом.
4*
Определяем новую частоту настройки контуров
« J _ - -
2л VY’A 2лКо,95А1С1 /0,95
206 103
К6Т95
По (1-72) определяем новые значения граничных частот
= ,о,.+
103)2
л 0,95 0,6 10~3-1,33
+ 647 (211,5
Ю3)2 = 268 ± 165 кГц;
ft=103 кГц, Ь=433 кГц
При уменьшении индуктивности силовой катушки на 5% поло-
са заграждения несколько возросла, но минимальная величина со-
противления заграждения уменьшилась с 600 до 592 Ом.
Пример 1-10. В заградителе примера 1-8 емкость конденсатора
третьего контура оказалась на 5% меньше номинальной Опреде-
лить Гз МИн и новые значения граничных частот полосы загражде-
ния по активному сопротивлению
Определяем новые значения коэффициентов В этом случае ча-
стоты настройки контуров остаются без изменений. Изменяется
только коэффициент Л'з, так как при уменьшении емкости С3 иа
5% на столько же необходимо увеличить индуктивность катушки
L3 (с помощью подстраивающего устройства этой катушки). При
К*3 = ^г= ^/(1, 05-L,) = Кз/1,05 = 0,65/1,05 = 0,62.
Коэффициент Кг остается без изменений
По графикам на рис 1-18 при К2= 1,08 и К3=0,62 находим
Гз mhh/z’h^0,942; и'Гр= 1,215
При этом «гр = 1,285,
fз мин=647 • 0 942=610 Ом
По (1-72) определяем новые значения граничных частот
Г л-0,6-10“а-1 285 (206-10s)2 12
(206-10з)2+[-------------±
л 0,6 10-3 1,285 (206 10а)2
647
= 260 + 159 кГц;
/1 = 101 кГц; /г=419 кГц
Уменьшение емкости С3 привело к незначительному уменьше-
нию полосы заграждения
52
Г. Четырехконтурная схема. Четырехконтурная схема
настройки приведена на рис. 1-16,в. После выполнения
серии расчетов на ЭВМ были получены следующие зна-
чения коэффициентов схемы, при которых все минимумы
кривой r3MiI3=f(u) равны между собой и равны сопро-
тивлению нагрузки:
#2=1,21; #3=1,00, Я4=0,50; (1-104)
п'гр = игр= 1,287; (1-105)
Гзмин=Гн- (1-106)
Зависимость сопротивления заградителя от обобщен-
ной расстройки, полученная из (1-69), с учетом (1-104)
имеет вид-
7 _ ( 1 — /« (0,290« + 0,755и2 — 0,907«4 + 0,367««) 1
Га | 1 — 0,420«2+1,25и4—l,21us + 0,367«8 f (ь1и/)
Зависимость Z3 = f(u), построенная по (1-107), при-
ведена на рис 1-17 (кривые 4).
Полоса заграждения по активному сопротивлению
определяется по формулам
2,574^^3.^; (1-108)
Af/jy = 1,287р'/(1 - 1,287/). (1-109)
Расчет элементов производится по формулам
С2 = #/(1,21г2); L3 = Lt; С4 = LJ(0,5r2); L2 =
. = V(<C2); С3 = 1/(<Л,); L4= С. =
= 1/(“Л)- (1-1Ю)
Пример 1-11. Рассчитать четырехконтурную схему настройки
для условий примера 1-7, т е Za = 0,6 мГ, мин = 600 Ом;
/1=100 кГц; х3 миН = 500 Ом.
По (1-109) определяем полосу заграждения по активному со-
противлению
р'=0,628,
, 1,287 0,628 „ „
Д/~ 100 J _ 1>287 о,628 = 421 кГц’
/2=100+421=521 кГц.
По (1-74) находим частоту настройки контуров
fm = К100-521 = 228 кГц.
53
По (1-106), (1-110) определяем величины элементов схемы на-
стройки
°.6 10-»
гв — 600 Ом; С2 = । 2[ 6002 1 п<^’
0,6 Ю-»
Ci~ 0,5 6002 —3 333 пФ,
С' ="“ (2л 2287f02)2“0^T0“’”= 813 п$:
^2 = (2л-228 Г03)а • 1Г37Т10-6а= °.'35 мГ,
Сз — (2л-228 108)'--0,'б.'102Т = 813 пФ; ^з = ^1 = 0,6мГ;
1 _
Li~ (2л 228 102)2 3 333-10-12 0,146 мГ.
500
По кривой 4 на рис. 1-17, б при х3'гн = д^= 0,833 находим
цгР = 1,80.
По (1-72) определяем граничные частоты полосы заграждения по
реактивному сопротивлению
/ Гл 0,6 10^ 1,8 (228 102)2 I2
2 = у <228 103)2 + Н-обо™---------LJ ±
f, = 78 кГц, [2 = 666 кГц.
Результаты анализа схем широкополосной настройки
приведены в табл 1-1.
Таблица 1-1
Параметры широкополосных схем настройки при различном
числе контуров
Число контуров Значения коэффициентов _ЬДИН “'гр “гР
/<2 Кз 1
1 0,00 0,00 0,00 0,5 0,5 1,0
2 1,00 0,00 0,00 1,0 1,0 1,0
3 1,08 0,65 0,00 0,927 1,2182 1,314
4 1,21 1,00 0,50 1,0 1,287 1,287
54
Для сопоставления характеристик заграждения раз-
личных схем настройки на рис. 1-19 приведены зависи-
мости относительной полосы заграждения Af/fi от пара-
метра р/1 = 2л/1Д1/г3мин- Кривая 1 соответствует однокон-
турной схеме на рис. 1-1,6 и рассчитана по формуле
(1-90). Кривые 1а и 16 соответствуют схеме притуплен-
Рис 1-19 Сопоставление различных схем
широкополосной настройки заградителей
ной одночастотной настройки (см. рис 1-1,в)—кривая
1а—при расчете по первому методу, кривая 16—по второ-
му (см. § 1-3). Кривые 2,3п4 соответствуют двух-, трех -
и четырехконтурным схемам настройки соответственно.
Кривая с индексом оо определяет теоретический предел
ширины полосы заграждения при неограниченном возра-
стании числа контуров схемы настройки. Из графиков
на рис. 1-19 видно, что с увеличением числа контуров
55
существенно возрастает полоса заграждения. Разница
в ширине полосы заграждения при различных схемах
увеличивается с увеличением р'ь 1. е. с увеличением
индуктивности силовой катушки и нижней граничной ча-
стоты.
1-7. ШИРОКОПОЛОСНАЯ НАСТРОЙКА ПО СХЕМЕ ФИЛЬТРА
ВЕРХНИХ ЧАСТОТ
Из выражения (1-82) следует, что при
«'грр'1=1 (1-111)
полоса заграждения становится бесконечно большой при
конечном значении нижней граничной частоты. Это озна-
чает, что вторая граничная частота fz и частота настрой-
ки контуров fm стремятся к бесконечности и полосовой
фильтр превращается в фильтр верхних частот. Как сле-
дует из формул (1-64) — (1-67), определяющих величины
Рис. 1-20. Схема заградителя в виде фильтра
верхних частот
элементов схемы полосового фильтра, при fm—>оо емко-
сти параллельных контуров и индуктивности последова-
тельных контуров стремятся к нулю, а индуктивности
параллельных и емкости последовательных контуров
остаются такими же, как и для схемы полосового филь-
тра. Из этого следует, что оптимальные значения коэффи-
циентов в схеме фильтра верхних частот такие же, как
и в схеме полосового фильтра.
Схемы заградителя в виде фильтра верхних частот
с различным числом элементов показаны на рис. 1-20.
Граничная частота полосы заграждения определяется
из (1-111), а именно
frp — Гз мин/ (2лГ11/гр) •
(1-И2)
56
При прочих равных условиях значение нижней гра-
ничной частоты тем меньше, чем большее число элемен-
тов содержит схема настройки.
Выражение для обобщенной расстройки для случая
фильтра верхних частот находится по (1-59) при а>т—>
•—>-оо, а именно
п = -гн/(2лАА0. (1-113)
С учетом (1-И2) и (1-81) получим из (1-113) выраже-
ние, связывающее текущую величину обобщенной рас-
стройки и ее значение на граничной частоте:
« = —«грЛр (1-114)
где т]=/77гр — относительная частота.
Подставляя (1-114) в (1-69), получим зависимость
сопротивления заградителя от относительной частоты
+ i ддг IM6 + Ь2«?р^4 + + М5гр]
Z3 = ra --------------------------------------. (1-115)
Д + + «2«грЛ4 + + ^4«гр
Выражение (1-115) справедливо для схемы с любым
числом элементов до и = 4. Коэффициенты аг и Ьг опре-
деляются через коэффициенты ТС по (1-70) и (1-71).
С учетом оптимальных значений коэффициентов и зна-
чений нгр, приведенных в табл. 1-1, а также соотношений
(1-64) — (1-67) получим следующие выражения для рас-
чета заградителей со схемой настройки в виде фильтра
верхних частот.
Для двухэлементной схемы (рис. 1-20,а)
23=Гн('П4 + /'П)/(,П4—Ц2+О; (1-116)
£нД7Дз мин! С2 = Lt/гв; I (1-П7)
/гр == ^3 мин/(2,я£1), |
Эта схема, как наиболее простая, находит широкое
применение в практике
Для трехэлементной схемы (рис. 1-21,6)
0,747
71’ + /-^-[т14-2,08^2+ 2,55]
23 = Гн +66т)4 —"37387т]2 + 2,492 ’ (1 ‘118)
Гп-Гз мий/0,927;
• С2 = Д/( 1,08г2); Л3 = Д/О,65;
ГтР = г3.мйн/(2,43611Д). '(1-119)
57
Для четырехэлементной схемы (рис. 1-21,в)
1,287
т184-/-^7-[0,290т)’4- 1,250т)4 — 2,488г)2 + 1,663]
7 — г ____________________________________________________•
3 'н 7)8 __ 0,696т)6-|-3,438т]4 — 5,496т]2 + 2,754 ’
(1-120)
гн = г3мин; С3 = Д/(1,21/); = С4 = 2Д//; |
Др = 73 мии/(2,5741тЛ1). J
(1-121)
На рис. 1-21 показаны зависимости активной и реак-
тивной составляющих полного сопротивления заградите-
ля от относительной частоты, рассчитанные по (1-П6),
Рис 1-21 Зависимость сопротивления заградителя по схеме филь-
тра верхних частот от относительной частоты
— —-----для реактивной составляющей,-------для активной составляющей,
2 — двухэлементная схема; 3 — трехэлементная, 4 — чегырехэлеменгная
(1-П8), (1-120). Из сопоставления (1-П7) с (1-Н9) и
(1-121) видно, что по сравнению с обычной двухэлемент-
ной схемой трех- и четырехэлементные схемы позволяют
при прочих равных условиях получить более низкую гра-
ничную частоту — на 21,8 и 28,7% соответственно.
Пример 1-12. Рассчитать заградитель по схеме фильтра верхних
частот при Li = l,2 мГ, г3 ЫПи=б00 Ом при использовании двух-,
58
МИГ
трех- и четырехэлементных схем и построить зависимости активной
составляющей полного сопротивления от частоты для каждой из
схем.
Определяем значение граничной частоты и величины элементов
для двухэлементной схемы
600 „ 1,2 IO-3
= 2тс1,2 Ю-з —79,5 кГц, Сг~ 6002 ЗЗЗЗпФ,
г„ = 600 Ом
Аналогично производим расчет для двух других схем. Резуль-
таты расчетов приведены ниже
Число
элементов
2 79,5 600
3 65,4 647
4 61,9 600
с2, I з, С„
пФ мГ пФ
3 333 — —
2 670 0,78 —
2 760 1,20 6 670
Рис 1-22 Частотные характеристики заградителя с L=
= 1,2 мГ при настройке по схеме фильтра верхних ча-
стот.
2 — двухэлементная схема, 3 — трехэлементная; 4 — четырехэле
схеме 1] = 50/65,4=0,765 По кривой 3 на рис 1-21, находим г3/гн =
= 0,17, откуда г3=645 • 0,17= 110 Ом Таким же образом были рас-
считаны искомые зависимости для трех схем настройки Эти зави-
симости приведены на рис 1-22.
59
1-8. ВЛИЯНИЕ ЗАЩИТНОЙ КАТУШКИ
НА ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЗАГРАДИТЕЛЯ
В гл. 2 показано, что для защиты конденсаторов элемен-
та настройки от перенапряжений между силовой катуш-
кой и схемой настройки включается дополнительная за-
щитная катушка Ьд небольшой индуктивности
(рис. 1-23,а). Введение в схему заградителя защитной
катушки несколько ухудшает его в ч. характеристики.
Для оценки влияния защитной катушки на параметры
заградителя рассмотрим схему на рис. 1-23,6. На схеме
Рис 1-23. Включение дополнительной катушки для за-
щиты схемы настройки от перенапряжений.
Z33— сопротивление заградителя при наличии защитной
катушки; Z'BX — входное сопротивление схемы загради-
теля, у которой
Ц=Ь+ЬД, (1-122)
где L — индуктивность силовой катушки; Ья—индуктив-
ность защитной катушки; Z — входное сопротивление
схемы настройки.
Обозначим сопротивление заградителя при отсутст-
вии защитной катушки (Ад=0) через Z3.
Величина сопротивления заградителя при любой схе-
ме настройки прямо пропорциональна величине индук-
тивности. Поэтому
Z'sx=Z3(L+tLz}IL. (1-123)
Для сопротивления заградителя с учетом защитной
катушки можно записать выражение
Z33 = Zl(Zs-1-Z)/(Zi,+Zs-|-Z), (1-124)
где ZL = jti)L и ZA=ja>LA—сопротивления силовой и за-
щитной катушек.
Учитывая, что
после преобразования (1-124) получим:
Второе слагаемое в (1-125) сказывается только на
реактивной составляющей сопротивления заградителя.
Кроме того, оно мало по абсолютной величине ввиду
малости индуктивности Ад. Поэтому этим слагаемым
можно пренебречь и записать (1-125) в виде
4э=АТ+\ • (1-125а)
Из (1-125а) следует, что введение в схему загради-
теля защитной катушки оказывает на его параметры
такое же действие, как некоторое уменьшение индуктив-
ности силовой катушки. Эквивалентная величина индук-
тивности силовой катушки определяется выражением
А3 = £'ГДд • (1-126)
При расчете частотной характеристики, граничных
частот и полосы заграждения заградителя с защитной
катушкой во всех формулах вместо Li нужно брать Лэ,
определяемую по (1-126). Во всех формулах для расчета
элементов схемы настройки величина Li определяется по
(1-122), т. е. берется равной сумме индуктивностей сило-
вой и защитной катушек.
Сопротивление нагрузки в схемах полосовой настрой-
ки определяется из выражения
Гн’==Г|Щ5н__^+Ь_) (1-127)
Г З.МИН L
где г'змш^Гзмин/гн (определяется по табл. 1-1 )
Пример 1-13. Рассчитать заградитель примера 1-1 при наличии
в элементе настройки защитной катушки Лд=20 мкГ. Данные-
7=0,25 мГ, <2=100, fo —100 кГц, Гзмин^бОО Ом, Хзмии~570 Ом
По (1-10) определяем величину резонансного сопротивления,
подставляя в формулу вместо L величину Гэ, определяемую по
(1-126)
0,25
Ла = 0,25 0,25 + 0,02 - 0,232 мГ;
Z0=2it • 100 • 103 • 0,232 • 10-3 • 100= 14,6 кОм
61
По (1-19) находим полосу заграждения по полному сопротив-
лению
Д/П = 2п (100 10’)’^7= 25,6 кГц.
По (1-18) находим полосу по активному сопротивлению
, _ 2к (100 103)2 0,232 10-* -I/- 14,6 10» _ , =4R0Qr„
,а ГО 10«‘ Г 600
Определяем емкость конденсатора настройки При этом индук-
тивность определяется по (1-122)
С = = (йПосГТо3)’ (0,25 + 0,б2П0г‘’=9 391 пФ’
Пример 1-14. Рассчитать заградитель примера 1-8 с учетом за-
щитной катушки Лд=20 мкГ Данные Г=0,6 мГ, гЗМин = 600 Ом,
Л=100 кГц, х3 мнн=(500 Ом, схема настройки полосовая трехкон-
турная
По (1-80) с учетом (1-126) определяем параметр р':
0,6
100 Ю*-0,6 (j ^-o.og-.lO-»
По (1-102) определяем полосу заградителя по активному сопро-
тивлению
1,218.0,608 _
Д/а= 100 10’ j _ 1>218 0;608 284 кГц;
Д>= 100+284=384 кГц
По (1-74) определяем частоту настройки контуров
К100-384= 196 кГц
По (1-103) и (1-127) с учетом (1-122) рассчитываем величины
элементов схемы настройки
0 62-10’
Шббэг= 1 283 пФ-
- (2п 196-10’)’ 1283 10-12 °’513 мГ’
?з ~ (2тг 196 10’)2 0,955 10-’ 682 пФ’
(2я 196 10’)’ 0,62-10-’ 1065 Пф>
По кривой 3 на рис '1-17, б при x5rH = ggg^ 0,747 находим
игР= 1,92
По (1-72) с учетом (1-126) определяем граничные частоты по-
лосы заграждения по реактивному сопротивлению
п 0,58 10-з 1,92(196 10»)г
669
, л-0,58 Ю-з 1,92 (196 103)2
+------------ggg-----------= 281 +201 кГц,
fi-80 кГц, fa=482 кГц
1-9. ЗАГРАДИТЕЛЬ В ВИДЕ ПЕТЛИ
Б И Застелло [Л 34, 35] предложил использовать в качестве в ч.
заградителя петлю, образованную из отрезка линейного провода
рабочей фазы линии электропередачи и дополнительного провода,
подвешенного параллельно первому, как показано на рис 1-24
Практически дополнительный провод может подвешиваться на уча-
стке от портала до первой опоры данной линии Конденсатор связи
устанавливается в этом случае у первой опоры.
Для настройки полученной петли на заданную частоту предус-
матривается конденсатор настройки С
Расчет входного сопротивления петли может быть выполнен
и.। основе теории двухпроводной линии ]Л 10] с учетом двух вол-
новых каналов — «два провода — земля» и «провод — провод»
В общем случае входное сопротивление петчи со стороны ли-
пни выражается формулой [Л 36]
2ZB (0) th у(ф)1 th Y(„)/ + х (th у(ф)/ + q th Wl) ,, ,OQ.
(ф) 4ZBte)th Х(ф)/ + 2х ’ (1 ’128)
iде Zb($) и ZB(o) — волновые сопротивления междуфазной и земля-
ной волн на один провод двухпроводной петли, у<ф) и у<о> — посто-
янные передачи этих волн; I — длина петли, <7=ZS(o)/Zb($); х—
~\ЦаС; С — емкость конденсатора настройки петли.
Если конденсатор настройки петли закорочен (х = 0), то
ZBX=O,5ZB(o)thY(o)/ (1-129)
63
Если петля разомкнута (х=оо), то
2вх=0,5/в(ф)(1Иу(ф)/ + <71Ь Y(o)O (1-130)
Для петель небольшой длины (/<^0,25Х) при пренебрежении
потерями («(<>)/= а(ф)/=0) расчетные формулы для петли коротко-
замкнутой
/вх=О,5/<в//,(о)=О)5/<а/(/,ц+Л11;,); (1-131)
разомкнутой
2вх=0,5/й>11(£(о)+£(ф))=/<в(£1ь (1-132)
где Е(о), Е(ф), Lti и (И12 — индуктивности и взаимоиндуктивность
на единицу длины двухпроводной линии
Пример 1-15. Рассчитать величину заграждающего сопротивле-
ния петли со следующими параметрами длина 55 м, расстояние меж-
ду проводами 0,75 м, провод АС-120, высота подвеса 10 м, удельное
сопротивление земли р3=Ю0 Ом • м
С помощью конденсатора £=3 860 пф петля настроена на час-
тоту 235 кГц
Расчеты параметров петли для этой частоты дали следующие
результаты
2в(о)=700 Ом, Р(о;=5,15 рад/км; а(О)=0,142 Нп/км;
2В(ф)=276 Ом; р(ф)=4,9 рад/км; а<ф)=0,00615 Нп/км,
9=ZB(0)/ZB(4) = 2,54, *=1//cdC=—/151 Ом
По формуле (1-128) ZBX=2 820—/ 4890, [ZBX|=5 650 Ом
Измерения петли дали значение |Z| около 6 000 Ом
Приближенный расчет входного сопротивления пегли на часто-
тах, достаточно далеких от резонансной, можно выполнять по фор-
7 ______, * (i(o) + Йф)) —2о>/Г(0)Е(ф)
---------• (1-133)
В формуле (1-33) х=1/а>С в омах, I — в метрах, До) и — в
генри на метр.
Для данного примера Е(0)=2 • 438 • 10 е Г/м, Е(ф)=0,922 • 10-6
Г/м, для частоты 250 кГц, отстоящей на 15 кГц от резонансной,
х=140 Ом
ZBX =—/ • 1 070 Ом (измеренная величина равна 1200 Ом).
1-10. ПЕРЕНОСНЫЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ ЗАГРАДИТЕЛИ1
Переносные заземляющие заградители применяются при
ремонтных работах на линиях электропередачи, для того
чтобы защитные заземления не прерывали в ч. связь.
По правилам безопасности защитные заземления на-
кладываются на все три фазы по обе стороны от места
работ. Этим замыкаются пути как междуфазных, так и
земляной волн. Включение в цепь заземления хотя бы
1 Параграф яаписац совместно с Я Л Быховским.
64
в одной из фаз заградителя, представляющего достаточ-
ное сопротивление для токов высокой частоты, позволяет
уменьшить затухание, вносимое защитными заземления-
ми, до таких величин, при которых в. ч. каналы связи
сохраняют работоспособность На линиях небольшой
протяженности или многократно транспонированных за-
градители должны включаться в цепи заземления рабо-
чей фазы канала в. ч связи. На линиях большой протя-
женности с горизонтальным расположением проводов
заградители должны включаться в цепи заземления
средней фазы.
По методу, изложенному в [Л. 37], можно получить
следующее выражение для затухания, вносимого в канал
связи при заземлении рабочей (или средней) фазы через
заземляющий заградитель с реактивным сопротивлени-
ем х} при глухом заземлении двух других фаз
a = 20Ig <l+A^L>+ioig
\ Лв(о) /
(1-134)
где 7В(ф) — волновое сопротивление для междуфазовых
волн, Zr,(o) — то же для земляной волны.
Первое слагаемое (1-134) определяет затухание, обу-
словленное заземлением двух нерабочих фаз, второе —
шунтированием рабочей фазы реактивным сопротивле-
нием заградителя. Приняв значения величин 7В(ф)=
= 375 Ом и ZB(o)=6OO Ом, а также учитывая, что обычно
заземление накладывается в двух точках справа и слева
от места производства работ, из (1-134) получим, дБ:
a = 2,3 + 10]g>[l + (430/x3)2]
(1-135)
Отключение линии на ремонт приводит к уменьшению
уровня помех в среднем на 26 дБ При исправно рабо-
тающей системе автоматической регулировки уровня на
такую же величину может возрасти затухание канала
без ущерба для качества связи. Если работы ведутся
в двух пунктах, то накладывается четыре защитных за-
земления. В этом случае каждое из заземлений может
внести затухание по 13 дБ При этом из (1-135) получим
х3= 115 Ом. Такое сопротивление на нижней граничной
5—367 65
частоте 40 кГц обеспечивается индуктивностью L —
= 0,46 мГ. Сопротивление индуктивности 0,46 мГ на про-
мышленной частоте 50 Гц равно 0,15 Ом, а так как токи,
наводимые на отключенных линиях, не превышают еди-
ниц ампер на одноцепных и 20—25 А на двухцепных,
то падение напряжения промышленной частоты на пере-
носном заградителе в нормальных условиях не превыша-
ет единиц вольт.
При коротких замыканиях, которые могут возникнуть
при ошибочном включении ремонтируемой линии или при
ее случайном соединении в местах пересечений с линией,
находящейся под напряжением, падение напряжения от
тока к. з. на индуктивности 0,46 мГ составит несколько
киловольт, т е. будет гораздо больше допустимого по
правилам безопасности (150 В), даже если переносный
заградитель выдержит такой ток.
Для решения задачи создания переносного загради-
теля, удовлетворяющего требованиям безопасности при
коротких замыканиях, было предложено два способа.
Первый способ основан на применении мощного раз-
рядника низкого напряжения, шунтирующего катушку
заградителя, которая рассчитана на токи наводок, не
превышающие 4 А. Заградители такого типа выпускались
до 1960 г. под маркой ПЗ-6 Мощный разрядник загради-
теля ПЗ-6 состоял из купроксных шайб, включенных па-
раллельно катушке по схеме ограничителя напряжения.
Такой разрядник пробивался при 100—200 В. От тока
к. з разрядник сваривался и закорачивал заградитель
При этом он выдерживал ТКЗ до 6 кА в течение 2 с.
Однако исследования показали, что купроксный раз-
рядник в некоторых случаях не сваривался и возникала
электрическая дуга. В связи с этим было решено исполь-
зовать другой способ, заключающийся в том, что пере-
носный заградитель изготавливается из нескольких вит-
ков медной шины большого сечения, намотанных на
замкнутый стальной сердечник, насыщающийся при
больших токах.
В настоящее время по этому принципу разработан и внедряет-
ся в серийное производство переносный заградитель типа ПЗ-10
Полное сопротивление заградителя составляет около 250 Ом на
40 кГц и около 640 Ом на 500 кГц, масса около 20 кг Индуктив-
ность для токов промышленной частоты, меньших 1 А, не менее
7 мГ; благодаря насыщению сердечника индуктивность с увеличе-
нием тока уменьшается до 1 мГ при 35 А и до 0 023 мГ при 10 кА.
Падение напряжения на ПЗ-10 от тока 10 кА около 70 В,
66
глава Вторая
ЗАЩИТА ЭЛЕМЕНТОВ НАСТРОЙКИ
ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
2-1. УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЗАГРАДИТЕЛЕЙ И СХЕМЫ ЗАЩИТЫ
ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ
Из всех элементов канала в. ч. связи по линиям электро-
передачи в. ч. заградитель и конденсатор связи являются
элементами оборудования высокого напряжения. Любая
ревизия заградителя связана с необходимостью отключе-
ния ВЛ, что в ряде случаев сопряжено с большими труд-
ностями. Поэтому вопрос об эксплуатационной надежно-
сти заградителей имеет большое значение. В настоящее
время во многих энергосистемах плановые ревизии за-
градителей производятся один раз в три года, причем
срок между ревизиями желательно еще увеличить.
Эксплуатационная надежность заградителей в основ-
ном определяется эффективностью устройств защиты от
перенапряжений как силовой катушки, так и, главным
образом, конденсаторов элемента настройки. Большое
значение имеет также надежность самих средств защиты,
так как при повреждении защитных разрядников загра-
дитель выходит из строя.
Высокочастотный заградитель подвергается воздейст-
вию электрических волн, возникающих в электросети.
Электрические волны напряжения и тока возникают от
наведенных атмосферных зарядов, при коммутационных
переключениях, коротких замыканиях, ударах молнии.
Наиболее интенсивные перенапряжения имеют место
при к. з. и ударах молнии в линейные провода, тросы
и опоры. В месте удара молнии или в месте к. з. проис-
ходит резкое, практически мгновенное, изменение напря-
жения в одном или нескольких фазных проводах. Это
вызывает появление волны напряжения с крутым фрон-
том, которая распространяется в обе стороны от места
повреждения. Подходя к шинам подстанции, волна попа-
дает на заградитель и шины подстанции (рис. 2-1,а). На-
пряжение волны распределяется между заградителем и
входным сопротивлением шин подстанции Z2. На круп-
ных подстанциях входное сопротивление шин может быть
много меньше сопротивления заградителя, вследствие
чего почти все напряжение волны прикладывается к за-
5* 67
нШШПП»
градителю. Если волна приходит с шин подстанций
(рис 2-1,6), как это происходит, например, при к з. на
шинах или соседних линиях, то напряжение этой волны
распределяется между заградителем и входным сопро-
тивлением линии. При рассмотрении процессов на фрон-
те волны входное сопротивление цепи фазный провод —
земля можно считать чисто активным. Для большинства
линий электропередачи это сопротивление близко
к 400 Ом Максимальное напряжение волны в линии
Рис. 2-1 Схема воздействия волн перенапряжения
на заградитель
а — волна приАэдит с линии б — волна приходит с шин
определяется классом изоляции линии и может л 3—5
раз превосходить фазное напряжение промышленной
частоты [Л. 22].
Для защиты конденсаторов настройки и силовой ка-
тушки заградителя параллельно катушке включается
разрядник. Разрядник должен быть обязательно вентиль-
ного типа, т. е иметь последовательно с искровым про-
межутком нелинейное (вилитовое) сопротивление. Если
нелинейного сопротивления нет, то при к. з. на линии
после пробоя искрового промежутка (от прошедшей вол-
ны напряжения) весь ток к. з. пойдет через разрядник
и последний разрушится. При этом заградитель выйдет
из строя, так как окажется закороченным (см. § 2-3)
Поскольку разрядник срабатывает при напряжении,
значительно меньшем максимального напряжения па-
дающей волны, то для проблемы защиты заградителей
интерес представляют лишь процессы, происходящие на
фронте волны. Напряжение на фронте волны можно
приближенно рассматривать как линейную функцию
времени, т. е.
e—iat, (2 1)
где а — крутизна фронта волны у основания импульса.
68
ппшитяттг
Пробивное напряжение искрового промежутка раз-
рядника должно быть значительно меньше пробивного
напряжения конденсаторов, включенных параллельно
силовой катушке, иначе при воздействии на заградитель
волны перенапряжения с очень крутым фронтом конден-
саторы могут пробиться раньше разрядника. Это объяс-
няется разным характером вольт-секундных характери-
стик разрядника и конденсаторов настройки.
Вольт-секундной характеристикой искрового проме-
жутка называется зависимость пробивного напряжения
от предразрядного времени, т е. времени, за которое
напряжение на промежутке наросло от нуля до значения
данного пробивного напряжения. Чем быстрее нарастает
напряжение на искровом промежутке, тем при большем
напряжении происходит пробой этого промежутка. При
предразрядпом времени меньше 0,1 мкс пробивное на-
пряжение может в несколько раз превосходить номиналь-
ное, т. е. измеренное при медленном подъеме напряже-
ние. Отношение пробивного напряжения при малом
предразрядпом времени к пробивному напряжению при
медленном подъеме напряжения (на постоянном токе)
называется коэффициентом импульса. Коэффициент им-
пульса промежутка тем меньше, чем более равномерно
в нем электрическое поле. Поскольку поверхность пла-
стин конденсатора значительно больше, чем у искрового
промежутка разрядника, то коэффициент импульса
у конденсаторов может быть значительно меньше, чем
у искрового промежутка разрядника
Примерный вид вольт-секундных характеристик
искрового промежутка разрядника и конденсатора пока-
зан на рис 2-2. При большом предразрядном времени
пробивное напряжение конденсаторов больше пробивно-
го напряжения разрядника. При уменьшении предразряд-
ного времени пробивное напряжение разрядника растет
быстрее, чем у конденсатора. При предразрядном време-
ни /предр, меньшем некоторой величины U, пробивное на-
пряжение конденсатора становится меньше, чем у раз-
рядника. Поэтому при воздействии на заградитель вол-
ны перенапряжения с крутым фронтом конденсатор
может пробиться, хотя его номинальное пробивное на-
пряжение в несколько раз больше, чем у защитного
разрядника.
Сказанное справедливо для одиночного искрового
промежутка и для конденсаторов, у которых нет после-
69
довательного соединения конденсаторных пакетов. В раз-
рядниках на большие пробивные напряжения применяет-
ся последовательное соединение искровых промежутков.
При этом распределение напряжения импульсной волны
Рис 2-2 Зависимость пробивного напря-
жения от предразрядного времени
1 — для разрядника, 2 — для конденсаторов
настройки
по отдельным промежуткам получается неравномерным.
Этим достигается каскадный пробой искровых проме-
жутков, что приводит к снижению коэффициента импуль-
са разрядника в целом. При некоторых значениях пред-
а)
Рис 2 3 Схемы защиты
а — с одним разрядником,
ками
элементов настройки
б —с двумя разрядни-
разрядного времени коэффициент импульса может даже
стать меньше единицы, что существенно повышает за-
щитные свойства разрядников. Однако для защиты эле-
ментов настройки применяются разрядники со сравни-
тельно низким пробивным напряжением, т. е. с малым
70
;mnnninm»imr
количеством искровых промежутков, соединенных после-
довательно.
У конденсатора, образованного из последовательного
соединения конденсаторных пакетов, при некоторых
значениях предразрядного времени коэффициент им-
пульса также может оказаться меньше единицы. По этой
причине применение таких конденсаторов в элементах
настройки нежелательно. Для уверенной защиты конден-
саторов необходимо принять меры к задержке роста
напряжения на конденсаторе до тех пор, пока сработает
защитный разрядник. Для этой цели последовательно
с конденсатором настройки включается добавочная за-
щитная катушка Ад, как показано на рис. 2-3,а.
2-2. АНАЛИЗ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА КОНДЕНСАТОРЕ,
ВКЛЮЧЕННОМ ПАРАЛЛЕЛЬНО СИЛОВОЙ КАТУШКЕ
Эквивалентная схема для анализа перенапряжений на
конденсаторе настройки показана на рис. 2-4,а. Сопро-
тивление гг представляет собой эквивалентное внутрен-
нее сопротивление источника импульсной волны. Величи-
на этого сопротивления зависит от того, чем вызвана
пришедшая волна перенапряжения. При грозовом пере-
напряжении волна набегает на заградитель с линии,
поэтому внутренним сопротивлением источника этой
волны можно считать входное сопротивление системы
фазный провод — земля, т. е. гг = гл=400 Ом. При внеш-
нем к. з. импульсная волна, пройдя заградитель, рас-
пространяется по линии. В этом случае внутреннее со-
противление источника этой волны определяется сопро-
тивлением и емкостью подстанции на фазу (гст и Сст),
и это сопротивление может быть очень малым. Однако
последовательно с заградителем включена линия со
входным сопротивлением гл=2вх.п. Относя это сопротив-
ление к источнику, можно считать, что величина гг при
внешних к. з не может быть меньше гл-
При к. з. на данной линии в непосредственной близо-
сти от заградителя внутренним сопротивлением источни-
ка импульсной волны будет только сопротивление в ме-
сте к. з., которое может оказаться значительно меньше
гл. Кроме того, при близком к. з. можно ожидать наи-
большей крутизны фронта волны перенапряжения. Кли-
ненному проводу вблизи заградителя подключен конден-
71
сатор связи Этот конден-
сатор мог бы значительно
снизить крутизну фронта
волны перенапряжения,
если бы его нижняя об-
кладка была заземлена
Однако нижняя обкладка
a)
Рис 2-4 Эквивалентные схемы
воздействия волны перенапряже
ния на заградитель
конденсатора связи со-
единена с землей через
первичную катушку филь
тра присоединения, имею-
щую значительную ин-
дуктивность Поэтому при
рассмотрении процессов
до пробоя разрядника в
фильтре присоединения с
наличием конденсатора
связи можно не считать-
ся Если разрядник в
фильтре присоединения пробьется раньше разрядника
в заградителе, то при этом перенапряжения на элемен-
тах заградителя уменьшатся.
Для определения наибольшей величины напряжения
па конденсаторе настройки следует рассмотреть два ре-
жима работы схемы, приведенной па рис. 2-4,а — до и
после пробоя разрядника.
Процессы в схеме на рис. 2-4,а до пробоя разрядника.
При рассмотрении процессов до пробоя разрядника мож
но не считаться с шунтирующим действием силовой ка-
тушки и активного сопротивления гСт- При этом рас-
сматриваемая схема принимает вид, показанный па
рис. 2-4,6
В этой схеме
1/С0=1/С+1/Сст.
Напряжение на конденсаторе С будет наибольшим
при Сст»С. Ниже будем рассматривать этот случай как
наихудший, т. е. примем СЭ~С.
Уравнение электрического равновесия для цепи на
рис. 2-4,6 имеет вид:
"тшпишпптШ*""!
Переходная функция напряжения на конденсаторе
может быть записана в виде
g (0 = 1 — е~ы sh wt 4- ch ,
где
6 = ,/21д; »=|/
Выражение для напряжения на конденсаторе можно
найти с помощью интеграла Дюамеля с учетом и(0) =
^Ои-^-^а
uc= jaj1 +
о
-4-ch а> (£ — т)11 dz=aL~rCX
X [1 - shwt e~btJj. ^(2-3)
Выражение для тока в цепи имеет вид:
dur г / 8 \ .,1
i — С = а.С р — sh wt ch arfj e 8 J • (2-4)
При отсутствии защитной катушки (Лд=0) выраже-
ния (2-3) и (2-4) принимают вид:
uc = a[t—rC(l—ехр(—t/rC))]- (2-За)
г = аС[1—ехр(—t/iC)]. (2-4а)
Если до момента пробоя разрядника на заградитель
воздействует только падающая волна напряжения, то
сопротивление источника равно характеристическому со-
противлению линии. Отраженные волны не будут влиять
на характер рассматриваемых процессов, если время про-
бега волны от заградителя до места ее возникновения
и обратно больше времени срабатывания разрядника.
Когда это время равно 0,1 мкс, расстояние от места воз-
никновения волны до заградителя равно 15 м. Это озна-
чает, что при всех видах перенапряжений, кроме тех, ко-
торые вызваны пробоем конденсатора связи, сопротив-
73
Лёние источника импульсной волны следует принимать
равным 400 Ом.
На рис. 2-5 показана зависимость отношения ис/а от
предразрядного времени при различных значениях ин-
дуктивности защитной катушки. Кривые рассчитаны по
(2-3) и (2-За) для С = 2 000 пФ и г=гл=400 Ом. Из гра-
фика видно, что включение защитной катушки в 20 мкГ
при предразрядном времени /Предр = 0,1 мкс снижает на-
пряжение на конденсаторе более чем в 2 раза. При
конденсаторе настройки от предразрядного времени
н индуктивности защитной катушки Ад, мкГ.
бдльшей величине емкости С и при меньшем предраз-
рядном времени эффективность защитной катушки по-
вышается. На рис. 2-6 показана зависимость ис/а от
величины емкости конденсатора С при /Предр = 0,1 мкс,
г=400 Ом и Лд=20 мкГ.
Если последовательно с конденсатором настройки
включено достаточно большое активное сопротивление,
как это имеет место при настройке по схеме фильтра
верхних частот, рост напряжения на конденсаторе за-
медляется и в защитной катушке пет необходимости. За-
висимость напряжения на конденсаторе от времени опре-
деляется выражением (2-За) при г=гн+гл, где гн— со-
74
противление, включаемое последовательно с конденсато-
ром.
При малых значениях предразрядного времени выра-
жение (2-За) можно представить в более простом виде
«с»0,5аС/(гС). ’ (2-5)
При грозовых перенапряжениях максимальная кру-
тизна фронта волны может достигать 600 кВ/мкс [Л. 22],
при максимальном напряжении, в 3—5 раз превышаю-
щем фазное. При такой крутизне фронта волны и
/предр=0,1 мкс, С = 1 ООО пФ, Ад=20 мкГ максимальное
напряжение на конденсаторах согласно графику на
рис. 2-6 составляет:
[Умакс = а-5,5-10-9=5,5 600 -103- 10е-10-9 = 3,3 кВ.
При выполнении заградителя по схеме фильтра верх-
них частот при гн=700 Ом и гл = 400 Ом расчет по (2-5)
дает:
П — 0.5-600-109(10-7)2_9 7о кR
^макс— ] 100-! 000-Ю-12 ~ ’ KD-
При к. з. на линии срез напряжения в месте повреж-
дений происходит практически мгновенно. Сглаживание
фронта волны, обусловленное потерями в земле, на рас-
стоянии в несколько сотен метров и меньше весьма мало
(при к. з на расстоянии 1 000 м от заградителя крутизна
фронта набегающей волны в сети 220 кВ может достч-
75
гать 7 000 кВ/мкс [Л. 22]). Сглаживание фронта волны
за счет короны также не играет роли, так как в данном
случае интерес представляет участок фронта волны, ле-
жащий ниже уровня начала коронного разряда Макси-
мальное значение волны перенапряжения при к. з. может
достигать V2U$, т е 90 кВ в сетях НО кВ, 180 кВ
в сетях 220 кВ, 270 и 410 кВ в сетях 330 и 500 кВ Поэто-
му при рассмотрении перенапряжений, вызванных к з
на данном фазовом проводе, волну перенапряжения
можно считать прямоугольной. При этом (2-3) и (2-4)
принимают вид
ис = Е [ 1 - sh Ы -|- ch art) ; (2-6)
i = shut, (2-7)
где
Зависимость напряжения на конденсаторе от величи-
ны емкости этого конденсатора для /Предр = 0,1 мкс и г =
= 400 Ом, построенная согласно (2-6), показана на
рис. 2-6 (верхняя кривая).
Формула (2-6) для случая прямоугольной волны при-
нимает вид
ис==Е~?с~(1 2?г)- (2’8)
В табл. 2-1 приведены результаты расчета максималь-
ного напряжения на конденсаторе элемента настройки
в сетях различных классов по напряжению. Расчеты вы-
полнены по (2-6) и (2-8).
Таблица 2-1
Максимальное напряжение, кВ, на конденсаторе настройки
С=1 000 пФ при предразрядном времени /пГедР=0,1 мкс
Класс линии по напряжению, кВ Схемы настройки
все, кроме фильтра верхних частот; г=400 Ом, 1 д==20 мкГ фильтр верхних частот
г=1 100 Ом, Г.д=20 мкГ г=1 100 Ом,
110 12,2 6,4 7,8
220 24,4 12,8 15,6
330 36,6 18,9 23,4
500 56,0 28,7 35,5
76
гпппппптптг
Приведенный анализ показы-
вает, что наиболее опасным явля-
ются перенапряжения, обуслов-
ленные коротким замыканием на
данном фазовом проводе
Процессы в схеме рис. 2-4 по-
сле пробоя разрядника. При на-
личии разрядника, включенного
параллельно силовой катушке,
вакон изменения напряжения на
заградителе может быть пред-
Рис 2 7 Зависимость
напряжения на загради-
теле от времени
ставлен в виде графика, приве-
денного на рис 2-7. До момента h пробоя искрового про-
межутка разрядника напряжение на заградителе
(рис 2-4,6) нарастает по закону u = ai—if. После пробоя
искрового промежутка напряжение на разряднике равно
падению напряжения на вилитовом сопротивлении от
волны импульсного тока. Это напряжение Uo определя-
ется величиной импульсного тока и вольт-амперной ха-
Сз
Рис. 2-8 Эквива-
лентная схема загра-
дителя после пробоя
рактеристикой вилитового сопротив-
ления разрядника (см. § 2-3).
Процесс пробоя разрядника, т е.
изменение напряжения на загради-
теле от Uap до U0 можно считать
мгновенным |[Л. 23].
Эквивалентная расчетная схема
для периода времени от момента
пробоя разрядника до окончания
разрядника волны перенапряжения показана на
рис 2-8 На этой схеме гп —
сопротивление активных потерь контура CL:i; гв — сопро-
тивление нелинейного резистора при определенном
значении импульсного тока. Сопротивление силовой ка-
тушки можно не учитывать, так как оно зашунтировано
малым сопротивлением гв.
Уравнение электрического равновесия для схемы на
рис. 2-8 при i>ti имеет вид:
ir3+L^+^idt=^U0,
(2-9)
где гэ='Гп+Гв.
При решении (2-9) постоянные интегрирования опре-
деляются из начальных условий
77
‘ММ
при 1=0
Uc = uc(O);
i=i(O);
где Мс(О) и t(0)—напряжение на конденсаторе и ток
через него в момент пробоя искрового промежутка раз-
рядника.
В результате решения (2-9) с учетом указанных на-
чальных условий можно получить следующее выражение
для напряжения на конденсаторе:
ис (0—1ис (0) -- Ц>]е 5э< cos mt +
+ [«>L„i(0)+r^-(Mc(0)-[7(()] e~Vsin«>/4-[70-> (2-Ю)
где t—- время, отсчитываемое от момента пробоя искро-
вого промежутка разрядника, 8Э= 0,5гэ/Гд;^ =
= / (1/ад - 1/уЦс.
Электрический процесс в схеме иа рис. 2 8 определя-
ется напряжением на вилитовом диске Uo, запасом элек-
трической энергии в конденсаторе С и магнитной энер-
Рис 2-9 Зависимость напряжения на конденсаторе от
времени
а —при большом значении Гд и малом 6,
гии в катушке к моменту пробоя разрядника. При
малом значении предразрядного времени Л и большой
величине индуктивности Гд напряжение «с(0) и ток 1(0)
малы. При этом максимальное напряжение на конденса-
торе достигает величины 2Uo- График напряжения на
конденсаторе для этого случая показан на рис. 2-9,а.
При большом значении предразрядного времени и
малой величине индуктивности катушки £д величина
73
wnnmnwr
(йЬдЦЪ) может оказаться больше Uo. При этом макси-
мальная величина напряжения на конденсаторе будет
равна:
Псмакс = (0) 4- Uo (2-11)
или
“е«- = /%г<О)+С/.. (2-11а)
Зависимость t(0)/a для различных значений Ьд, по-
строенная по (2-4), показана на рис. 2-10. При расчете
принято С=2 000 пФ, г = гл = 400 Ом.
Примерный график напряжения на конденсаторе для
данного случая показан на рис. 2-9,6.
Пример 2-1. Рассчитать максимальное напряжение на конден-
саторе С после пробоя разрядника при а=600 кВ/мкс, По=2,4 кВ,
С=2 000 пф, Дд = 20 мкГ, /1 = 0,1 мкс
По рис. 2-10 находим при /1 = 0,1 мкс i(0)/a=l,4- 10-10
'По (2-111,а) находим
1,4 10-10 600 10’4- 2 500 = 10,9 кВ
79
Рис 2 11 Схема широкополосного загради-
теля с устройствами защиты.
Рассмотренный пример показывает, что за счет энер-
гии, запасенной в защитной катушке, напряжение на
конденсаторе может возрасти в несколько раз по сравне-
нию с Uo.
Это справедливо для схемы на рис 2-3,а, где защита
заградителя осуществляется защитной катушкой и
одним разрядником. Если применить схему с защитной
катушкой и двумя разрядниками (рис. 2-3,6), то макси-
мальное напряжение на конденсаторе будет ограничено
величиной пробивного напряжения второго разрядника
н максимальной величиной падения напряжения на его
Рис. 2-12 Осциллограмма испытаний заградителя ВЗ-1000-0,6 па
третьем диапазоне
а — испытательная волна, б — напряжение на первом разряднике, в — напря
женне на конденсаторе Ci, г — напряжение на конденсаторе С3
80
схемы в. ч. заградителя при
Рис 2-13 Осциллограмма испы-
таний заградителя ВЗ-1000 0,6 на
первом диапазоне
а — на конденсаторе С, до пробоя вто
виЛитОвом сопротивлении. Включение второго разрядни-
ка снимает перенапряжения в схеме, приведенной на
рис. 2-3,а, вызванные переходным процессом после про-
боя разрядника.
Во ВНИИЭ производилось осциллографированпе пе-
ренапряжений на элементах
наличии защитной ка-
тушки и двух разрядни-
ков. Испытывалась трех-
контурная схема широко-
полосной настройки одно-
го из вариантов загради-
теля типа ВЗ-1000-0,6, по-
казанная на рис. 2-11
Волна напряжения пода-
валась на заградитель от
генератора импульсных
напряжений 100 кВ с
внутренним сопротивле-
нием 30 Ом. Форма волны
показана на осциллограм-
ме рис. 2-12,а На других
осциллограммах на рис.
2-12 показаны напряже-
ния на элементах загра-
дителя Элемент настрой-
ки заградителя был
включен на третьем диа-
пазоне (Ci = 5 150 пФ,
С2=662 пФ, L2—48 мГ,
С3=3 700 пФ, Вд=
= 0,02 мГ, гн= 1 000 Ом).
Оба разрядника схемы
имели пробивное напря-
жение 8 кВмакс-
На рис. 2-13 приведе-
ны аналогичные осцилло-
граммы, полученные при
испытаниях заградителя с
элементом настройки, включенным на первом диапазоне
(01=11 600 пФ, С2 = 662 пФ, В2=1О,85 мГ, С3 = 8 100 пФ,
Вз=О,88 мГ, В1 = 0,6 мГ, Вд—0,02 мГ, rH= 1 000 Ом).
Из приведенных осциллограмм следует, что напряже-
ние на конденсаторе Ci не поднимается выше величины
6—367
номинального пробивного напряжения разрядника. При
пробое второго разрядника напряжение на конденсаторе
Ci падает до величины остающегося напряжения на ви-
литовых сопротивлениях, которое в данном опыте соста-
вило 2 кВ. Напряжение на конденсаторе С3 третьего
контура по крайней мере в 4 раза меньше, чем на кон-
денсаторе Ci. Проведенные испытания показали высокие
защитные свойства схемы с двумя разрядниками и до-
полнительной катушкой.
2-3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗАЩИТНЫХ РАЗРЯДНИКОВ
Как уже отмечалось, вентильный разрядник содержит
искровой промежуток и вилитовое сопротивление (вили-
товый диск). На рис. 2-14 показан чертеж искрового
промежутка разрядника с двумя фигурными латунными
электродами, разделенными миканитовой прокладкой.
Максимальное значение пробивного
напряжения такого искрового про-
межутка находится в пределах 1,8—
3,5 кВ в зависимости от толщины
миканитовой прокладки. Для полу-
чения больших величин пробивного
напряжения применяют последова-
тельное включение нескольких ис-
кровых промежутков.
Искровой промежуток разрядни-
ка пробивается под воздействием
волны перенапряжения. При этом
в промежутке возникает дуго-
вой разряд от волны тока. Если
волна перенапряжения вызвана возникновением коротко-
го замыкания, то после прохождения волны через сило-
вую катушку потечет ток к. з. Падение напряжения от
тока к. з. на индуктивном сопротивлении силовой катуш-
ки оказывается приложенным к разряднику. Это паде-
ние напряжения называется сопровождающим на-
пряжением. Под воздействием сопровождающего
напряжения через разрядник протекает сопровождаю-
щий ток, который поддерживает в искровом промежутке
дугу, зажженную волной перенапряжения.
Дуга в разряднике оборвется при прохождении со-
провождающего тока через нуль, но может вновь зажечь-
ся, если в следующий полупериод амплитуда сопровож-
дающего напряжения окажется больше восстанавливаю-
82
щейся прочности искрового промежутка. Дуга сопро-
вождающего тока ионизирует искровой промежуток. Сте-
пень этой ионизации зависит от силы сопровождающего
тока. Если этот ток превышает 80 А, то дуга может не
погаснуть при прохождении тока через нуль, и вилито-
вый резистор разрядника будет разрушен вследствие
теплового перегрева от тока промышленной частоты. По-
этому величина сопровождающего тока в 80 А является
предельной для искровых промежутков указанной кон-
струкции.
Максимальная величина сопровождающего напряже-
ния, при которой не происходит повторного зажигания
дуги в искровом промежутке, называется напряжени-
ем гашения. Напряжение гашения меньше пробивного
напряжения из-за ионизации дугового пространства.
Обычно напряжение гашения принимается в 2 раза
меньшим пробивного напряжения.
Вилитовый резистор, изготовляется из массы на осно-
ве карбида кремния (карборунда) и обладает резко
выраженной нелинейностью вольт-амперной характери-
стики. При токах в несколько десятков миллиампер со-
противление вилитового резистора составляет несколько
сотен килоом, при токе в несколько тысяч ампер это
сопротивление падает до единиц ома.
Вольт-амперная характеристика вилитового резистора
определяется выражением
« = &/“, (2-12)
где а — коэффициент нелинейности; k — постоянная, рав-
ная сопротивлению вилитового диска при токе в 1 А.
Для вилитовых резисторов, выпускаемых отечествен-
ной промышленностью, коэффициент нелинейности ле-
жит в пределах 0,18—0,23 для токов в диапазоне 30—
3 000 А. В большинстве разрядников, используемых для
защиты заградителей, применяются вилитовые резисто-
ры в виде диска диаметром 75 и толщиной 10 мм.
Уравнение (2-12) для этих дисков имеет вид:
ц = ЗОО7°'23. (2-12а)
Напряжение на вилитовом диске прямо пропорцио-
нально его толщине, т. е. для диска толщиной 40 мм
напряжение будет в 4 раза больше определенного по
(2-12а). Падение напряжения на вилитовом резисторе
разрядника, создаваемое током импульсной волны, на-
зывается остающимся напряжением. Эго на-
6* 83
Электрические данные разрядников
пряжение нормируется для определенного значения им-
пульсного тока (например, 5 000 А)
Вилитовый резистор характеризуется пропускной
способностью, т. е способностью выдерживать, не
разрушаясь, определенный ток промышленной частоты
в течение заданного времени Например, диски диамет-
ром 75 мм выдерживают ток 60 А в течение трех полу-
периодов и 100 А в течение одного полупериода. Макси-
мальная величина сопровождающего тока не должна
превышать однополупериодной пропускной способности
вилитовых дисков разрядника.
В табл. 2-2 приведены данные тех разрядников, ко-
торые используются в заградителях, выпускаемых про-
мышленностью.
Разрядниками типа I комплектовались элементы на-
стройки ЭН-3 для заградителей типа КЗ-500 (в настоя-
щее время не выпуска-
ются) . Разрядники ти-
па II используются в
элементах настройки
ЭН-0,25, разрядники ти-
а)
85
па III — в элементах ЭН-0,6 (по два последовательно)
Разрядники типов II и III отличаются только величина-
ми пробивного напряжения искровых промежутков. На
рис. 2-15 показаны конструкции разрядников, применяе-
мых для защиты элементов настройки. На рис. 2-15,а
показана конструкция разрядника для элементов
ЭН-0,25 и ЭН-0,6. На рис. 2-15,6 показана конструкция
разрядника типа РВПЭ-П, применяемого в заградителях
ЭН-0,6М. Разрядники РВП-3 и РВП-6 выпускаются
промышленностью для защиты электрических сетей с но-
минальным напряжением 3 и 6 кВ соответственно. Раз-
рядники типов РВПЭ-П и РВПЭ-Ш разработаны для
защиты электрооборудования на электровозах.
2-4 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ
ЭЛЕМЕНТОВ НАСТРОЙКИ И УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ
При проектировании элементов настройки необходимо
определить параметры защитных разрядников, испыта-
тельные напряжения конденсаторов, мощности сопротив-
лений и индуктивность защитной катушки.
1. Пробивное напряжение разрядника, включенного
параллельно силовой катушке, должно быть, как уже
отмечалось, в 2 раза больше величины сопровождающе-
го напряжения. Максимальное сопровождающее напря-
жение определяется максимальной величиной устано-
вившегося тока к. з. без учета апериодической состав-
ляющей, поскольку последняя не создает падения
напряжения на индуктивном сопротивлении силовой ка-
тушки.
Исходя из сказанного, пробивное напряжение раз-
рядника, включенного параллельно силовой катушке,
можно определить из выражения
Ппр==2-1,1 ]/2*/к 3<oL, (2-13)
где /кз— действующее значение установившегося тока
к. з.; L — номинальное значение индуктивности сило-
вой катушки; со—круговая частота промышленного тока.
Коэффициент 1,1 в (2-13) принят с учетом возможно-
го увеличения индуктивности силовой катушки на 10%.
Максимальная величина действующего значения
установившегося тока к. з определяется через /уд по
(1-2)
/уд=2,54 /к з.
86
’жпптпж
С учетом этого выражение (2-13) можно записать
в виде
(7Пр= 1,225/уд®£ = 384/уд£ (2-14)
2. Толщина набора дисков вилитового резистора
определяется максимально допустимым для разрядника
однополупериодным током, который не должен превы-
шать 80 А по условиям деионизации искрового проме-
жутка разрядника и обеспечения пропускной способно-
сти вилитовых дисков диаметром 75 мм.
Исходя из этого, с учетом (2-12а) можно определить
максимально допустимую величину сопровождающего
напряжения на 1 мм толщины вилитового диска
(в макс /мм)
t7//i = 30(80)°’23=82,3, (2-15)
где h — толщина диска, мм.
Максимальная величина напряжения на вилитовом
диске составляет:
^макс = 1^2 /к 3<dL = /уДа>7,/1,8. (2-16)
Разделив (2-16) на (2-15) и принимая для промыш-
ленной частоты <0 = 314, получим выражение для опреде-
ления толщины набора вилитовых дисков, мм:
/1 = 2,12/УДА. (2-17)
3. Пробивное напряжение второго разрядника в схе-
мах защиты с дополнительной катушкой должно быть
таким же, как и у разрядника, включенного параллельно
силовой катушке, так как остающиеся напряжения про-
мышленной частоты на обоих разрядниках одинаковы.
4. Испытательное напряжение применяемых конден-
саторов. Наибольшие перенапряжения возникают на
конденсаторе, включенном параллельно силовой катуш-
ке. Для конденсаторов, применяемых в элементах на-
стройки, пробивное напряжение в 3—3,5 раза выше их
испытательного напряжения [Л. 24]. С некоторым запа-
сом можно принять величину максимального импульс-
ного напряжения на конденсаторе в 2 раза большей его
испытательного напряжения.
Выбор испытательного напряжения конденсаторов
производится на основании трех рассматриваемых ниже
условий. Выбирается наибольшая из полученных величи-
на напряжения.
87
(2-18а)
а) Для разрядников нормирована максимальная ве-
личина импульсного напряжения при предразрядном
времени, большем 1,5 мкс. Практически при воздействии
на за1радитель волны перенапряжения предразрядное
время может быть значительно меньше 1,5 мкс. Можно
принять, что при /Предр=0,1 мкс пробивное напряжение
разрядника может в 2 раза превышать нормированную
величину. Исходя из этого, а также учитывая отмеченное
выше соотношение между испытательным и пробивным
напряжением конденсаторов, можно записать:
Псисп= Нимпл (2-18)
где Uсиси — нормированное испытательное напряжение
конденсатора; (7ПМП — нормированное импульсное напря-
жение на разряднике (см. табл. 2-2).
Для большинства разрядников импульсное пробив-
ное напряжение приблизительно в 2 раза больше номи-
нального пробивного напряжения разрядника, измеряе-
мого на промышленной частоте. Поэтому (2-18) можно
также записать в виде
U Сисп = 2(7ном>
где (7Ном определяется по табл. 2-2
б) При предразрядном времени, меньшем 0,1 мкс,
напряжение пробоя разрядника становится неопреде-
ленным Поэтому конденсаторы элемента настройки
должны выдерживать максимальное напряжение, появ-
ляющееся на них за время 0,1 мкс. Это напряжение
определяется по графикам, приведенным на рис. 2-6 или
из табл. 2-1.
Пример 2-2 Найти испытательное напряжение конденсатора
настройки заградителя ВЗ-600-0,25, настроенного по одночастотной
схеме на частоту 200 кГц н используемого в сети 220 кВ
Для настройки катушки с индуктивностью 0,25 мГ на частоту
200 кГц требуется емкость 2 500 пФ По графику на рис 2 6 для
С=^2 500 пФ Нс/С=0,052 Максимальное напряжение на конденсато-
ре при /Прод = 0,1 мкс составляет ис= И 2 • 220 • 0,052= 16,1 кВ.
Минимальная величина испытательного напряжения для конденса-
тора составляет 8 кВ
в) Конденсаторы должны выдерживать напряжения,
возникающие в схеме после пробоя искрового промежут-
ка разрядника. При наличии защитной катушки и двух
разрядников это напряжение равно остающемуся на-
пряжению для разрядника данного типа. Определенное
для этих условий испытательное ^напряжение конденса-
88
iiSIHIilllIilflinr
торов обычно существенно меньше определенного в п.
«4а» или «46».
Наиболее тяжелые условия работы конденсаторов
имеют место при использовании резонансных схем на-
стройки в верхней части в ч диапазона в сетях высокого
класса напряжения. Поэтому в области высоких частот
рекомендуется избегать резонансных схем настройки и
пользоваться широкополосными схемами, в которых ве-
личины настроечных емкостей получаются большими
При малых величинах настроечных емкостей рекомен-
дуется применять последовательное соединение конден-
саторов в элементе настройки Испытательное напряже-
ние конденсаторов, входящих во второй, третий и чет-
вертый контуры элемента настройки по схеме полосового
фильтра, может быть меньше, чем у конденсаторов пер-
вого контура. В элементах настройки по схеме полосово-
го фильтра рост напряжения на конденсаторах конту-
ров с номером выше первого замедлен из-за наличия
катушки Л2 большой индуктивности, поэтому испыта-
тельные напряжения конденсаторов этих контуров мо-
гут быть в 2 раза меньшими, чем у конденсаторов пер-
первого контура В схемах двухчастотной настройки
напряжение импульсной волны распределяется между
конденсаторами С2 и С3 Поэтому испытательное напря-
жение этих конденсаторов можно брать в 1,5 раза мень-
ше, чем у конденсатора С4.
5. Расчет термической устойчивости резистора в эле-
ментах настройки В наиболее тяжелых условиях рабо-
тает резистор, параллельный конденсатору первого
контура в схемах притупленной одночастотной и двухча-
стотной настроек. При к. з. к этому сопротивлению
прикладывается большое напряжение промышленной
частожы, равное падению напряжения от тока к. з. на
индуктивном сопротивлении силовой катушки. Напря-
жение прикладывается к сопротивлению кратковременно
(обычно в течение времени, меньшем 0,5 с). Поэтому
процесс нагрева провода резистора происходит без от-
дачи тепла в окружающее пространство или заливочную
стекломассу. Перегрев провода можно при этом опреде-
лить из выражения
M=bQ/qWg, (2-19)
где AQ = 0,24 РгТ— количество калорий, сообщаемое
резистору за время Т\ q — удельная теплоемкость, W—
89
объем провода; g— плотность материала провода; I —
действующее значение тока, проходящего через сопро-
тивление г.
Выражение (2-19) можно представить в виде
Д/ = 3,84/2р7’/^л2Д‘, (2-20)
откуда можно получить следующее выражение для ми-
нимального значения диаметра провода (мм), которым
намотано сопротивление:
d = 0,79 ^/’р-ЮТ/^Д/. (2-21)
В этом выражении I— ток, А, р — удельное сопротив-
ление материала провода, Ом-м, g— плотность, г/см3;
q — удельная теплоемкость, кал/г-°С; Д/— перегрев, °C;
Т — время, с.
Формулу (2-21) можно также представить в виде
d = 8,75|^/2дА2р • 1 VTfgqMr* , (2-21 а)
где /Уд — ударный ток к. з. для данного типа силовой
катушки, A; L — индуктивность силовой катушки, Г.
Допустимая величина перегрева А/ определяется
температурой плавления провода и максимальной вели-
чиной окружающей температуры. Данные некоторых ти-
пов проводов, необходимые для расчетов по (2-21), при-
ведены в табл. 2-3.
Данные проводов
Таблица 2-3
Материал провода
Нихром................
Манганин..............
Константан............
О 10"’ S' v’ °C ‘”л£’я’
0,0175 8,8 0,098 1 083
1,08 8,2 0,11 1 400
0,43 8,4 0,095 940
0,49 8,9 0,098 1 265
Пример 2-3. Определить минимально допустимый диаметр про-
вода для резистора с г=650 Ом в заградителе с 1 = 0,6 мГ. Удар-
ный ток к з 42 кА, максимальная длительность протекания тона
к з 0,5 с, материал провода — нихром.
90
Из табл. 2-3 находим р=1,08- 10_8 Ом-м; g=>8,2 г/см3, </—
= 0,11 кал/(г-°С)
Задаемся Д/= 1 200 °C
По (2-21а) находим диаметр провода
-V 742 10^)2 (0,6-10-з)М708 0,5~
8,75 у 8,Г0ТГГ1 200 65(7 ~ °’25 мм-
При использовании в качестве резисторов остекло-
ванных сопротивлений следует иметь в виду, что термо-
стойкость их определяется не поверхностью охлаждения
по стекломассе, а диаметром примененного провода.
Поэтому между термостойкостью сопротивления на им-
пульсных токах и нормированной величиной мощности
сопротивления пет прямой зависимости.
Во всех схемах настройки, где сопротивления не име-
ют гальванической связи с обоими концами силовой ка-
тушки (включение сопротивлений последовательно
с конденсаторами), мощность сопротивления опреде-
ляется максимальной мощностью в ч. сигналов, расхо-
дуемой в этих сопротивлениях. При этом следует исхо-
дить из того, что в заградителе может расходоваться
до 40% мощности передатчиков, работающих через дан-
ное устройство присоединения.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЗАГРАДИТЕЛИ,
ВЫПУСКАЕМЫЕ ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ
3-1. ЗАГРАДИТЕЛЬ ВЗ-2000-1,2
Заградитель ВЗ-2000 1,2 предназначен для работы в сетях 330—
500 кВ с рабочими токами до 2 000 А Силовая катушка представляет
собой однослойный соленоид, намотанный четырьмя проводами
марки А-300 параллельно Число витков 39 Для обеспечения рав-
номерной загрузки током всех параллельных проводов предусмот-
рена их транспозиция Провод намотан на рейках из древеснослоис-
того пластика (дельта-древесины) или стеклотекстолита (для тро-
пического исполнения) Рейки закреплены в верхней и нижней кре-
стовинах Для того чтобы уменьшить нагрев крестовин электромаг-
нитным полем, катушки крестовины выполнены из нержавеющей
стали На верхней крестовине крепится элемент настройки и защит-
ные разрядники Заградитель может устанавливаться на опорных
изоляторах либо подвешиваться па портале подстанции Подвеска
91
производится на двух гирляндах изоляторов Для крепления гир-
лянд в верхней крестовине предусмотрены два болта.
Данные силовой катушки
Индуктивность...........................
Номинальный ток, А......................
Термическая устойчивость в течение 1 с, кА
Электродинамическая устойчивость, кА.маке
Диаметр, мм ..................
Высота силовой катушки, мм..............
Высота заградителя (вместе с элементом
настройки), мм..........................
Масса силовой катушки, кг ..............
Масса заградителя (вместе с элементом
настройки и разрядниками), кг...........
Приведенное значение индуктивности силовой катушки отно-
сится к промышленной частоте На высоких частотах (выше 30 кГц)
индуктивность понижается приблизительно на 7% за счет влияния
Рис 3 1. Принципиальная схема заградителя ВЗ-2000-1,2,
включенного на первый диапазон
поверхностного эффекта в проводе и крестовинах Силовая катуш-
ка обладает собственной емкостью около 330 пФ, вследствие чего
Таблица 31
Электрические даннье заградителя ВЗ-2000-1,2
92
собственная резонансная частота катушки находится в пределах
рабочего диапазона частот заградителя Принципиальная схема за-
градителя показана на рис. 3-1. Полная полоса частот заграждения
по активной составляющей сопротивления составляет 42 5—600 кГц,
а по полному сопротивлению 38—650 кГц Весь диапазон разбит на
три частичных диапазона Границы полос заграждения и электриче
ские параметры приведены в табл 3-1
Первый и третий частичные диапазоны выполнены по двухкон-
турной схеме широкополосной настройки, второй диапазон — по
трехконтурной схеме На третьем диапазоне частоты настройки кон-
туров совпадают с собственной резонансной частотой силового ре-
актора По этой причине конденсатор Ct на этом диапазоне отклю-
чен Защита заградителя от перенапряжении осуществляется двумя
разрядниками типа РВП-6 и защитной катушкой Тд = 20 мкГ
В табл >3-1 и на рис 3-1 приведены данные заградителя, вы-
пускаемого с 1968 г
3-2 ЗАГРАДИТЕЛЬ ВЗ-1000-0,6 И ВЗ-1000-0,6М
Заградители предназначены для работы в сетях 220 и 330 кВ
с рабочими токами до 1 000 А В обоих типах заградителей исполь-
зуется силовая катушка типа РЗ-1000-0,6, по элементы настройки
разные, вследствие чего имеется различие в их в ч характеристи-
ках
Силовая катушка намотана двумя проводами марки А-240 па-
раллельно, число витков 34 Конструкция силовой катушки
РЗ 1000-0,6, аналогична конструкции катушки РЗ-2000 1,2 На верх
ней крестовине имеется серьга для подвески заградителя, подвеска
производится на одной либо двух гирляндах изоляторов [Л 38]
Запас прочности силовон катушки меньше ее двукратного веса,
вследствие чего подвеска двух и более затрадителей одного под
другим не допускается
Данные силовой катушки
Индуктивность на промышленной частоте, ,_|_ю
Номинальный ток, А...................... 1 000
Термическая устойчивость в течение 1 с, кА 30
Электродинамическая устойчивость, кАмак0 42
Диаметр, мм.............................. 1110
Высота силовой катушки, мм.............. 1 465
Высота заградителя вместе с элементом на-
стройки, мм.............................. 1 890
Масса силовой катушки, кг.................... 275
Масса заградителя вместе с элементом на-
стройки и разрядниками (для ВЗ-1000-0,6),
кг............................................. 312
Так же как у катушки РЗ 2000-1,2 индуктивность катушки
РЗ 1000 0,6 на высоких частотах на 5—7% меньше, чем на про
мышленной частоте Собственная емкость силовой катушки 80—
100 пФ
93
Рис 3-2 Принципиальные схемы заградителей
ВЗ-1000-0,6 (а) н ВЗ-1000-0.6М (б)
а — включение на второй диапазон, б — па первый диапазон
Заградитель ВЗ-1000-0,6 образуется из реактора РЗ-1000 0,6
и элемента настройки ЭН-0,6. Принципиальная схема с указанием
номинальных величин элементов приведена на рис 3-2,а Полоса
частот заграждения по активному сопротивлению составляет 45—
600 кГц, по полному сопротивлению 42—600 кГц Весь диапазон
разбит на семь частичных диапазонов Границы полос заграждения,
номинальные значения частот настройки и величии элементов схемы
приведены в табл 3 2
Таблица 3-2
Эчектрические данные заградителя ВЗ-1000-0,6
Границы полосы за- граждения, кГц Индуктив- ность, мГн Емкость, пФ
по полному сопротив- лению по активной состав- ляющей £а Гз С1-С, с. сэ—с12
42—56 46-75 55—100 65-115 80—200 95—340 140-600 50—70 60—90 70-110 90—185 110-300 220—600 48,5 59,5 74,5 89,5 130,0 184,0 250,0 4,83 10,85 6,92 4,83 2,26 1,14 0,886 0,886 0 886 0,886 0,886 17 500* 11 600 7 200 5 150 2 240 1 240 2 200** 662 662 662 662 662 662 8 100 5 290 3 700 1 600 890
*’ Используется конденсатор Си
1 Л
60
so
ЬО 80 KO IbO 200 2W ГВОкГи,
Границы диапазонов определены по сопротивлению 600 Ом
На первом поддиапазоне используется двухконтурная схема, на
диапазонах втором—шестом—трехконтурная Настройка на седь-
мом диапазоне осуществляется по двухэлементной схеме фильтра
верхних частот С помощью конденсаторов схемы на рис 3-2,а
можно помимо схем широкополосной настройки осуществить одно-
частотную резонансную настройку на ряд фиксированных частот
в диапазоне 45,5—375 кГц
[Л. 40] Полоса заграждения
при одночастотной настройке
определяется по (1-18) и
(11-19) Зависимость добротно-
сти силовой катушки от часто-
ты приведена на рис 3-3
Защита заградителя осу-
ществляется схемой нз двух
разрядников и защитной катуш-
ки Каждый из разрядников со
бирается из двух разрядников
типа III (см табл 2-2) с об-
щим пробивным напряжением
5,2 кВ Оба разрядника и за-
щитная катушка помещены
в корпус элемента настройки В соответствии с выражением (1-2)
максимально допустимый ударный ток для заградителя ВЗ-1000-0,6,
составляет 31 кА В то же время электродинамические испытания
силовой катушки РЗ-1000 0 6 показали, что она выдерживает с не-
значительной деформацией ударный ток до 58,5 кА и разрушается
при токе 72,1 кА Следовательно, величина ударного тока этого за-
градителя определяется параметрами элемента настройки
Для повышения электродинамической устойчивости был разра-
ботан элемент настройки типа ЭН 0,6 М Высокочастотный загради-
тель ВЗ-1000 0,6М, образованный из силовой катушки РЗ 1000-0,6
и элемента настройки ЭН 0,6М, может использоваться в сетях со
значением ударного тока до 58,5 кА и значением тока к з до 23 кА.
Рис 3-3 Зависимость добротно-
сти силовой катушки РЗ-1000-0,6
от частоты
Электрические данные заградителя ВЗ-1000-0,6М
! Границы полосы по активной настройки Индуктивность, мГ Емкость, пФ
составляю щен сопро контуров, первого третьего h б
тивления, контура контура £ S J4
40—50 44,2 17,25 1,06 23 320 12 200 1—7 860
2 45-58 50,5 13,20 1 1 1 16 600 8 920 1—6 860
50—65 56,5 10,52 1’12 13'000 7 040 1—5 860
4 60—83 72,4 6,45 1,06 8 400 4 550 1-4 860
5 75—115 91,0 3,70 1,07 4 720 2 580 1-3 860
6 100—200 140,0 1,72 1 11 2 060 1 165 6-7 860
120—275 192,0 0,91 С 06 1 065 646 4—5 860
8 180—500 320,0 0,405 Откл. 424 Откл. 1-2 860
95
Принципиальная схема заградителя В3 1000 0,6М, образован
пого из силовой кагушки ВЗ-1000-0,6 и элемента настройки
ЭН 0,6М, показана на рис 3-2,6
Полоса заграждения составляет 40—500 кГц и разбнга на во-
семь частичных диапазонов, данные которых приведены в табл 3-3
В пределах каждого диапазона активная составляющая сопротив-
ления заграждения больше 600 Ом
Отличительной особенностью схемы заградителя ВЗ-1000-0,6М
является применение ферритовых подстроечннков в катушках индук-
тивности второго и третьего контуров Введением подстроечннков
можно плавно увеличивать значения индуктивностей до полутора
кратной величины Путем изменения индуктивностей катушек вто-
рого и третьего контуров можно на каждом из диапазонов обеспе-
чить настройку трех контуров схемы на одну частоту при любых
возможных отклонениях величин индуктивностей катушек и емко-
стей конденсаторов от номинальных значений При настройке всех
контуров на одну частоту обеспечивается равенство значений сопро-
тивления в минимумах частотной характеристики сопротивления
в пределах полосы заграждения, т е максимальная равномерность
частотной характеристики
Для защиты от перенапряжений предусмотрены два разрядника
типа РВПЭ-П и защитная катушка, устанавливаемые на реакторе
вне корпуса элемента настройки
3-3. ЗАГРАДИТЕЛЬ ВЗ-600-0,25
Заградитель предназначен для работы в сетях 35—220 кВ с рабочи-
ми токами до 600 А В заградителе используются силовая катушка
типа РЗ 60 0 0,25 и элемент настройки ЭН 0,25 Силовая катушка
намотана проводом А-300 в один слой, число витков 22
Запас прочности силовой катушки равен ее двукратному весу,
вследствие чего подвеска заградителей одного под другим не реко-
мендуется
Данные силовой катушки
Индуктивность на промышленной частоте,
..........................................0.25±“*
Номинальный ток, А................... 600
Термическая устойчивость в течение 1 с, кА 20
Электродинамическая устойчивость, кАмаке 30
Диаметр, мм.......................... 900
Высота силовой катушки, мм................... 1 025
Высота заградителя вместе с элементом на-
стройки, мм .............................. 1 350
Масса силовой катушки, кг.................... 86
Масса заградителя вместе с элементом на-
стройки, кг................................ 106
Величина индуктивности на высокой частоте на 5—7% ниже,
чем на промышленной Частота собственного резонанса выше
1 000 кГц
Принципиальная схема заградителя с указанием величин эле-
ментов показана на рис. 3-4 Конденсаторы Ci, Ci и Сз выполнены
в виде магазинов емкостей и имеют максимальные емкости Ci =
= 70000 пФ, С2 = 41 000 пФ, С3 = 70000 пФ На магазинах можно
набирать любую емкость с точностью до 10 пФ
96
Рис 3-4 Принципиальная схема заградителя ВЗ-600-0,25,
включенного на третий широкополосный диапазон
катушек Lz и L3
1 2 3
О 64 1,47 2,39
2,25 1,8 1,5
0,11 0,14 0,17
Величины индуктивностей
L2 Маркировка”отвода
Индуктивность, мГ
Ls Маркировка отвода
Индуктивность, мГ
3,77
1,2 к
0,21 0,455
Схема допускает следующие виды настроек
а) Одночастотная и двухчастотная резонансные настройки
в диапазоне 40—340 кГц При одночастотной настройке заградитель
представляет собой параллельный контур, образованный из силовой
катушки Lt, защитной катушки Гд и магазина емкостей Ct (пере-
мычки П2 и П3 на схеме рис 3-4 разомкнуты) Двухчастотная наст
ройка выполняется по схеме двух связанных контуров Первый кон-
тур тот же, что при одночастотной настройке, второй образуется
катушкой L3 и магазином емкостей С3 Связь между контурами
осуществляется магазином емкостей С2
Величины резонансных сопротивлений заградителя при наст-
ройке в различных областях частотного диапазона приведены
в табл 3-4
Таблица 3-4
Величины резонансных сопротивлений заградителя
ВЗ-600-0,25
Схема настройки Частоты настрой- ки,укГц Резонансное сопротивление, :'кОм, не менее Пределы резонан- сных сопротивлений при притупленной настройке, кОм
Одночастотная До 100 5 0,5—5
100—200 15 0,7—15
Свыше 200 35 1,5-35
Двухчастотная До' 100 2,5 0,8—2.5
100—200 5,0 0,8—3,5
Свыше 200 8,0 1,5—3,5
7—367
97
Величины резонансных сопротивлений зависят от добротностей
силовой катушки и катушки 1з второго контура Зависимости этих
добротностей от частоты приведены на рис 3-5 Резонансная наст-
ройка возможна при отношении частот настройки от 1,2 до 2,5.
б) Одночастотная и двухчастотная притупленная настройки
При одночастотной настройке притупление осуществляется включе-
нием резисторов Г1 и г\ последовательно с конденсатором Ci пер-
вого контура При двухчастотной притупленной настройке притуп-
Рис. 3-5 Зависимости добротностей катушек за1радителя
ВЗ ЬОО 0,25 от частоты
/ — силовой катушки, II — катушки L3
ление осуществляется с помощью резистора г2 и г'2, включаемых
последовательно с катушкой L3 второго контура Пределы возмож-
ных величии резонансных сопротивлении при осуществлении при-
тупленной настройки приведены в табл 3-4
Таблица 3-5
Электрические данные заградителя ВЗ-600-0,25
на широкополосных диапазонах
Границы полос заграж-
дения, кГц
Индуктив
ность, мГ
Емкость, пФ
0,455
0,455
0,455
0,455
5 650
3 440
2 1Ь0
1 000
800
1 455
750
98
в) Широкополосная настройка Широкополосная настройка пре-
дусмотрена иа частотах выше 100 кГц Граничные частоты широко-
полосной настройки и величины элементов схемы приведены
в табл. 3-5 Первые четыре диапазона выполняются по трехконтур-
ной схеме полосового фильтра Первый и третий контуры те же,
что и в двухчастотной настройке Второй контур образуется из ка-
тушки L2 и конденсатора С'2 Магазин емкостей С2 отключается
перемычками П2 и П5 Эти диапазоны указаны в заводской доку-
ментации Пятый диапазон собирается по двухконтурнои схеме
с использованием во втором (последовательном) контуре катушки
Г3, отключенной от третьего контура
3-4. ЗАГРАДИТЕЛЬ ВЗ-600-0.25М
Этот заградитель является модификацией заградителя ВЗ-600-0,25
и отличается от последнею другим типом элемента настройки Но-
вый элемент настройки типа ЭН-600-50 предназначен для работы
при величине ударною тока к з до 50 кА при индуктивности сило-
вого реактора 0,25 мГ Схема ЭН-600-50 предусматривает следую-
щие виды настройки
одночастотная резонансная настройка (рис 3-6,а) в диапазоне
40—250 кГц Величина полного сопротивления не меиее 3 000 Ом на
93
частотах меньше 100 кГц и не менее 6 000 Ом на частотах, больших
100 кГц Катушка индуктивности /_2 имеет подстроечное устройство,
с помощью которого осуществляется точная настройка заградителя
на заданную частоту Конденсатор Ct представляет собой магазин
емкостей из 10 конденсаторов,
одночастотная притупленная настройка (рис. 3-6,6) в диапазоне
40—250 кГц Притупление осуществляется путем шунтирования ре-
зонансного контура сопротивлением Сопротивление щ набирается
из трех резисторов— двух с постоянным сопротивлением по
2 кОм и одною переменного 360 Ом Величины резонансных
сопротивлений могут быть установлены любыми в следующих пре-
делах
700—1 000 Ом и 1 200—2 000 Ом в диапазоне частот от 40 до
250 кГц,
2 000—4 000 Ом в диапазоне от 100 до 250 кГц;
резонансная двухчастотная настройка (рис 3 6,в) в диапазоне
40—250 кГц при соотношении частот настройка в пределах й =
= 1,1 —2,5 На каждой из частот настройки резонансное сопротивле-
ние не меньше 3 000 Ом в диапазоне 40—100 кГц и не меньше
6 000 Ом в диапазоне 100—250 кГц.
Конденсаторы С2 и С3 представляют собой магазины емкостей
по девять конденсаторов в каждом магазине. Катушка Lt имеет
отводы и подстроечное устройство,
двухчастотная притупленная настройка (рис 3-6,г) в том же
диапазоне и при том же соотношении частот, что и при резонанс-
ной настройке Притупление осуществляется сопротивлением п,
включенным параллельно первому контуру, и сопротивлением г2,
включенным последовательно с катушкой второго контура Со
противление г2 набирается из двух переменных сопротивлений 360 Ом
и 33 Ом,
широкополосная настройка в диапазоне 100—600 кГц В диа-
пазоне 100—400 кГц используется трехконтурная схема (рис 3 6,6),
в диапазоне 300—600 кГц — трехэлементная схема фильтра верхних
чаатот Граничные частоты поддиапазонов широкополосной настрой-
ки и величины элементов схемы приведены в табл 3-6 В пределах,
указанных в табл 3 6 полос частот, активная составляющая сопро
тивления заградителя не менее 500 Ом
Для защиты заградителя от перенапряжений использованы два
вентильных разрядника типа РВПЭ I с действующим значением
пробивного напряжения 5,0—5,5 кВ на частоте 50 Гц
3-5. ЗАГРАДИТЕЛИ СЕРИИ ВЧЗ
Серия ВЧЗ содержит два типа заградителей — ВЧЗ-100-0,45 и
ВЧЗ 300-0,15, предназначенных для работы в распределительных
сетях 6—110 кВ Оба заградителя идентичны по схеме н конструк-
ции и отличаются значением допустимых токов промышленной ча-
стоты Силовая катушка представляет собой однослойный соленоид,
закрепленный между двумя металлическими фланцами На верхнем
фланце установлены элемент настройки и скоба для подвески за-
градителя
Данные силовой катушки
Номинальный рабочий ток, А..............
Максимально допустимый кратковременный
юк, А....................................
Максимальное время протекания этого то-
ка, мин................... .............
Термическая устойчивость, кАдейот, ....
Электродинамическая устойчивость, кАмакс
Провод...........................
Число витков.............................
Индуктивность, мГ.......................
Диаметр, мм.............................
Высота (без этемента настройки и скобы),
мм......................................
Высота вместе со скобой для подвески, мм
Размеры нижнего основания, мм...........
Масса, кг...............................
ВЧЗ-100-0,15 ВЧЗ-300-0,15
150 300
200 350
10,0 Z0,0
АС-35 ПБО=5,5ХЮ,8*
40 41
0,14+ 5»/0 0,16 +5%
— 3% — 3°/о
240 250
610 610
880 880
550X480 550X480
31 46
Электрические данные широкополосных диапазонов
заградителя ВЗ-600-0,25М
Границы полос заградителя, Частоты настройки контуров, кГц Ьз, мГ Си пФ С3,пФ С„ пФ
100—140 120+3 3,7 6 470 4 700 470
120—180 150+7,5 г’з 4 470 3 000 470
150-260 193+10 1,4 2 470 1 940 470
200-400 284+14 0,65 1 000 850 470
300—600 — — — — 545
100
Принципиальные схемы обоих заградителей одинаковы и пока-
заны на рис 3-7 Общий диапазон заграждения 50—600 кГц
В диапазоне 50—100 кГц настройка осуществляется по одно-
контурной притупленной схеме кон-
денсатором Ct, выполненным в виде
магазина емкостей, притупление —
с помощью переменного резистора ri
При этом перемычка П размыкается
В диапазоне 80—600 кГц настройка
осуществляется по двухконтурнои
схеме полосового фильтра В схеме
Предусмотрены набор конденсаторов
С2 и катушек Г2, а также перемен
ный резистор г2, с помощью которых
можно выполнять схемы настройки
при любом значении нижней гранич
ной частоты заграждения в диапазоне
80—340 кГц Зависимости полосы заграждения от значения нижней
граничной частоты при различных величинах минимального активно-
го сопротивления в пределах полосы показаны на рис 3-8
101
Рис. 3-7. Принципиальная
схема заградителей ВЧЗ
1лтпппппттг“'
„--- —для ВЧЗ 100-0,15,------------для ВЧЗ 300 0,15, 1 — г, мци=400 Ом
2-га мин-500 Ом, 3-Г8МИН-600 Ом, 4- г3 мин-700 Ом, 5 - г3 мин =
-800 Ом
3-6 ЗАГРАДИТЕЛИ СЕРИИ ВЧЗС
Заградители серии ВЧЗС в отлише от заградителей серий ВЗ и ВЧЗ
имеют внутри силовой катушки стальной сердечник, существенно
увеличивающий индуктивность катушки Исследования, проведенные
Рис 3-9 Схемы заградителя со стальным сердеч-
ником.
в ОРГРЭС Минэнерго СССР [Л 39], показали, что при использова-
нии сердечника, набранного из пластин трансформаторной стали,
индуктивность катушки на высоких частотах возрастает в 4—6 раз
Это дает возможность улучшить заграждающие свойства загради-
102
теля, уменьшить его габариты и массу Наряду с этим применение
стального сердечника имеет и некоторые недостатки. Основным из
них является зависимость сопротивления заградителя от тока про-
мышленной частоты, проходящего по катушке обусловленная маг-
нитным насыщением сердечника. Вследствие этого индуктивность
силовой катушки резко уменьшается при протекании по катушке
тока к з и заградитель теряет при этом заграждающие свойства
Кроме того, в стальном сердечнике появляются значительные
вихревые токи, вследствие чего силовая катушка заградителя имеет
большое собственное активное сопротивление Это обстоятельство
не позволяет использовать эффективные многоконтурные схемы
настройки и заградитель настраивается по одноконтурной притуп-
ленной схеме
Принципиальная и эквивалентная схемы заградителя со сталь-
ным сердечником показаны на рнс 3-9 Заградители со стальным
сердечником выпускаются для работы в распределительных сетях
Выпускается два типа заградителей — ВЧЗС-'ГОО па номинальный
рабочий ток 100 А и ВЧЗС-200 на ток 200 А По диапазону частот
заграждения каждый из заградителей имеет н ч и в ч модифика-
ции Последняя обозначается дополнительной буквой В (ВЧЗ’С-ЮОВ,
ВЧЗС-200 В).
Данные силовой катушки
ВЧЗС 100
Номинальный рабочий ток, А . . 100
Максимально допустимый кратко-
Максимальное время протекания
тока, мин........................ —
Термическая устойчивость,
к^дейста.............................. 4,5
Электродинамическая устойчи-
вость, кАмак0.................... 17,0
Индуктивность, мГ (в скобках ука-
зана частота, кГц)..............1 >3^5у')/°(|8)
Индуктивность катушки без сер-
дечника, мГ.......................... 0,23
Число витков.......................... 61
Провод............................... АС-35
Диаметр, мм........................... 240
Высота (без элемента настройки и
скобы для подвески)............. 845
Высота вместе со скобой для под-
вески, мм....................... 1 120
Размеры сердечника, мм .... 800X92X95
Марка стали сердечника.......... Э-320
Толщина листа, мм.................. 0,35
Размеры нижнего основания, мм —
Масса, кг............................. 75
ВЧЗС-20Э
200
250
60
8,3
22,6
1,65+/°/о(0,05);
1,3^0/0(27)
0,25
57
ПВО 5,5X10,8*
250
870
1 140
800X92X95
Э-320
0,35
550—480
120
Высокочастотные характеристики рассматриваются отдельно для
каждого типа заградителей
103
Параметры заградителя ВЧЗС-100
Полоса
загражде
ния, КГЦ
Емкость
настройки,
Сопротив-
ление г,
Ом
Макси-
мальное
совратив
ление, Ом
Заградитель ВЧЗС-100 Полосы заграждения
прягаются с рабочими полосами нижних диапазонов
Рис 3 10 Зависимости полосы
заграждения ВЧЗС-ЮОВ от зна-
чения иижней граничной частоты
/-'змин = 5<» ОМ 2 —гзмии=600 Ом
''змин = 800 Ом
заградителя со-
аппаратуры
АРС [Л 2] В табл 3 7
приведены электрические
параметры заградителя
ВЧЗС-100 (рис 3 9)
Заградитель ВЧЗС-100 В
Настройка может осущест
влиться в диапазоне 40—
600 кГц при величинах ми-
нимального сопротивления
в пределах полосы 400—
800 Ом
Элемент настройки со
стоит из магазина кондеи
саторов, на котором можно
набрать любую емкость от
100 до 40 500 пФ с точ-
ностью до 60 пФ, и перемен-
ного резистора г с сопротив-
лением до 1 000 Ом Зави-
симости ширины полосы от
значения нижней граничной
частоты при различных зна-
чениях минимального сопро
тивления г3 мин приведены
на рис 3-10
Из сопоставления графи
ков на рис 3-10 и рис 1-19
видно, что заградитель со
стальным сердечником с индуктивностью 1,3 мГ обладает такими
же заграждающими свойствами, как заградитель без сердечника
с индуктивностью 0,6 мГ, 0,52 мГ и 0,485 мГ при настройке по
двух , трех и четырехконтурным схемам соответственно Защита
заградителей ВЧЗС-100 и ВЧЗС-ЮОВ осуществпяется одним раз
рядником типа ВЧЗ
Заградитель ВЧЗС-200 Заградитель настраивается по однокон-
турной притупленной схеме Для настройки предусмотрены магазин
104
Ештпптг*"
емкостей и магазин резисторов
с максима явным сопротивлением
820 Ом Зависимости полосы за-
граждения от значения нижней
граничной частоты при различных
величинах минимального сопротив-
ления на границах полосы призе
дены на рис 3-11
Заградитель ВЗЧС-200В По-
лоса частот заграждения 70—
600 кГц при минимальном сопро-
тивлении Гз мин = 520 Ом Элемент
настройки содержит два конденсд
тора общей емкостью 3 600 пФ и
притупляющий резистор г=575 Ом
Настройка производится по схеме
фильтра верхних частот
3-7. РЕКОМЕНДАЦИИ МЭК
ПО ЗАГРАДИТЕЛЯМ
сы заграждения заградителя
ВЧЗС 200 от значения нижней
граничной частоты
>- 'змин=300 Ом, 2-гзмин-
= 100 Ом, 3- гзмнн-500 Ом; 4-
'•змИн=“0Ом 5-т3 миа-700 Ом,
6 ~ гз мин = 800 Ом
Меж1дун ар одна я электр отехииче
екая комиссия (МЭК) выпустила
в 1971 г. рекомендации по параме
трам в ч вашрадителей (публика
ция МЭК № 353) В этом доку-
менте приводятся рекомендуемые
параметры в ч заградителей,
а также объем и методы их за-
водских испытаний МЭК рекомен-
дует следующие значения основных параметров заградителей
1 Диапазон рабочих температур окружающей среды — 25-
40 °C со среднесуточной температурой не выше 30 °C и среднегодо-
вой температурой не выше 20 °C
2 Заградитель должен быть рассчитан на работу на высоте не
менее 1 000 м над уровнем моря
3 Номинальное значение промышленной частоты может быть
любым в пределах 0—60 Гц
4 Величина индуктивности силовой катушки может отличаться
от номинального значения на ±10%, индуктивность измеряется на
частоте 1 000 Гц
5 Силовая катушка должна выдерживать тяговое усилие не
менее суммы двукратного веса и 200 кгс
6 Номинальные величины индуктивности силовой катушки,
мГ 0,2; 0,25; 0,4, 0,5; 1,0; 2,0
Примечание здесь и ниже выделены предпочтительные значе-
ния
7 Номинальные величины рабочего тока, А
100 , 200, 400; 630, 800, 1 000, 1 250, 1 600, 2 000, 4 000
8 Номинальные величины установившегося тока к з, кА 2 5
5, 10; 16, 20; 25, 31,5; 40; 50, 63
Примечание величина ударного тока к з определяется путем
умножения величины установившегося тока к з на 2 55
9 Рекомендуются следующие соотношения между величинами
поминального рабочего тока и установившегося тока к з при нор-
мальных и повышенных требованиях к заградителю (последние
105
Только для заградителей
превышающей 1 мГ)
Рабочий ток,
с индуктивностью силовой катушки, не
Установившийся ток к з , кА
100
200
400
630
800
1 000
1250
1 600
2 000
нормальные
требования
10
16
20
25
1,5
40
40
50
20
25
31
40
50
50
10 Изоляция силовой катушки и элемента настройки определя-
ется.
а) падением напряжения на силовой катушке при протекании
по ней номинального установившегося тока к з
(J = 1,1 * 2л/по м /-и ом/К 3 ,
б) напряжением, возникающим на заградителе, при воздейст-
вии импульсной волны с крутизной фронта 200 кВ/мкс с амплиту-
дой, обеспечивающей пробои защитного устройства на фронте волны.
11 Для измерения величины активной составляющей полного
сопротивления заградителя рекомендуется схема, показанная на
рис 3-12
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
УСТРОЙСТВА ПРИСОЕДИНЕНИЯ
4-1. КОНДЕНСАТОРЫ СВЯЗИ
Присоединение аппаратуры в. ч. связи к проводам линии
электропередачи осуществляется почти исключительно
через специальные конденсаторы связи. Для линейно-
эксплуатационной связи применяется также антенный
106
способ присоединения Возможно также присоединение
через аппаратуру высокого напряжения, например си-
ловые или измерительные трансформаторы, втулки мас-
ляных выключателей, однако этот способ применяется
в ограниченных масштабах только в распределительных
сетях низкого напряжения [Л. 1, 4, 25].
Конденсатор связи имеет небольшую емкость и обла-
дает значительным сопротивлением па частотах диапа-
зона в. ч. связи. Если реактивное сопротивление конден-
сатора специально не компенсировать, то последний
может внести в канал связи большое затухание (особен-
но на низких рабочих частотах), которое определяется
из выражения [Л. 10]
а=4-><1+;=Д^), (4-1)
ч 1 с вх т /
где 2ВХл — входное сопротивление линии.
Конденсаторы связи всегда обладают некоторой по-
следовательной индуктивностью, что приводит к зависи-
мости эффективной емкости конденсатора от частоты.
Эта зависимость определяется выражением
СЭфф = С/(1- ю2АС), (4-2)
где СЯфф — эффективная емкость на частоте со, Ф; С —
номинальная емкость конденсатора, Ф; L — последова-
тельная индуктивность, Г.
Для сетей с номинальным напряжением 35 кВ и вы-
ше выпускаются конденсаторы связи серии СМР (связи,
маслонаполненный, с расширителем). Для сетей низкого
напряжения (6—35 кВ) выпускаются конденсаторы се-
рии СММ (связи, маслонаполненный, в металлическом
корпусе).
Электрические данные и размеры конденсаторов свя-
зи различных типов приведены в табл. 4-1. Для этих
конденсаторов тангенс угла диэлектрических потерь при
частоте 50 Гц составляет 0,004; при изменении темпе-
ратуры в пределах —40<-+35°С емкость конденсатора
изменяется на ±3% ее значения при 20°C; при увели-
чении рабочей частоты от 50 до 300 кГц величина эф-
фективной емкости возрастает на 6% от приведенных
в таблице значений.
На рис. 4-1 показана конструкция наиболее распро-
страненного конденсатора связи СМР-55/ 3-0,0044.
107
Данные конденсаторов связи
Конденсатор набран из
отдельных конденсатор-
ных пакетов емкостью
0,378 мкФ с испытатель-
ным напряжением 800 В
Конденсаторные пакеты
изготовляются из кон-
денсаторной бумаги и
алюминиевой фольги. На-
бор конденсаторных паке-
тов крепится между дере
вянными рейками и встав-
ляется в фарфоровый ци-
линдр, собранный из от-
дельных фарфоровых ко-
лец с ребрами Края ци-
линдра армированы ме-
таллическими фланцами,
к которым прикрепляются
металлические крышки.
К верхней и нижней
крышкам присоединяются
выводы обкладок конден-
сатора.
В нижней части фар-
форового цилиндра рас-
положен гофрированный
металлический бак (рас-
ширитель), внутреняя по-
лость которого через специальное отверстие соединяется
с наружным воздухом Расширитель служит для компен-
сации температурных изменений объема масла. Конден-
сатор герметически закрыт, никаких проверок масла
в эксплуатации не требуется. Конструкции других кон-
денсаторов серии СМР аналогичны
Для изоляции нижней обкладки конденсаторов СМР
от земли предусмотрена специальная изолирующая под-
ставка, имеющая тот же диаметр, что и конденсатор
связи данного типа. Конденсатор связи составляется из
нескольких конденсаторов СМР, устанавливаемых в ко-
лонку один на другом на изолирующей подставке
Для отбора мощности разработаны н выпускаются
специальные конденсаторы отбора, включаемые после-
довательно с конденсатором связи У конденсаторов от-
109
Данные конденсаторов отбора мощности
Тип Номинальное напряжение, кВ Емкость, пФ Испытательное напряжение* 1, кВдейетв
ОМР-35-0,0535 35 53 500 85
ОМР-15-0,107* 15 107 000 55
ДМРИ-15-0,105 15 105 000 55
ОММ-10,5-60 10,5 1 730 000 35
* По ГОСТ 15581-70
1 В течение 1 мин с частотой 50 гц
бора и конденсаторов типа СМР, работающих совместно,
конструкции аналогичны и диаметры одинаковы
Электрические данные конденсаторов отбора различ-
ных типов приведены в
табл 4-2 Поскольку конден-
сатор отбора включается по-
следовательно с конденсато-
ром связи, эквивалентная
емкость присоединения
уменьшается
Сир — С„ сСОтб/(Ск с + С0Тб).
Рис 4-2 Внешний вид конден- На „ Рис- 4'2 * показан
саторов серии СММ. внешний вид конденсаторов
типа СММ Для их установ-
ки применяется специальная конструкция из последова-
тельно соединенных опорных изоляторов, обеспечиваю-
щих крепление конденсаторов и изоляцию их одного от
другого [Л 38]
4-2. ТЕОРИЯ РАБОТЫ ФИЛЬТРОВ ПРИСОЕДИНЕНИЯ
Непосредственное подключение в ч аппаратуры к кон-
денсатору связи недопустимо по следующим причинам.
1 Необходимо компенсировать реактивное сопротив-
ление конденсатора связи, особенно при работе на низ-
ких рабочих частотах.
2. Нижняя обкладка конденсатора связи должна
быть надежно заземлена для токов промышленной ча-
ПО
Таблица 4-2
Высота, Диаметр, Масса,
830 905 730
455 695 450
455 730 412
668X12 4X1 1°° 150
Назначение
Отбор мощности линий 400—500 кВ
Конденсаторный трансформатор напряже-
ния линий 500 кВ
То же 750 кВ
Отбор мощности 110—220 кВ__________
стоты с тем, чтобы напряжение промышленной частоты
не могло повредить в. ч аппаратуру
Высокочастотная аппаратура всегда расположена на
расстоянии нескольких сотен метров от конденсатора
связи. Поэтому напряжение токов высокой частоты по-
дается к месту установки конденсатора связи по в. ч
кабелю. Волновое сопротивление кабеля всегда меньше
входного сопротивления липин Поэтому между линией
и кабелем должен ставиться согласующий трансфор-
матор.
Простейшая схема устройства присоединения, выпол-
няющего все указанные функции, показана па рис. 4-3.
Высокочастотный кабель присоединен к согласующему
трансформатору, последовательно с конденсатором свя-
зи включена катушка индуктивности, образующая вме-
сте с ним последовательный резонансный контур. В схе-
ме происходит компенсация реактивного сопротивления
конденсатора связи только на одной частоте. Для ком-
пенсации этого сопротивления на двух и более частотах
применяются компенсационные устройства Схема двух-
частотпого компенсационного устройства показана на
рис. 4-4 Компенсация реактивного сопротивления на
двух частотах обеспечивается элементами Llt Ct, С-> и
L. Заземление нижней обкладки конденсатора связи
для токов промышленной частоты осуществляется через
в. ч. дроссель Др
В настоящее время компенсационные устройства
почти не применяются. Вместо них используются филь-
тры присоединения, обеспечивающие компенсацию реак-
тивного сопротивления конденсатора связи не па отдель-
ных частотах, а в пределах заданной полосы частот.
При достаточно большой величине емкости конденсатора
связи можно осуществить фильтр присоединения, обес-
печивающий передачу сигналов почти во всем спектре
рабочих частот, используемых для в. ч. связи по ВЛ.
Фильтром присоединения (ФП) называют устройст-
во, содержащее элементы компенсации реактивного со-
противления конденсатора связи и согласования линей-
Рис 4-3 Схема одночастотного устрой-
ства присоединения
/ — в ч аппарат, 2—в ч кабель, 3 — согла-
сующий трансформатор
ного тракта с в. ч. кабелем, хотя собственно фильтр
образуется после соединения этого устройства с кон-
денсатором связи. При рассмотрении в. ч. характеристик
устройств присоединения под ФП понимают схему филь-
тра, включающую в себя конденсатор связи.
Основной особенностью ФП является то, что он со
стороны линии должен быть выполнен по Т-образной
Рис 4-4. Схема двухчастотного компенсационного
устройства.
Обозначения те же, что и на рис 4-3
схеме, причем конденсатор связи является элементом
последовательного плеча. Для всех типов полосовых
Т-образных фильтров, содержащих конденсатор, в по-
следовательном плече, имеется определенное соотноше-
ние между величинами емкости этого конденсатора Скс,
характеристического сопротивления на средней частоте
полосы пропускания 2тл и шириной полосы пропуска-
ния А/проп-
Это соотношение имеет вид:
2тл — А/проп/ (2л/2тСк с),
где
/т = У7Х (4-4)
— средняя геометрическая частота полосы пропускания;
ft и f2— граничные частоты полосы, 7тл — характери-
стическое сопротивление фильтра со стороны линии на
частоте fm.
Возможные принципиальные схемы ФП показаны на
рис. 4-5. На рис. 4-5,а представлена схема полного Т-об-
разного звена полосового фильтра типа Д. Для согласо-
Рис. 4-5. Принципиальные схемы фильтров присоединения
вания сопротивлений линии и кабеля служит согласую-
щий трансформатор Тр. Все три контура схемы настрое-
ны на частоту fm.
На рис. 4-5,6 представлена схема полосового филь-
тра типа m с двумя коэффициентами [Л. 16] Эта схема
также содержит согласующий трансформатор. Схема на
рис. 4-5,в принципиально не отличается от предыдущей,
но в ней система индуктивностей и трансформатор Тр
заменены двумя катушками Д и Ь2 с определенной ве-
личиной магнитной связи между ними. Эта схема ФП,
называемая трансформаторной, благодаря своей очевид-
ной простоте получила наибольшее распространение.
Схема на рис. 4-5,г отличается от схемы на рис.
4-5,в тем, что в ней вместо трансформатора применен
автотрансформатор, вследствие чего эта схема получила
название автотрансформаторной.
8-367 / 113
Потери в фильтре минимальны, когда характеристи-
ческое сопротивление фильтра со стороны линии равно
входному сопротивлению линии (ZmJI = ZBXJI), а со сто-
роны кабеля — волновому сопротивлению кабеля (ZmK=
=ZB.K).
Осуществление согласования фильтра с кабелем не
представляет затруднений, так как оно выполняется вы-
бором коэффициента трансформации согласующего
трансформатора и не зависит от полосы пропускания
фильтра. Согласование фильтра со входным сопротивле-
нием линии накладывает ограничение на ширину поло-
сы пропускания фильтра при заданной величине емко-
сти конденсатора связи. Из (4-3) можно получить выра-
жение для верхней граничной частоты полосы пропуска-
ния в зависимости от значения нижней граничной ча-
стоты, характеристического сопротивления и емкости
конденсатора связи
/г=А/(1-гтл2лАСкс). (4-5)
При Скс=1 100 пФ, ZmJI = 400 Ом и А = 50 кГц f2 =
= 57 кГц. Это означает, что при емкости конденсатора
связи Ск с = 1 ЮО пФ, нижней граничной частоте 50 кГц
и согласовании фильтра со входным сопротивлением ли-
нии полоса пропускания фильтра мала (не превышает
7 кГц).
В области нижних частот, особенно при малой емко-
сти конденсатора связи, для расширения полосы пропу-
скания приходится увеличивать характеристическое со-
противление фильтра со стороны линии При этом фильтр
оказывается несогласованным со входным сопротивле-
нием линейного тракта и появляются потери на отраже-
ние. При /тл#=/вхл, но ZmK=ZBK затухание вследствие
отражения определяется из выражения
Если задаться максимальной величиной затухания
вследствие отражения, то из (4-6) можно получить сле-
дующее выражение для допустимой величины харак-
теристического сопротивления фильтра со стороны ли-
нии:
Zma = ZBX л (Л zt ]/"Л2 1 ), (4-7)
где
Л = 2е2а°1Р - 1.
114
ФП по схеме полосового фильтра тит К может быть
выполнен не только по полной Т-образной схеме
(рис. 4-5,а), но и по схеме Г-образного полузвена
(рис. 4-6), которая отличается от Т-образной схемы от-
сутствием конденсато-
ра С2 и катушки L&
вдвое большей величи-
ной индуктивности ка-
тушки Li и вдвое мень-
шей емкостью конден-
сатора
Характеристическое
сопротивление фильтра
различно на различных
частотах. На рис 4-7
L Ск-с
-к—IF
г
Кабель Тр
вл
Рис. 4-6 Схема ФП в виде Г-образ-
ного полузвена полосового фитьтра
типа К.
показана зависимость этого сопротивления от частоты.
В пределах полосы пропускания характеристическое со-
противление фильтра чисто активное, вне полосы пропу-
скания— чисто реактивное.
Из выражения (4-5) следует, что при выполнении
условия
•2тл®1Ск с = 1 (4'8)
верхняя граничная частота фильтра обращается в бес-
конечность. Это означает, что полосовой фильтр превра-
тился в фильтр верхних частот, пропускающий все ча-
стоты выше Mi. Схемы устройств присоединения, выпол-
иг нг
• а) ' б)
Рис 4-8 Схемы ФП в виде фильтров верхних частот
ненных в виде фильтров верхних частот, показаны на
рис. 4-8 для полного Т-образного звена (рис. 4-8,а) и
для Г-образного полузвена (рис. 4-8,6). Схемы на
рис 4-8 получены из схем полосовых фильтров (рис.
4-5,а, 4-6 соответственно).
Из (4-8) следует, что при величине емкости конден-
сатора связи, большей 8 000 пФ, и 2„,л = 400 Ом фильтр
присоединения может быть выполнен по схеме фильтра
верхних частот при нижней граничной частоте 50 кГц,
т е. фильтр будет пропускать все частоты выше 50 кГц.
Зависимость характеристического сопротивления от ча-
стоты для любой из схем фильтра верхних частот опре-
деляется выражениями:
для Т- и Г-образных схем со стороны линии
-(«уМ2; (4-9)
для Г-образной схемы со стороны кабеля
ZK = 1 - («>»2. (4-9а)
116
Та б ли ца 4-3
Формулы для расчета элементов схем фильтров присоединения
Рис N L Lt C. ca Тип фильтра
4-5,а Zm„ (h-fj 1 fi-f. Полосовой Т-образный
2n(f2-f.) Zmnn (fe-f.) zm^4.f.
4-6 zm„(h~h) 1 - Полосовой Г-образный
2" (f2—ft) 2nf.fi
4-5,i? zmJI (f. + f2) - k-f. Полосовой Т-образный
2^2(f2-A) 4"fJ2 гтл244.
4-8,а - Zmn 44. - i Верхних частот Т-образный
i
4-8,1? - Zmn 24. - - Верхних частот Г-образный
Зависимости характеристических сопротивлений
фильтров верхних частот от частоты, соответствующие
(4-9) и (4-9а), приведены на рис. 4-9.
Формулы для расчета элементов схем фильтров при-
соединения, изображенных на рис. 4-5,а, б и 4-6, а также
схем на рис. 4-8 приведены в табл 4-3. В таблице при-
ведены формулы для схем фильтров без согласующего
трансформатора и в. ч дросселя. Коэффициент транс-
формации согласующею трансформатора определяется
из выражения
К'каб/Кли11 = 1/'" 2mK/ZmjI,
где №каб и 1ГЛин — числа витков соответствующих кату-
шек трансформатора
Как уже отмечалось, трансформаторный фильтр по
схеме рис 4-5,а получил наибольшее распространение.
Автотрансформаторный фильтр (рис. 4-5,г) в последние
годы также довольно широко применяется Поэтому ни-
же рассмотрен расчет этих двух типов фильтров при-
соединения. ;
117
Для трансформаторного фильтра входное сопротив-
ление со стороны линии и со стороны кабеля определяет-
ся выражениями
„ со2Л42 . ./ ш2М2 \ .. 1П.
^Ф П Л ^2 ГВХ К 4“ ! 1Х1 X2 j1 (4'10)
„ ш2ЛР . ./ со2Л42 \ ,л.
2фпк = —^-гВхл + /(*2 — 1 (4-10а)
где
х, = «Д,---J; х, = wL,-------U-:
1 1 иСв.о’ 2 2 соС2 ’
Z2-r2 -ОД; Z2 = r2 4-х2-
2 их.к 1 2 ’ 1 Ех.л 1 ’
гВх к — входное сопротивление в ч. кабеля (сопротивле-
ние нагрузки фильтра при питании со стороны линии);
гВх л — входное сопротивление линии.
Для автотрансформаторного фильтра
7 _ <о2 (А2 + Л4')2 / ^(L. + М')^ \
Аф п л —• ^2 ' вх к ~Г 1 I Л1 1 •
(4-И)
7 _ (Л2 + Д4')= / со2(А2+ЛГ)2 \
^ф П К-- ^2 ' ВХ Л “Г J Д ' Xl
(4-11 а)
где Xt; х2, Z\ и Z2i— то же, что в (4-10) и (4-10а), но
Li = L2 + L'i-|-2Af/; (4-12)
М' — коэффициент взаимной индуктивности между ка-
тушками L'i и L2.
Из (4-10) и (4-11) можно определить сопротивление
холостого хода (Гвхк=°° или 1Гвхл=°о) и короткого за-
мыкания (Гвхк = 0 ИЛИ Гвхл = 0).
Поскольку для любого четырехполюсника
Zxap == з,
ТО
2л=шлГА3-[1 -(®о/"ПТ; (4-13)
ZK = /й2-[1-(о>0/^12, (4.13а)
где
О». = 1 1 /КОД: (4-14)
118
Выражения (4-13) и (4-13а) справедливы как для
трансформаторного, так и для автотрансформаторного
фильтров при следующих обозначениях:
для трансформаторного фильтра
k^M/УцЦ (4-15)
— коэффициент связи фильтра, равный коэффициенту
магнитной связи между катушками и L%,
для автотрансформаторного фильтра
к = (Ц + М')1УЦЦ (4-16)
— коэффициент связи автотрансформаторного фильтра.
В этом выражении Ц определяется по (4-12).
Следует отметить, что коэффициент связи автотранс-
форматорного фильтра k не равен коэффициенту связи
k' между катушками L't и L?. Коэффициент k' опреде-
ляется аналогично (4-15), т. е.
(4-17)
Полоса пропускания фильтра определяется из усло-
вия равенства нулю подкоренного выражения в (4-13)
62—[1—(сооМ2=0,
откуда
“л = (и2 = — k. (4-18)
Характеристическое сопротивление имеет максимум
на частоте (4-4). На основании (4-18) и (4-4) можно
получить:
(4-19)
Формулы (4-18) и (4-19) позволяют выразить коэф-
фициент связи и частоту настройки обоих контуров че-
рез граничные частоты полосы пропускания
b(M)/(fUft); (4-20)
(4-21)
Из выражений (4-13), (4-19) и (4-21) можно полу-
чить выражение (4-3), связывающее граничные частоты
119
полосы пропускания с характеристическим сопротивле-
нием фильтра и емкостью конденсатора связи.
Приведенный анализ дает возможность сравнить раз-
личные схемы ФП. ФП по схеме, приведенной на рис.
4-5,в, наиболее удобен в тех случаях, когда требуется
сравнительно небольшая полоса пропускания и коэф-
фициент связи, определяемый по (4-20), не превышает
0,9. Этот фильтр обладает малым числом элементов и
удобен в изготовлении. Ограничение величины коэффи-
циента связи обусловлено тем, что трансформаторный и
автотрансформаторный фильтры выполняются без фер-
ромагнитного сердечника.
Когда требуемая величина коэффициента связи боль-
ше 0,9, целесообразно применение автотрансформатор-
ного фильтра. Коэффициент связи этого фильтра, опре-
деляемый по (4-16), больше коэффициента связи между
катушками L\ и L2. При коэффициенте связи между ка-
тушками £' = 0,9 коэффициент связи фильтра k может
достигать 0,96. При больших величинах емкости конден-
сатора связи требуемая полоса может быть столь вели-
ка, что необходимый коэффициент связи превысит 0,96.
В этих случаях целесообразно применение схемы, при-
веденной на рис. 4-5,а.
Применение схемы ФП в виде Г-образного полузве-
на, как правило, нецелесообразно, так как эта схема
обладает повышенным затуханием в пределах полосы
пропускания. Однако схема Г-образного полузвена
(рис. 4-6) может применяться, когда важно уменьшить
общее число элементов схемы.
Все схемы ФП, кроме трансформаторной и автотранс-
форматорной, требуют применения согласующего транс-
форматора с коэффициентом связи между обмотками,
близким к единице. Выполнение такого трансформатора
возможно только при использовании ферромагнитного
сердечника При этом возникают серьезные трудности,
связанные с тем, что из-за нелинейности ферромагнитно-
го сердечника трансформатор вносит в тракт нелинейные
искажения Когда через один ФП передаются сигналы
многих каналов связи, трансформатор может стать при-
чиной взаимных влияний между каналами. Обеспечение
необходимой линейности согласующего трансформатора
осложняется еще тем, что через линейную обмотку
трансформатора проходит ток промышленной частоты
120
Цри большой величине емкости конденсатора связи
этот ток может быть 0,5 А и более. По этой причине ФП
с согласующим трансформатором выпускаются в Совет-
ском Союзе только для линий низких классов по напря-
жению, где не применяются системы многоканальной
связи.
4-3. РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРНОГО
И АВТОТРАНСФОРМАТОРНОГО ФИЛЬТРОВ
Возможны следующие варианты заданий на расчет
ФП: обеспечение минимального затухания и наилучшего
согласования в узкой полосе частот; получение задан-
ной полосы пропускания; обеспечение максимальной
ширины полосы при заданных значениях верхней или
нижней граничных частот, емкости конденсатора связи
и допустимого затухания в пределах полосы
В ряде случаев ФП используется для пропускания
одной узкой полосы рабочих частот (например, только
для передачи сигналов релейной защиты). В этих усло-
виях можно осуществить оптимальное согласование
фильтра с линией и в ч. заградителем Для каналов
дифференциально-фазной защиты такое согласование
особенно желательно, так как при этом уменьшается ве-
личина отраженных сигналов [Л. 28].
При необходимости передачи через ФП частот не-
скольких в. ч. каналов целесообразно выбрать гранич-
ные частоты полосы пропускания фильтра близкими
к крайним значениям передаваемых частот. Расширение
полосы пропускания сверх требуемых пределов приводит
к неоправданному увеличению затухания в полосе про-
пускания. Наибольшую полосу пропускания при задан-
ной величине затухания в пределах полосы стремятся
получить при проектировании фильтров широкого на-
значения. Для фильтра с наилучшим согласованием
в пределах узкой полосы частот наиболее удобной
является трансформаторная схема Фильтры на задан-
ную полосу и фильтры с максимальной полосой могут
быть как трансформаторного, так и автотрансформа-
торного типов.
Рассмотрим указанные варианты расчета ФП
Расчет трансформаторного фильтра с наилучшим со-
гласованием в узкой полосе частот. Исходными данными
для расчета являются: величина характеристического
121
сопротивления фильтра со стороны линии (Zm4) и сред-
няя частота полосы пропускания.
Расчет фильтра ведется в следующей последователь-
ности. Из (4-3) и (4-4) определяются нижняя и верхняя
частоты полосы пропускания
f. = V(^f2mCK cy + f2m- ^Zmaf2mCK с; (4-22)
(4-23)
Из (4-3) с учетом (4-14) и (4-21) находится выра-
жение для определения индуктивности линейной катуш-
ки фильтра
Из (4-13) и (4-13а) определяется индуктивность ка-
бельной катушки фильтра
Lz= L{ZmK/Zm!i, (4-25)
где Zmiк — характеристическое сопротивление фильтра
со стороны кабеля, равное волновому сопротивлению
кабеля
По (4-20) определяется коэффициент связи между
катушками фильтра Определяется емкость конденсатора
в цепи кабеля из выражения
C2=CKCZmn/ZmK. (4-26)
Пример 4-1. Рассчитать фильтр присоединения на частоту
45 кГц, С1!.с=|1 100 пФ и 2тл=220 Ом, ZmK=l(K) Ом
По (4-22) определяем нижнюю граничную частоту
= Кл-220.452• 106• 1 100 10~’2)2 4- 452-108 —
— л 220 452 108 1 100 10-'2 =- 43,44 кГц
По (4-23) определяем верхнюю граничную частоту
452 • 106
(г = 43,44 103 == 46,62 кГц>
По (4-24) находим индуктивность линейной катушки фильтра
(43,442 4.46,62«) 106-220 _
L = 4л 43,44-103-46,62 103 (46,62 — 43,44)-1 б5 10,94 мГ’
Индуктивность кабельной катушки (4-25)
100
Гг= 10,94-10-3 220= 4,97 мГ.
122
Коэффициент связи между катушками (4-20)
46,62= — 43; 442
k~ 46,622 + 43,442 ~°>070-
Емкость конденсатора в цепи кабеля (4-26):
С2 = 1 100-10-12 ioo= 2 420 пФ.
Расчет трансформаторного фильтра на заданную по-
лосу частот. Исходными являются крайние значения ча-
стот, подлежащих передаче. Верхнюю граничную часто-
ту можно выбрать равной наивысшей передаваемой ча-
стоте. При выборе нижней граничной частоты следует
учитывать довольно быстрый подъем затухания у ниж-
него края полосы. Поэтому нижнюю граничную частоту
следует выбирать на 3—4% меньше низшей частоты,
подлежащей передаче Расчет фильтра рассмотрим на
примере.
Пример 4-2. Рассчитать фильтр присоединения с полосой про-
пускания 35—55 кГц при емкости конденсатора связи Ск с=4 100 пФ,
ZmH=100 Ом, ZBX л = 400 Ом
Определяем максимальную величину характеристического со-
противления фильтра со стороны линии по (4 3) и дополнительное
затухание, вызванное песо: ласованием сопротивлении, по (4-6)
(55 — 35) Юз _
Z™ — 2л 55-Ю3-35.103 1 100 Ю-'2 ~ 1 504 Ом’
«отр = In
1 504 + 400
2 К1 510 400
= 0,205 Нп
Фактическое рабочее затухание фильтра будет больше опреде-
ленного по (4-6) за счет потерь в элементах фильтра В области
частот до 100 кГц дополнительное затухание составляет около
0,1 Нп На более высоких частотах потери в элементах фильтра
уменьшаются, так как уменьшаются индуктивности катушек. Учи-
тывая потери в элементах фильтра, оцениваем максимальное зату-
хание в пределах полосы в 0,31 Нп
По (4-20) определяем коэффициент связи между катушками
(552 — 352) 10е
,55* 10s+-35я-106 “°-423-
Фильтр может быть выполнен по трансформаторной схеме.
Рассчитываем индуктивность линейной катушки фильтра пэ
(4-24)
(352 -10®-J- 352 10е) 1 504 _
— 4л 55 Ю3 35-103 (55 — 35) 103 ~ 1>32 мГ-
123
Определяем индуктивность кабельной катушки фильтра по (4-25)
[00
L2 = 1,32 ]5^=0,0879 мГ.
Находим емкость конденсатора в цепи кабеля по (4-26)
„ 1 504
С2 = 1 100 JQQ = 16 544 пФ.
Расчет трансформаторного фильтра на максималь-
ную полосу частот. Как уже отмечалось, в зависимости
от области рабочих частот фильтра ширина полосы про-
пускания определяется либо величиной допустимого за-
тухания в полосе пропускания, либо величиной практи-
чески осуществимого коэффициента связи между катуш-
ками. При заданной нижней граничной частоте fi верх-
няя граничная частота f2 определяется по одному из
двух выражений
fz—/1/(1 2тлКСк с2л); (4-27)
f2 = f, ]/(“1 + (4-28)
При заданной верхней граничной частоте нижняя
граничная частота определяется по формуле
Л = ^/(1+2тл^Скс2л); (4-29)
f 1 = Ь Г(1 - /0/(1 + (4-30)
Если принять, что максимально возможная величина
коэффициента связи /гмакс составляет 0,9, то максималь-
ное отношение граничных частот будет равно
Ь/К = 4,35. (4-31)
При нижней граничной частоте полосы fi=50 кГц
максимальная верхняя граничная частота трансформа-
торного фильтра составляет 220 кГц.
Расчет фильтра ведется в следующей последовательности
Задаются максимальная величина затухания в пределах полосы
пропускания яМакс и одна из граничных частот полосы Находится
затухание вследствие отражения
Яотр— Ямакс—0,1
По величине допустимого затухания вследствие отражения по
(4-7) определяется характеристическое сопротивление фильтра со
стороны линии Вторая граничная частота определяется по (4-27)
и (4-28) или (4-29) и (4-30) Величины Lt, L2, k п Сг определяются
из формул (4-20), (4-24), (4-25) и (4-26) Если граничные частоты
определены из (4-28) или (4-30), то Zmn определяется из (4-3).
124
Расчет автотрансформаторного фильтра на заданную
полосу частот. В отличие от трансформаторного филь-
тра, в котором величины характеристического сопротив-
ления и коэффициента связи являются независимыми,
в автотрансформаторном фильтре эти величины взаимо-
связаны. Установим зависимость между характеристи-
ческим сопротивлением Zma, коэффициентом связи
фильтра k и коэффициентом связи k' между катушками
L'i и L2.
Обозначим:
ZmTi/ZmK = Li/Ь2 = п. (4-32)
Индуктивность линейной обмотки определяется вы-
ражением
Lt = L'i + L2 + 2M', (4-33)
где
M'^k'yL\L^. (4-34)
Из выражений (4-32), (4-33) и (4-34) можно полу-
чить следующее соотношение между величинами индук-
тивностей L\ и L2-
Если в выражение (4-16) для коэффициента связи
автотрансформаторного фильтра подставить (4-34), то
после преобразований можно получить следующее рас-
четное выражение:
6=^’/"+дЫ1-^)' (4’36)
Из выражений (4-35) и (4-36) видно, что коэффи-
циент связи фильтра k является функцией п и k'.
Из (4-36) может быть найдена величина индуктив-
ности катушки L\
L\ = L2(/z+1-2й]/*7Г). (4-37)
Из (4-35) и (4-36) получим выражение, непосредст-
венно связывающее величины k, k' и п
k = (1 - k’y-kY n—l-\-k'2 )/У~п. (4-38)
125
Зависимость (4-38) приведена в виде графиков на
рис. 4-10 (сплошные кривые).
Рассмотрим пример расчета автотрансформаторного
фильтра на заданную полосу частот.
Пример 4-3. Рассчитать фильтр присоединения с полосой про-
пускания 40—250 кГц при емкости конденсатора связи Сь с =
= 3300 пФ Входное сопротивление линии /вхл = 400 Ом, волновое
сопротивление кабеля 100 Ом.
По (4-3) и (4 6) находим величину характеристического сопро-
тивления фильтра и затухания вследствие отражения
(250 — 40) 10»
ДпЛ— 2л-40-103-250-103-3 300 10" 12 1 013 Ом,
400+ 1013
2/400 1 013"
= 0,105 Нп
126
По (4-20) находим необходимый коэффициент связи фильтра
(250 ЮТ- (40 10У _
й (250 103)2 + (40 103)2 и’ао"
Находим отношение сопротивлений фильтра со стороны линии и
кабеля (4-32)
n ~ 100 ~ 1U’13,
По рис 4-10 определяем требуемую величину коэффициента
связи k' между катушками L\ и Ls Если полученное значение
/г'<с0,9, то такой фильтр может быть выполнен на катушках без
ферромагнитного сердечника
При п= 10,43 и /г=О,95 находим й' = 0,9
Определяем полную индуктивность Li последовательного соеди-
127
Определяем индуктивность катушки Ь2 по (4-25) |
100
£2 = 2,46 0,243 мГ. J
Определяем индуктивность катушки £\ (4-37) Я
£', = 0,243(10,13+ 1 — 2 0,95-/10ДЗ) = 1,21 мГ Я
Определяем величину емкости С2 по (4-26) Л
1 013 Я
С2 = 3 300 -jQQ- = 33 429 пФ.
Для получения большой величины коэффициента свя- ,
зи k' между катушками L\ и L2 и возможности регули- '
ровки величины этого коэффициента целесообразно вы-
полнять автотрансформатор не в виде одной катушки >
с отводом от части витков, а в виде трех галетных ка-
тушек: катушки L\ из двух последовательно соединен-
ных галетных катушек и катушки L2, помещаемой меж-
ду двумя половинами катушки L\.
Расчет автотрансформаторного фильтра с максималь- -
ной шириной полосы В трансформаторном фильтре ве- ’
личины характеристического сопротивления фильтра
ZraJI и коэффициента связи k связаны между собой сле-
дующими зависимостями, получающимися из (4-27) и
(4-28) или (4-29) и (4-30):
(4-39)
1 “Г ^тЛ^/М.с) I
k -~= !!1 • (4-4°)
Выражения (4-39) и (4-40) используются, когда за-
дается соответственно нижняя или верхняя граничные
частоты. В автотрансформаторном фильтре между 2тл
и k имеется еще зависимость (4-38). Соотношения (4-39) 1
и (4-38) или (4-40) и (4-38) должны удовлетворяться i
одновременно.
Зависимости (4-39) и (4-40) представлены в виде
пунктирных кривых на рис. 4-10. На рис. 4-10,а даны
кривые, построенные по (4-39), когда задана нижняя
граничная частота; на рис. 4-10,6 — по (4-40), когда
задана верхняя граничная частота. На этих кривых
(4-41)
m%=Zjnp2nf2Cft с. (4-42)
128 , I
Расчет фильтра сводится к следующему.
Задаются одна из граничных частот, величина ма-
ксимального затухания в пределах полосы и емкость
конденсатора связи. По заданной величине максималь-
ного затухания оценивается затухание вследствие отра-
жения и по (4-7) находится максимально допустимое
значение 2тл. По формулам (4-32) и (4-41) или (4-42)
определяются вспомогательные величины п и или т2.
По рис. 4-10 определяется требуемая величина коэффи-
циентов связи k и k'. Для того чтобы фильтр был выпол-
ним, необходимо чтобы точка пересечения кривой т
с прямой п была ниже верхней сплошной кривой. Это
означает, что требуемая величина k' должна быть мень-
ше 0,9. Если указанное условие не выполняется, то не-
обходимо из графика определить ближайшее меньшее
значение п, которое определит величину Zmn = nZmv, при
которой фильтр является практически выполнимым.
Дальнейший ход расчета такой же, как и для филь-
тра с заданной полосой пропускания
Пример 4-4. Рассчитать ФП с нижней граничной частотой
(1=35 кГц при Скс = 6400 пФ, Zm« = 600 Ом, ZmK=100 Ом
Находим mi по (4-41) и п по (4-32)
т> = 100 2л • 35 • 10а • 6 400 10“'2=0,14,
По рис 4-10,а находим £'=0,88; & = 0,955 Поскольку fe'<0,9, то
такой фильтр практически выполним
По (4-27) определяем верхнюю граничную частоту
fi 35-Ю3
1 — nmt 1 — 6 0,14 218 к1ц
Находим Lt, Lz и L't и С2 по (4-24), (4-25), (4-37) и (4-26)
соответственно
, _ [(35-ЮТ+ (218 103)2] 600
~~ 4л-35-103 - 2 1 8-103 (2 1 8 — 35) 10’ ш ’
£а = 1,67-IO-3 0,279 мГ;
£', = 0,279 (6 + 1 - 2-0,955- /ь ) = 0,65 мГ;
Са = 6 400 38 400 пФ;
9—367 129
ИПТПППГПТГИ
4-4. ФИЛЬТР ПРИСОЕДИНЕНИЯ ПО С'ХЕМЁ
ШИРОКОПОЛОСНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
В технике связи используются схемы, в которых путем
включения дополнительных реактивных сопротивлении
удается получить согласующий трансформатор с экви-
валентным коэффициентом связи, значительно превы-
шающим коэффициент маг-
нитной связи между обмот-
ками трансформатора. Такие
схемы применяются в тех
случаях, когда необходимо
осуществить согласование
Рис 4-11 Фильтр присоедине сопротивлении в широком
ния по схеме широкополосного диапазоне частот [Л 27]
трансформатора На рис. 4-11 показана од-
на из таких схем, которая
может быть использована в качестве фильтра присоеди-
нения. Отношение граничных частот полосы пропускания
для схемы на рис. 4-11 определяется выражением
(4 43)
где k' — коэффициент магнитной связи между катушка-
ми Li и L2, определяемый по (4-15).
Учитывая соотношение (4-28), связывающее гранич-
ные частоты полосы с коэффициентом связи фильтра k,
на основании (4-43) получим связь между k и k' для
схемы на рис. 4-11:
k=^k’ (V2-k'2 -ф 2k' - k'3 )Д1+(1 + k' /2 - ft'2 )2].
(4-44)
Зависимости f2/fi = f(k') и k = f(k'), построенные no
(4-43) и (4-44), приведены на рис. 4-12. Из кривых на
рис. 4-12 видно, что схема на рис. 4-11 позволяет полу-
чить значительно больший эквивалентный коэффициент
связи фильтра, чем схема обычного трансформаторного
фильтра. Это дает возможность увеличить полосу про-
пускания фильтра в тех случаях, когда емкость конден-
сатора связи велика, а полоса ограничивается только
осуществимой величиной коэффициента связи.
Сопоставляя выражения (4-44) и (4-38), можно срав-
нить фильтр по схеме на рис. 4-11 с автотрансформатор-
130
гшпшпптг"
ним фильтром Фильтр ПО ^/;
схеме на рис 4 11 имеет м
то преимущество, что ко- /з
эффициент связи у него не
зависит от условий согла-
сования фильтра, так как 11
в (4-44) не входит вели- ю
тина п (см. 4-38). Кроме д
того, при определенной
величине коэффициента 8
магнитной связи между 7
катушками (k') коэффи-
циент k у фильтра по схе- °
ме на рис. 4-11 несколько 5
больше, чем у автотранс- 4
форматорного фильтра
Недостатком схемы на
рис. 4-11 является нали-_
чие двух дополнительных
элементов (конденсатора
Рис 4-12 К расчету схемы ФП
на рис 4-П
Со и катушки индуктивно-
сти Lo). Кроме того, у фильтра по рис. 4-11 затухание на
частотах выше верхней граничной частоты существенно
больше, чем у автотрансформаторного фильтра.
Расчет элементов фильтра присоединения по схеме
на рис. 4-11 ведется по следующим формулам.
L-Z
тя
L2 = Lt
(4-45)
==
Пример 4-5. Рассчитать ФП с нижней граничной частотой
fi=35 кГц, Скс = 6 400 пФ, Zmn=600 Ом, ZmK=<100 Ом; наибольшая
осуществимая величина коэффициента магнитной связи й' = 0,92.
По (4 43) находим отношение граничных частот полосы пропус-
кания
откуда fs = 35
12,9 = 453 кГц
131
Ио (4-45) определяем величины элементов Схемы
, (35 1О’)2 + (453 103)2
Ь, = оии 47t.j5.103.453 108(453.10’ —35 10’)
r , (453-103 —35-IO3)2 100 n л_
£2— 1,49.10-3 i03)2 + (453. iQ3)2 600 °>2° мГ>
100
Д° = 2л (453-IO’ - 35-103) °-0381 мГ:
С° = (453-Юз — 35-Ю3) 100= 76,9 пФ’
600
С2 = 6 400 ioo=38 400 пФ.
4-5. ЗАТУХАНИЕ НЕСОГЛАСОВАННОСТИ
Входное сопротивление фильтра обычно не равно сопро-
тивлению его нагрузки. Это приводит к тому, что двух-
проводный выход линейного тракта нагружается на со-
противление, не равное характеристическому сопротив-
лению тракта. Такое несогласование нагрузок может
приводить к увеличению рабочего затухания тракта,
к появлению отраженных сигналов и к другим нежела-
тельным последствиям. Для характеристики степени
согласованности фильтра с нагрузкой введено понятие
затухания несогласованности. Величина этого затухания
определяется как логарифм величины, обратной коэф-
фициенту отражения:
Л_=201г|ф|=201?|^±а-|. (4-46)
Применительно к фильтру присоединения выражение
(4-46) можно записать в виде
(4'46а)
где ZBX л —входное сопротивление фильтра со стороны
линии при нагрузке фильтра на активное сопротивле-
ние, равное номинальной величине волнового сопротив-
ления в. ч. кабеля. Для трансформаторного и автотранс-
форматорного фильтров ZBx л определяется по (4-10) и
(4-11); Дс = /'вхл — номинальное значение характеристи-
ческого сопротивления линейного тракта.
132
Рассматривая фильтр присоединения как четырех-
полюсник, состоящий из реактивных элементов, можно
выразить затухание несогласованности через параметры
типа А четырехполюсника
Аяс — 101g
£с(Л.+Л2)2 + (Д2-АЛ2)2
(4-47)
где Ац, А12, A2i и А& — модули параметров типа А.
Для трансформаторного и автотрансформаторного
фильтров коэффициенты Афп определяются по (5-17).
Экспериментальное определение величины затухания
несогласованности выполняется по схеме, показанной на
рис. 4-13. В этой схеме Г\— сопротивление, равное волно-
вому сопротивлению в. ч. кабеля, г2 — номинальному
значению характеристического сопротивления в. ч. трак-
та. Затухание несогласованности определяется из вы-
ражения
AHC = 201g^, (4-48)
где V'—показание вольтметра при отключенном ФП
(ключ К разомкнут); V"— то же при подключенном ФП.
По проекту международных норм на фильтры при-
соединения затухание несогласованности в пределах по-
лосы должно быть не менее 12 дБ.
4-6. ФИЛЬТРЫ ПРИСОЕДИНЕНИЯ, ВЫПУСКАЕМЫЕ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬЮ
Фильтр типа ОФП-4 Фильтрами присоединения типа ОФП-4
оснащено большинство в ч каналов связи по ВЛ НО и 220 кВ
Фильтр рассчитан на емкости конденсаторов связи 1 100 и
2 200 пФ и в ч кабель типа ФКБ с волновым сопротивлением
100 Ом Он выполнен по трансформаторной схеме (рис 4-5,в) и име-
ет три частотных диапазона 49—120, 75—200 и 125—300 кГц Для
каждого из диапазонов имеется отдельный воздушный трансформа-
тор с индуктивностями обмоток L\, Г2 и с определенным коэффи-
циентом связи между катушками Каждый из этих трансформаторов
заключен в отдельную пластмассовую коробку и залит битумом
Все три трансформатора заключены в один металлический кожух,
который крепится на опоре конденсатора связи.
Для защиты элементов фильтра, а также в ч кабеля и в ч
аппаратуры параллельно линейной обмотке фильтра (катушка Li
в схеме на рис 4-5,в) включен плоский разрядник с пробивным на-
пряжением около 2 кВ без нелинейного сопротнеления
133
1Ш ШН 1И1НШ1НПГ
Рис 4-13 Схема для экспериментального опреде-
ления затухания несогласованности
Электрические данные фильтра приведены в табл 4-4 На
рис 4-14 показаны характеристики рабочего затухания и входного
сопротивления со стороны линии на трех диапазонах фильтра при
двух значениях емкости конденсатора связи
Таблица 4-4
Электрические данные фильтра ОФП-4
Параметр Диапазоны, кГц
первый 49—120 второй 75—200 третий 125—300
Емкость в цепи кабеля С2, пФ Индуктивность линейной катушки мГ: 21 300 12 800 8 500
при Сяс=1 100 пФ 5,3 2,2 0,86
при Ск с=2 200 пФ 2,6 1,1 0,43
Индуктивность кабельной катушки 1.2, мГ 0,33 0,23 0,13
Коэффициент связи k Характеристическое сопротивление Z.m„, 0,75 0,74 0,74
при Ск е=1 100 пФ 1 750 1 200 740
при Ск.е=2 200 пФ 875 600 340
Характеристическое [сопротивление ZmK, Ом 100 100 100
Как видно из табл 4-4 и рис 4-14, фильтр очень плохо согла-
сован с линией, особенно на первом и втором диапазонах при емко-
сти конденсатора связи 1 100 пФ Это явилось следствием выбора
большой полосы пропускания при малой величине емкости конден-
сатора связи В ряде случаев плохое согласование фильтра с линией
приводит к существенному ухудшению параметров в ч канала На
коротких линиях это создает неравномерность затухания канала
при изменении частоты На протяженных линиях при плохом согла-
совании появляются отраженные сигналы, затрудняющие работу
в ч дифференциально-фазной защиты На линиях с ответвлениями
плохое согласование фильтра на конце ответвления может привести
к повышению затухания, вносимого этим ответвлением в в ч канал
по основной линии Во многих случаях широкая полоса фильтра
134
гг пштшппн"*
Рис 4 14 Частотные характеристики затухания и входного
сопротивления со стороны линии для фильтра ОФП-4
а — первый диапазон, б — второй диапазон;
----— с = 1 100 пФ;----------С с = 2 200 пФ
присоединения не используется, так как передаче подлежит сравни-
тельно небольшая полоса частот При этом ухудшение согласования
фильтра с линией является неоправданным
В связи с этим во ВНИИЭ была проведена разработка моди-
фикации фильтра ОФП-4, позволившая получить большое количе-
ство дополнительных диапазонов, дающих возможность на любой
частоте достичь хорошего согласования _фильтра с линией (при
использовании фильтра для передачи в узкой полосе частот) Рас-
ширена область частот вниз до 30—40 и вверх до 400—600 кГц,
а также предусмотрена работа с конденсаторами связи емкостью
I л ш
б)
Рис 4-15 Принципиально-монтажная схема трансформаторов
фильтра ОФП 4
3 200, 4 400 и 6 400 пФ Указанные модификации основаны на исполь-
зовании различных комбинаций соединения катушек всех трех диа-
пазонов фильтра. Кроме того, на отдельных поддиапазонах исполь-
зована автотрансформаторная схема (рис 4-5,г)
Сводка данных по основным модификациям фильтра ОФП-4
дана в табл 4-5 В таблице приведены все расчетные величины
(Lt, Ls, С2, k, ZmJI) для каждой модификации и показаны границы
диапазонов частот пропускания и величины максимального затуха-
ния в пределах полосы, полученные на основании измерений В таб-
лице указаны перемычки между зажимами принципиально-монтаж-
ной схемы ФП, показанной на рис 4-15 Установка этих перемы-
чек необходима для сборки схемы соответствующего частотного
диапазона Например, для сборки диапазона с полосой пропускания
37—61 кГц при емкости конденсатора связи Ск с = 3 200 пФ (моди-
фикация Г-1) необходимо провод от конденсатора связи подклю-
чить к выводу 3, к выводу 9 подключить конденсатор в цепи кабе-
.... г —,оопп ..л, .. -----— „—........ между выводами 5—6,
(земля) должен быть
имеются заводские пере-
ля С2 = 12 800 пФ и наложить перемычки
4—14, 13—19 и 10—21 Корпус фильтра
подключен к зажиму 10 Обычно в фильтре
136
1ПШ11ПТП1ПТППГ
Модификации фильтра ОФП-4
137
5
i i i г?1ллггл 21—22, 18—14 5 13-14,9’l80-l56,7 13-14, 10-16 11—17, 21—22, 18—24 5-6; 2-24, 9-15, 17- 23, 21- 22, 1-10, 8 5 r. Й
S 2=°^ 8 2 282
2 =° 28 = °°£
S ~m2 - oooo -o
UH'"“d oo'" 8 - 222 ?g
ном чхэсдаа III S 8 888 8 5 2 = 8 li 82
3 Й S8S 3J2
,£=S Й32 2 “ 222 22
,SF 2 co'-ci 2 2
bf2-H H H <<<
m s 5 £ 885 i i is
§ 1 1
1 § 8
"X 8 2 228 82
1 j Ш I 11Й AttS 5-23, 4-8; 13-14, 10-19, 21—22, 2—9, 7-24, 12—23 13-14, 12-20, 15-18 19-22, 18-24 t2 я fii j 19 -23, 20 -21, 19—22
ОНГМКОЦ 888 288 ю 8’2S ь->лю 8
OHfjffiou 228 288 CO co5s °°88 8
°^zti - co - о co^o 8
5 5‘ 5 5‘5S 2 222 o-o-o- 5-
| 8 f US | ||i 888 838 1
Й 8 8 388 2 828 SSS 2
чХи^яЛ«нЕИ 8 S 822 S 588 222 2
XiS £ - 3 £S8 3 зЙ -.22 3
ВЙ.1.Ч1Гиф £ £ 2- 2-2-h н"
№ E § § 8S8 i i i : t. 358 §
-Ж£= 8 § 1 g
Bd0“S | 1 1 I
"X 522 522 LC) lO LOLO = 22 5
г^птаппшшштшш11птптШ
I
t:
1 I ! 1 c 7 7 s — 7^2 Г77 5—11;, 8—13 5—6, 4—14, 13—19, 10—21 5—14; 9—15; 10—Il 13—14, 12—24, 21—22, 17-23 4—14, 7—12 15—19; 21—22 19—23; 19—22, 20—21 - 12 7 2 рЛ
§ 3 s Hirwae ЭИНЭН -СНЕмйОЦ 8 '"8 О О О) 0 0 8 *2м
6 СЭ аинаь •опой/оц 00 a> ю 0 00 см ся —< CM CM CM 88
ЭМ 9ИН911 -онгм’п'оц ю юм; CQ -4 — (D CO Tt =”
ин 'ЭИНВХ -Л1Е6 aahoged аончгтхиэявуу o' 00 8 CM CM CM CM CM CM 0 00 o' 0 0 CM CM CM
BifsgEM* ииэй fi BdoiBOHatt -НОЯ Ч1ЭОМ1Л13 s gg 8 8 88 888 00 CM 00 00 00 00 1 II
11 si g-* co gg g 0.42 0,48 0,41 0,55 0,7 0,95 CD CD О
JIM ‘*7 1Ш0И -90 gOHqiraQBM чхэонеихмХЬ'нр! 00 CO CM o' 0 S 5 0010 — o' 0 o' 0" o' o' 0" 0
jjm ‘*7 ИЯ10И -90 ЙОНЙЭНИ1Г ЧЮСНАШяХТГНИ 7 —. g <3
вйхякиф н h< < H HH HHH <
sH Os 7 Я I — Ю Tf CM О О CD О — CM Ю 1 II III h- Ю 00 CM LO О CO ю co 00 0 g §8 “ 77
imq ‘аииэ1Г0И1 -oduoo эояээь -HlOHCfelMEd bx 1 8 § 8§
ФП ‘ИЕБвЭ BdoiEOHatr -ном qioonwg g g g 8 88 CD CD CD
ии!пвяифи1Гок й гай Й । rJ-1L ^’r Ч 44
140
МЫчки между йЫбодами 5—6, 13—14 и 21—22. Эти Перемычки долж-
ны быть сняты Перед сборкой любого из диапазонов предваритель-
но необходимо проверить правильность полярностей всех обмоток
Следует иметь в виду, что на рис 4-15 нумерация выводов
обмоток на коробках второго и третьего диапазонов отличается от
заводской В заводском исполнении коробка каждого диапазона
имеет свою последовательную нумерацию выводов от 1 до 8.
Фильтры типов ФП-400* и ФП-500 Фильтр ФП-400 предназна-
чен для присоединения к линиям 400 кВ через конденсатор связи
емкостью 5 560 пФ, фильтр типа ФП 500 предназначен для линий
500 кВ при емкости конденсатора связи 4 280 пФ Оба фильтра
трансформаторного типа, рассчитаны на однофазное присоединение
Электрические данные фильтров приведены в табл 4-6. Фильтры
имеют два частотных диапазона 40—200 кГц и 120—600 кГц. На
частотах до 300 кГц затухание фильтров на первом диапазоне не
превосходит 0,2 Нп. Поэтому первый диапазон фильтра обычно
используется на частотах от 40 до 300 кГц.
Таблица 4-6
Электрические данные фильтров ФП-400 и ФП-500
Параметры ФП-400 | ФП-500
Диапазон ы, кГц
первый 40—200 второй 120—600 первый 40—200 второй 120—600
Емкость в цепи кабеля Сг, пФ Индуктивность линейной ка- 58 000 29 000 33 600 9 600
тушки Z-], мГ Индуктивность кабельной ка- 1,57 0,25 1,91 0,185
тушки Z-2, мГ Коэффициент связи k Характеристическое сопротив- ление со стороны линии 0,29 0,10 0,265 0,09
0,92 0,91 0,92 0,89
2тл, Ом Характеристическое сопротив- ление со стороны кабеля 540 250 720 205
ОМ 100 100 100 100
Характеристики рабочего затухания фильтра ФП-500 для обоих
диапазонов приведены на рис. 4-16 Характеристики фильтра ФП-400
аналогичны, но у этого фильтра несколько меньше затухание в по-
лосе пропускания, так как он рассчитан на работу с конденсатором
связи большей емкости
Так же, как и у фильтра ОФП-4, воздушные трансформаторы
каждого из диапазонов собраны в отдельных коробках Обе короб-
ки помещены в металлический корпус. Параллельно линейной обмот-
ке фильтра включен разрядник на напряжение 2,5 кВ с одним вили-
товым диском диаметром 75, толщиной 10 мм
* ФП-400 в настоящее время не выпускается.
141
Рис 4-16 Частотные характеристики фильтра при
соединения ФП 500
/ — первый диапазон, // — второй диапазон
Фильтры присоединения серии ФП С 1973 г взамен фильтров
ОФП-4 и ФП-500 начат выпуск фильтров присоединения серии ФП.
Фильтры ФП предназначаются для работы со всеми типами КС
с величинами емкости от 2 140 до 17 500 пФ и позволяют обеспечить
в ч присоединение к фазовым проводам и тросам ВЛ всех клас-
сов напряжения от 35 до 750 кВ
Основные технические характеристики фильтров ФП
Диапазон рабочих частот, кГц:
при Ске=3 000, 3 200, 4 650, 6 400,
7 000 и'17 500 пФ.................. 36—800
при Ск.е=2 140 и 2 200 пФ.......... 40—800
Рабочее затухание в пределах полосы про-
пускания, Нп, не более.................. 0,15
Затухание несогласованности в большей
части полосы пропускания, дБ, не менее 10
Максимальная средняя мощность высокой
частоты, Вт............................... 200
Схема присоединения....................Фаза—земля
или
трос—земля
ФП имеет 24 модификации с использованием трансформаторной
и автотрансформаторной схем В модификациях, выполненных по
трансформаторной схеме, предусмотрена возможность смены поляр-
ности напряжения передаваемых сигналов
Для защиты от перенапряжений линейная обмотка трансфор-
матора фильтра зашунтирована вентильным разрядником PBI-00
Основные данные всех модификаций фильтра ФП приведены в
табл 4-7. В этой таблице полоса fz—ft определена по рабочему за-
туханию («Раб^0,15 Нп), а полоса f'2—f\ — по затуханию несог-
ласованности (Анс^Ю дБ) На рис 4 17 приведены зависимости
от частоты араб и Аис для двух модификаций ФП (20 и 24).
Фильтр типа ФП-РС-6-35. Фильтр предназначен для каналов
в ч связи в распределительных сетях напряжением 6—35 кВ, обо-
рудованных аппаратурой АРС-64 [Л 2] ФП может работать с кон-
денсаторами связи емкостью 107 000, 53 500, 35 670, 35 000, 17 500,
11 670, 4 400 пФ Упрощенные принципиальные схемы фильтра пока-
заны на рис 4-18.
142
lb §ss3g!2SSgsgs§§§§8§^§0
« §gl§§gs8ggs§§8gS8888§888
£ g g g
». gg§is§pl|ssip§pigilft
о о о" о" о о а> о о о" о о сэ о о о о о о о о о о о
* I I ]S| I м- N I I I I 1§ 1~Д~«
ООО о оооо
’ 8®«f§»»lsgSSgg8|8gSgS88_8
00000000000000000<0 0000<0<0
js Ssggggggssggggggggggsgeg I
\ 8S?S8§888§e§88g8g8g888§8 ;
к СЧ СЧ СЧ О) <N CN <М О) О) ТО ГО ГС ГС ГС ГС М- <Г(ОШМ-Ь .,
О 100 200 300 ЧОО 500 600 700 800 900кГц
Рис 4-17 Характеристики рабочего затухания и затуха-
ния несогласованности двух модификации фильтра ФП
- ------20,------24
При работе с конденсатором связи емкостью 4 400 пФ использу-
ется схема компенсационного устройства, как показано на рис 4-18,а
Катушка L и согласующий трансформатор Тр имеют отводы, с по-
мощью которых обеспечивается работа схемы на разных частотных
диапазонах Катушка L образует с конденсатором связи Ск с после-
довательный резонансный контур
Фильтр ФР-РС-6-35, при работе по схеме на рис. 4-18,я, имеет
следующие данные
частот, кГц
18—30
27—57
27—39
36—66
36—48
45-57
54—66
1 600
1 100
800
850
650
450
450
Рис 4-18 Упрощенные принципиальные схемы фильтра ФП-РС-6-35
144
Hiiiiiiiihifflimnp
При работе с конденсаторами связи емкостью 17 500, 35000,
35 670 и 107 000 пФ собирается схема фильтра верхних частот
(рис 4-18,6) При работе с конденсатором емкостью И 670 пФ соби-
рается схема Г образного полузвена фильтра верхних частот
(рис 4-18,в)
Электрические данные при работе по схемам фильтра верхних
частот (рис 4-18,6 и в) приведены в табл 4 8
Таблица 4-8
Электрические данные фильтра ФП-РС-6-35
сопротивление °* 11 Ь70 17 500 35 000 107 000
100 54—66, 36—66 18—66
200 — 54—66 27—66; 19—66 18—66
400 36—66 27—66 18—66 — 18—66
800 18—66 18-66 18—66 — 18—66
В схеме фильтра предусмотрена перемычка П для изменения
полярности напряжения высокой частоты в тракте Это бывает не-
обходимо для уменьшения затухания линейных трактов с обходами
Рис 4 19 Упрощенная принципиальная схема фильтра
присоединения УФП-66-М
[Л 6] Разрядник Р с пробивным напряжением 2 кВ служит для
защиты от перенапряжений элементов фильтра, в ч кабеля и в ч.
аппаратуры
Фильтр УФП-66 М Этот фильтр предназначен в основном для
работы на ВЛ 35-410 кВ, но может использоваться также на ВЛ 220
и 330 кВ и на линиях 6, 10 и 20 кВ Упрощенная принципиальная
схема фильтра показана на рис 4-19 В схеме имеются три катушки
индуктивности Li, L'i и La, каждая из которых имеет отводы, и
два магазина емкостей Ci и С2 Путем подключения к разным отво-
дам катушек и набора необходимых емкостей на магазинах соби-
раются схемы на различных диапазонах с разными характеристи-
ческими сопротивлениями при работе с конденсаторами связи от
1000 до 35 000 пФ На различных частотных диапазонах использу
ются схемы полосового фильтра (ПФ), фильтра верхних частот
(ФВЧ) и автотрансформаторного фильтра (АТ)
10—367 145
Таблица 4-9
Электрические данные фильтра присоединения УФП-66-М
Граничные
частоты
полосы
пропускания,
фильтра
Граничные
частоты
полосы, кГц
сопротив-
ление, 01
Схема
фильтра
288—600 140—268 Ск.е=1 100 пФ I ПФ 1 ПФ
600 1 600 1 ФВЧ ПФ 1 94—240 | 70—144 1 1 000 1 1 200
Ск.0=1 460 пФ’
232—600 600 | 1 ФВЧ 1 94—164 I 600 I ПФ
144—280 600 ПФ 78—117 600 ПФ
106—222 600 I 1 ПФ ! 1 62-89 1 800 | 1 ПФ
?к.о=2 200 , 2 140 пФ
200—600 400 ФВЧ 63—105 600 ПФ
126—324 400 ПФ 54—77 600 ПФ
106—220 400 ПФ 108—600 800 ФВЧ
80—125 400 ПФ 60—210 800 АТ
68—96 400 ПФ 65—156 800 ПФ
144—600 600 ФВЧ 55—113 800 ПФ
92—250 600 ПФ 49—81 800 ПФ
73—142 600 ПФ 1 43—68 800 ПФ
Ск 0=3 200 пФ
95—600 I 600 I ФВЧ 1 54—116 I 1 600 I ПФ
75—600 800 ФВЧ 45—78 600 ПФ
57—140 ] 1 600 | AT 1 53—170 | | 800 | АТ
400 пФ
212—600 200 ФВЧ 76—600 600 ФВЧ
124—311 200 ПФ 46—136 600 ПФ
108—230 200 ПФ 40—90 600 ПФ
80—123 200 ПФ 52—600 800 ФВЧ
104—600 400 ФВЧ 52—330 800 АТ
65-154 400 ПФ 40—140 800 АТ
54—110 400 ПФ 36—105 800 ПФ
47—79 400 ПФ 40—600 1 000 ФВЧ
42—62 400 ПФ
С„.е=6 400 пФ
152—600 200 ФВЧ I 41—90 I 400 ПФ
90—224 200 ПФ 50—600 600 ФВЧ
72—140 200 ПФ 42—280 600 АТ
72—600 400 ФВЧ 39—166 600 ПФ
47—135 400 ПФ | 40—600 | 800 ФВЧ
146
П родолжение табл. 4-9
Граничные частоты полосы пропускания, Характери- стическое сопротив- ление, Ом Схема фильтра Г раннчные частоты полосы, кГц Характери- стическое сопротнвле- Схема фильтра
Ск 0=11 670 пФ
82—600 40—600 200 400 ФВЧ ФВЧ | 27—600 | 600 | ФВЧ
Ск.0=14 000 пФ
28—600 | [ 600 | ФВЧ 1 1
Ск е=17 500 пФ
52—600 I 32—600 1 1 200 | 400 I ФВЧ 1 ФВЧ I 18—600 1 14—600 1 600 1 800 1 ФВЧ | ФВЧ
с к о=35 000, 35 670 пФ
27—600 14—600 I 200 | 400 I ФВЧ | ФВЧ 1 10—600 | 600 | ФВЧ
В табл 4-9 приведены частотные диапазоны при различных
величинах емкости конденсатора связи с указанием используемой
схемы фильтра и величины характеристического сопротивления со
стороны линии. Во всех схемных вариантах затухание фильтра при
входном сопротивлении линии /Вхл=400 Ом не превышает 0,2 Нп
в средней части полосы и 0,25 Нп на ее краях Если характеристи-
ческое сопротивление больше 400 Ом, то затухание фильтра увели-
чивается на величину, определяемую по (4-6)
Так же как и в фильтре ФП-РС-6-35, схема фильтра УФП-вб-М
содержит согласующий трансформатор, без которого невозможно
осуществление ФП по схеме фильтра верхних частот. В связи с тем.
что трансформатор обладает значительной нелинейностью, фильтры
ФП-РС-6-35 и УФП-66-М не рекомендуется использовать при пере-
даче через один ФП сигналов большого числа в. ч каналов.
4-7. АНТЕННАЯ СВЯЗЬ С ПРОВОДАМИ ЛИНИЙ
ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
Антенная связь в ч. аппаратуры с проводами линий
электропередачи применялась еще в 20-х, а в США даже
в 30-х годах ввиду отсутствия или нехватки конденсато-
ров связи. Затем антенны были повсеместно вытеснены
конденсаторами. За последние десятилетия вновь по-
явился интерес к антенной связи, так как антенны стали
необходимы для передвижной в. ч. аппаратуры. В каче-
10* 147
Рис. 4-20 Эквивалентная схема
антенной связи
стве антенн применя-
ло ‘ются специальные про-
вода, натягиваемые
вдоль фазных проводов
линии электропереда-
чи, или изолированные
участки грозозащитно-
го троса. Параметры
антенной связи зависят
от длины антенны и ча-
стоты или от отноше-
ния длины антенны I
к длине волны К, от
расстояния между антенной и проводами линии, схе-
мы антенны и нагрузок по концам проводов и от
того, симметрично или асимметрично относительно про-
водов линии подвешены антенны. Естественно, что сим-
метричное расположение антенны нежелательно, так как
при этом большая часть энергии перейдет в волну нуле-
вой последовательности (три фазы — земля), обладаю-
щую большим затуханием. Поэтому антенна обычно
подвешивается таким образом, чтобы к одному из про-
водов линии она была ближе, чем к двум другим.
При расчете затухания антенной связи можно, в пер-
вом приближении, этими более удаленными проводами
пренебречь, и, таким образом, система антенна — прово
да линии электропередачи может быть сведена к си
стеме двух проводов.
На рис 4-20 показана такая система, где проводом /
является Г-образная антенна длиной I, а проводом 2~
ближайший к ней фазный провод. Конец антенны на
гружен на сопротивление Zu.
Если антенная связь предназначается для передвиж-
ного аппарата, т. е. антенна находится достаточно дале
ко от концов линии, то можно считать, что отрезок I
провода 2 нагружен с обеих сторон на сопротивление 2,.(;
(волновое сопротивление нулевой последовательности па
одну фазу).
Переходные затухания между антенной и проводами
линии могут быть выражены через мощности (рис. 4-20).
Переходное затухание определяется отношением мощно-
сти, отдаваемой в антенну, к мощности, направляемой
по проводу линии в сторону корреспондента. Переход-
ное затухание на ближнем конце (при направлении ан-
148
темы от корреспондента) равно:
Опера— 0,5 1П (Pia/Pzu) (4-49)
Переходное затухание на дальнем конце (при на-
правлении антенны на корреспондента)
йперг==0,51п (Ло/Ли) (4-49а)
Величины, входящие в (4-49) и (4-49а), определяют-
ся на основании уравнений симметричной двухпровод-
ной линии [Л. 41, 42]. При приведении системы антен-
на-провод к симметричной двухпроводной линии допу-
скается некоторая погрешность, так как система антен-
на— провод в большинстве случаев несимметрична, од-
нако это позволяет сравни- .
тельно просто определить ----5------*1^"
основные зависимости и ве- Z/Se
личины, а необходимые по- '
правки могут быть внесены д
на основании эксперимен- I
тальных данных. ’„'yywy/rrry/y/yTW////
На рис. 4-21 показано се- рис 4 21 Сечение двухпровод-
чение двухпроводной симме- ной симметричной линии,
тричной линии, которая ха-
рактеризуется тремя разме-
рами: диаметром проводов d, расстоянием между прово-
дами S и средней высотой подвеса Ь.
По этим размерам можно определить волновое со-
противление составляющих нулевой последовательности
ZB0 междуфазной 2Вф и параметр
q^Z^/Z^ ф.
(4-50)
Величины Zb0, Ивф и q зависят также от проводимо-
сти земли, что учитывается формулами Карсона. При
расчете антенной связи эта зависимость мала.
Непосредственно через размеры линии (при прене-
брежении поправками Карсона) величина q0 выражается
следующей формулой:
11 —367
<7о =
, 4bK4b2 + S2
1п dS
\bS
1П d V 4b2 + S2
(4-50a)
149
Ниже дана зависимость q0 от расстояния S
S, см 20 100 300 600 1000 2 000 5 000
3,53 2,07 1,52 1,28 1,15 1,055 1,01 { ™
3,6 2,14 1,6 1,35 1,21 1,09 - ( £1™™
Переходное затухание на ближнем конце между про-
водами электрически длинной двухпроводной линии вы-
ражается простой формулой
^цер а — 1П
К?о+ 1
К<7о— 1
(4-51)
На рис. 4-22 показан
75 2
ЮОЬ 300 100 30S.cn
Рис. 4-22 Переходное зату-
хание антенной связи на
ближнем конце.
график зависимости йпера от qo,
а также от S (при Ь = 700 см
и d= 1,4 см).
Для коротких антенн вели-
чина переходного затухания
может быть меньше опреде-
ленной по (4-51) при правиль-
ном выборе длины антенны и
нагрузки на ее конце В фор-
мулы для затухания коротких
антенн, кроме q0, входят также
длина антенны I, постоянные
распространения у0 и уф и со-
противления нагрузок антенны
и провода 2 (рис 4-20). Ввиду
громоздкости этих формул остановимся здесь только на
основных положениях [Л. 41, 42].
С изменением длины антенны величина переходного
затухания меняется волнообразно Наименьшие значе-
ния апер получаются при /, равном нечетному числу
7/4. Наибольшие значения — при I, равном четному
числу 7/4
Конец антенны может быть оборван (Zlz=oo) или
закорочен (Zlz = 0). В обоих случаях переходные затуха-
ния меньше, чем при нагрузке конца антенны на сопро-
тивление, равное Zb0.
150
Переходные затухания на ближнем и дальнем кон-
цах неодинаковы (имеет место некоторая направлен-
ность) :
йпера> flnepZ При Zu = О,
Опера<QnepZ При Zj; = oo;
ОпераОпер/ При Zk = Zbq.
Входное сопротивление антенны можно определить
на основании уравнений двухпроводной линии [Л. 10]
2Вх = 2во/|[Л 1—Л2 + z/o (bi—Ьг)]- (4-52)
Для практических расчетов достаточно, однако, рас-
сматривать входное сопротивление однопроводной линии
ZBX = Z в (Zu-Ь ZB th у Г) / (ZB-[- Zu th yl) у
(4-52a)
где ZB— волновое сопротивление линии антенна— зем-
ля; ZB = a11/y0; ail = 18- 1061п (4b/d); у0=2,75 • 105 км/с—
скорость распространения волны нулевой последователь-
ности; y = a+j|3 — постоянная распространения в системе
провод — земля, а= (r/ + raii)/(2ZB)—постоянная зату-
хания, Нп/км; — сопротивление потерь в проводе,
Ом/км, raii — сопротивление потерь в земле, Ом/км, |3 =
= ыД(ъ рад/км; Zu— сопротивление нагрузки на конце
антенны, Ом; I — длина антенны, км.
Для антенны с заземленным концом (Zu = 0)
ZBX = ZBthy/. (4-53)
Для антенны с разомкнутым концом (Z1;=oo)
ZBX=ZB cth у/. (4-53а)
Выражение (4-52а) можно записать так
7 __7 sh 2а/ .
ZBX — ZB ch 2а/+ cos 2?/ "Г"
+ ''2-ажД1^г = 'Ч-М- <4-536)
Выходное устройство передвижного в. ч. аппарата
для отдачи максимальной мощности должно быть рас-
считано на компенсацию реактивной составляющей х и
на нагрузку г. Компенсирующая реактивность — х мо-
жет быть включена параллельно, а выходной трансфор-
матор рассчитан на нагрузку гэ=х2/г (эта формула до-
статочно точна, если х>3г).
151
Входное сопротивление четвертьволновой
с заземленным концом можно рассчитать по
женной формуле
ZBx=ZB/(aO.
антенны
прибли-
(4-54)
То же для антенны с разомкнутым концом
Zsx=ZBal. (4-54а)
Пример 4-1 Четвертьволновая антенна (для (=150 кГц) из
бронзового канатика сй = 0,2 см подвешена параллельно крайнему
фазному проводу АСО-ЗОО (^2 = 2,34 см) линии 220 кВ на расстоя-
нии S = 800 см Средняя высота подвеса 5=900 см Определить
входное сопротивление антенны при Zti = 0 и Zn = oo
Находим средний диаметр проводов
d = / <Л</2 = 0,7 см.
По формуле (4-50а)
, 4 900 К4 9002 + 8002
П 0,7-800
4о = 4-900-800 ’
1П 0,7 У 4 9002 + 8002
Длина антенны
о„ 2,75 108
4Г~ 4 150-103 м-
Волновое сопротивление однопроводной линии антенна — земля
4Ь 4 900
ZB = 65,5 ln-j= 65,5 ln-Q-y =560 Ом.
Сопротивление провода на частоте 150 кГц г/ = 26 Ом/км
Сопротивление потерь в земле (при р=100 Ом • м) raii=
=68 Ом/км [Л 10];
26 + 68
g = ~ 2 560 =0>084 Нп/км, + = 0,084-0,457 = 0,038 Нп, Z„ =
660
~6'~038= I4 700 0м ПРИ = ^ = 560 0,038 = 21,3 Ом при
Zu = oo.
Расчет переходных затуханий антенн различной дли-
ны при величине от 1,1 до 1,8 выполнен в [Л. 43]. Ре-
зультаты расчетов представлены на рис. 4-23.
В случае использования в качестве антенны одного
из грозозащитных тросов ВЛ ПО—500 кВ величина qi
(антенна — ближайшая фаза) лежит в пределах 1,48—
1,74; <?2 (антенна — средняя фаза) — 1,48—1,59, <?3 (ан-
тенна— удаленная фаза)—1,28—1,39.
В результате того, что при использовании в качестве
антенны отрезка троса имеет место переход энергии во
152
все три фазы, величины переходного затухания «пер
антенного устройства больше, чем это следует из приве-
денных выше формул и графиков на рис. 4-23 на вели-
чину Ла. Если «г — переходное затухание между антен-
ной и ближайшей фазой, «3 — переходное затухание
Рис 4-23. Переходное затухание
антенного устройства присоеди-
нения.
между антенной и дальней фазой, то переходное затуха-
ние определится по формуле [Л. 43]
аПеР = а3 + Ла, (4-55)
где
Дл = 1п.г=----4 ... (4-56)
3 [exp (a8—at) — 1 ] v >
Практически величина переходного затухания при
оптимальной длине антенны (/=Х/4) и оптимальной схе-
153
ме (конец антенны разомкнут) в случае использования
отрезка троса составляет 2—2,5 Нп, если антенное при-
соединение используется на трассе ВЛ вдали от ее кон-
цов.
При использовании антенной связи на концах ВЛ
можно получить почти в 2 раза меньшую величину пере-
ходного затухания (1—1,25 Нп) при условии, что концы
антенны и ближайшего к ней фазного провода находят-
Рис 4-24 Схема антенной
связи на конце линии элек-
тропередачи
1 — антенна; 2 — ближайший
фазный провод 3 — загради
тель; 4— в ч аппаратура 5 —
подстанция
ся в одинаковых условиях (оба изолированы или оба
заземлены для токов высокой частоты). Заземление
фазного провода затруднительно, поэтому конец антен-
ны, как правило, не заземляется, а в фазный провод
врезается в. ч. заградитель (рис. 4-24).
4-8. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ КАБЕЛЬ
Высокочастотный кабель связывает в. ч приемник и пе-
редатчик с фильтром присоединения Как правило, дли-
на кабеля не превосходит 250—300 м, хотя в отдельных
случаях эта длина может достигать одного километра
и более. Несмотря на малую длину, кабель следует рас-
сматривать как длинную линию с распределенными па-
раметрами, так как длина кабеля сравнима с длиной
волны передаваемых колебаний. Длина волны электри-
ческих колебаний определяется выражением
(4-57)
где f — частота передаваемых колебаний; у —скорость
распространения.
Скорость распространения в в. ч. кабелях равна
200—250 тыс. км/с. Для частот 30—400 кГц длины волн
составляют 600—7000 м, т. е. длина кабеля во многих
случаях превосходит четверть длины волны.
154
Важным параметром высокочастотного канала
является входное сопротивление в. ч кабеля, так как
с этим сопротивлением должна согласовываться в. ч.
аппаратура. Нагрузкой кабеля служит входное сопро-
тивление фильтра присоединения, которое, как правило,
не равно волновому сопротивлению кабеля Происходит
это главным образом потому, что входное сопротивле-
ние линии отличается от расчетной величины и не ос-
тается постоянным во время эксплуатации, так как из-
меняются условия нагрузки свободных фаз линии Это
особенно заметно на ВЛ небольшой протяженности.
Входное сопротивление кабеля как длинной однородной
линии с распределенными параметрами, можно опреде-
лить из выражения
ZBx = ZB(r+^“27Z)/(l- К^7'), (4-58)
где ZB — волновое сопротивление кабеля; у=а+/Р—
постоянная распространения, а — постоянная затухания,
Нп/км, р — фазная постоянная, рад/км; I — длина кабе-
ля, км;
(4-59)
Кн — комплексный коэффициент отражения; kn— его мо-
дуль; ZH — сопротивление нагрузки кабеля (в общем
случае комплексное).
Аргумент коэффициента отражения фк равен нулю,
когда сопротивление нагрузки кабеля активно и больше
волнового сопротивления. Когда сопротивление нагрузки
кабеля активно и меньше волнового сопротивления,
фк = Л.
Разделив в выражении (4-58) действительную и мни-
мую части, получим-
1__&2е~
2 .» = Г„+ = +
->z-,^2t^Ce+k^' ,4-60>
1 LUS £ -j- «НС
где
g=2p/—фк. (4-6t)
Если обозначить
kae-2at = k, (4-62Д
15’5‘
то выражение (4-60) примет вид:
7 7 *7 sing . (->9)
ZBX = zВ ! __2/ecosg + ^ /Zb T- 2fccosg + £~- ^4'M)
Максимальные и минимальные значения входного со-
противления чисто активны и определяются из выраже-
ний, непосредственно вытекающих из (4-63):
ZBx макс — ZB(l+fe)/(l —k) ;
(4-64)
ZBx мин — Zb (1 —k) / (1 + k) .
Условием максимума входного сопротивления являет-
ся равенство cosg = 0, откуда
2р/—фк = 0, 2л, 4л ...
Наименьшая длина кабеля, при которой его входное
сопротивление имеет максимум:
При активной нагрузке, меньшей волнового сопро-
тивления (ZH<ZB), максимум входного сопротивления
будет при длине кабеля, кратной нечетному числу чет-
вертей длины волны.
Наименьшая длина кабеля, при которой его входное
сопротивление имеет минимум, определяется из выра-
жения
<4-66»
При коротком замыкании или обрыве нагрузки на
конце кабеля выражения для его входного сопротивле-
ния упрощаются и приобретают вид’
ZK3 = ZBthY/; (4-67)
Zxx = ZBcthY/. (4-68)
При изменении длины кабеля или частоты величина
входного сопротивления колеблется вокруг значений вол-
нового сопротивления кабеля. При увеличении длины
или частоты амплитуда этих колебаний уменьшается,
т. е. величина входного сопротивления стремится к зна-
156
hiiiiiiiniiHimiimnir
чению волнового сопротивления при любых значениях
сопротивления нагрузки на его конце Примерная зави-
симость входного сопротивления от длины кабеля и ча-
стоты показана на рис. 4-25 Там же приведены выраже-
ния для интервалов между ближайшими максимумами
(или минимумами) входного сопротивления.
Путем измерения комплексной величины входного со-
противления при коротком замыкании ZK3 и обрыве на-
Рис 4-25 Характер зависимо-
сти входного сопротивления
в ч кабеля от его длины и от
значения рабочей частоты
грузки на конце кабеля (холостом ходе) Zxx можно
определить вторичные параметры кабеля.
Из (4-67) и (4-68) получим:
ехр (- 2у/) = (KzTx - /ZT3)/(KZZ + VzTo), (4-69)
откуда определяется:
километрическое затухание
<4-70»
волновое сопротивление
ZB = ]/Z^Z^ (4-71)
скорость распространения
у = 2о)//ф, (4-72)
где а — круговая частота, на которой производились
измерения,
Такой метод измерения параметров линии наиболее
точен при небольших длинах линии (меньше 0,1 длины
волны).
Отечественной промышленностью выпускается в. ч кабель типа
ФКБ Кабель состоит из токоведующей жилы, выполненной из мед-
ной отожженной проволоки диаметром 1,3 мм, кордельно-бумажной
изоляции, свинцовой оболочки и защитного броневого покрова из
стальных лент.
157
Параметры кабеля ФК.Б
Волновое сопротивление, Ом . .
Омическое сопротивление жилы, Ом/км 13,8
Сопротивление изоляции, МОм/км. . 10 000
Емкость между жилой и заземленной
оболочкой, мкФ/км................... 0,035
Электрическая прочность изоляции при
частоте 50 Гц в течение 2 мин, кВ . . 2
Фазовая скорость распространения волн,
км/с, на частотах 30—300 кГц .... (230—240) 103
Зависимости километрического затухания и скорости распрост-
ранения от частоты для кабеля типа ФКБ приведены на рис 4-26
В связи с дефицитностью кабеля ФКБ для в ч связи по ВЛ
распространения от частоты для кабеля ФКБ
начал применяться в ч кабель, выпускаемый промышленностью для
антенных фидеров Параметры некоторых типов таких кабелей при-
ведены в табл 4-10.
Таблица 4-10
Параметры в. ч. коаксиальных кабелей
Марка Волновое сопротив ление, Ом Испыта- тельное напряже ние, кВ Затухание*, Нп/км Дна- Диаметр оболочки, мм
РК-75-4-15 75+3 5 3.7/Г-10-2 0,72 7,3+0,4
РК-75-7-11 75+3 8 2.3F7 ->0-2 1,13 9,5+0,6
РК-100-7-13 100+5 6 2,9Kf -IO-2 0,6 9,7+0,6
• Частота выражается в кГц
158
ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТРОЙСТВ
ОБРАБОТКИ И ПРИСОЕДИНЕНИЯ
5-1. ЗАТУХАНИЕ, ВНОСИМОЕ СИСТЕМОЙ УСТРОЙСТВ
ОБРАБОТКИ И ПРИСОЕДИНЕНИЯ
Рис 5-1 Схемы для определе-
ния затухания, вносимого си-
стемой присоединения
Схема для расчета затухания, вносимого системой
«ФП — в. ч. заградитель» (без учета затухания в ка-
беле) в в ч. тракт канала связи по схеме фаза — зем-
ля, показана на рис. 5-1,а для передающего конца и
5-1,6 для приемного конца На схемах рис 5-1 обо-
значено: Z3 — сопротивление
заградителя; Z2— сопротив-
ление шин подстанции на
фазу; Z(j)n — входное сопро-
тивление фильтра присоеди-
нения со стороны линии,
ZBX л — входное сопротивле-
ние линейного тракта.
Для схемы на рис. 5-1,а
затухание, вносимое систе-
мой присоединения, можно
определить как половину на-
турального логарифма отношения мощности, поступаю-
щей в линию при идеальной системе присоединения
(Z4n = ZBXn, Z3 + Z2=oo), к мощности, поступающей
в линию через данную систему присоединения
Для схемы на рис. 5-1,6 вносимое затухание опреде-
ляется из соотношения мощностей, поступающих в фильтр
присоединения при идеальном и реальном устройствах
присоединения Для обеих схем на рис 5-1 вносимое за-
тухание определяется следующей общей формулой
[Л. 29]: _______
2Z,
где
^1 — Z3 + Z2. (5-2)
Выражение (5-1) можно привести к следующему
виду:
, = 1п|
rafexl- (И>
159
Первое слагаемое определяет затухание, обусловлен-
ное рассогласованием ФП со входным сопротивлением
линейного тракта (см. 4-6). Обычно его называют зату-
ханием, вносимым фильтром присоединения
Второе слагаемое в (5-3) определяет затухание, вно-
симое заградителем. Его можно записать в виде
Язагр = In | 1 + (Zg/Zl) |, (5-5)
где
Za = ZBX л^ф п/ (ZBX л 4-Z,j, а).
Полагая Z,j1TI и ZBX л чисто активными величинами,
можно представить (5-5) в виде
азагр-4-1ПГ1 + -^р(/'э + М- (5‘6)
После преобразований получим:
Последнее выражение определяет семейство окруж-
ностей на плоскости Г1/гэ; Xi/гэ с центром на оси Г1/гэ,
причем каждая окружность соответствует определенной
величине затухания, вносимого заградителем. Положе-
ние центра окружности Гю/гэ на оси п/Гэ и ее радиус оп-
ределяются из (5-7)
'•1оЛэ='1/(ехр2агагр-1); 1
—(ехразагР)/(ехр2азагР — 1). J
Зависимость затухания, вносимого заградителем, от
величин действительной и мнимой частей сопротивления
заградителя (с учетом входного сопротивления подстан-
ции), построенная по (5-7), приведена в виде графиков
на рис. 5-2. При чисто активной величине Zb т. е. при
Zi = rt выражение (5-6) имеет вид:
Пзагр = 1п[1 + (гэ/п)]. (5-9)
При чисто реактивном Zb т. е. при Zi=jxi
a3arp = 0,51n[l + (rJ/x1)2]. (5-10)
Рассмотрим выражение (5-3) для полного затуха-
ния, вносимого в линейный тракт системой присоедине-
но
ния в Целом. На рис. 5-3,а показана зависимость йПр от
отношении п/^вх л“фп и ZJZBX ,т = Z 1 при чисто ак-
тивных 2фП, 2Вхп и Zj. На рис. 5-3,6 показана аналогич-
ная зависимость, когда 2Ф п и ZBX л чисто активные, a Zt
чисто реактивное. При заданной величине сопротивления
заградителя вносимое затухание аПр имеет минимум при
Рчс. 5-2 Зависимость затухания, вносимого заградите-
лем, от относительных величин активной и реактивной
составляющих его полного сопротивления
определенной величине входного сопротивления фильтра
присоединения. Эту величину можно найти, исследуя на
минимум выражение (5-3):
2ф.п опт = 2 • (5-11)
Подставляя (5-11) в (5-3), найдем выражение для
минимально возможной величины затухания, вносимого
системой присоединения при определенных значениях
Zj И ZBXJI:
«пРмиа=4-1п|1+z-^\ (5-12)
На рис. 5-4 показаны зависимости Zфпoпт и аПрмин от
относительной величины сопротивления заградителя, по-
161
Рис 5 3 Зависимость затухания, вносимого системой присоединения,
от величин сопротивлений заградителя и фильтра присоединения
а—при чисто активном, б—при чисто реактивном сопротивлении загради-
1Ь2
строенные по (5'11) и (5-12) для случая чисто актиВйд-
го сопротивления заградителя и входного сопротивления
линии.
Из рассмотрения рис. 5-2—5-4 можно сделать следу-
ющие выводы:
а) При заданной величине сопротивления заградите-
ля вносимое затухание минимально при определенном
значении входного сопротивления фильтра присоедине-
Рис 5 4 Зависимость минимальной величины вносимого
затихания и оптимальной величины сопротивления ФП
от сопротивления заградителя
сопротивления линии. Вносимое затухание существенно
возрастает с ростом отношения 2фц/2вхл при 2фц>2вхл.
б) Заградитель с чисго активным сопротивлением
значительно сильнее шунтирует канал, чем с чисто ре-
активным, но в последнем случае есть опасность ком-
пенсации этого сопротивления и закорачивания в. ч ка-
нала.
в) Добавление к активному сопротивлению загради-
теля реактивного сопротивления любого знака всегда
уменьшает затухание, вносимое системой присоединения.
Поэтому если затухание определено по активной состав-
ляющей полного сопротивления заградителя, т. е в пред-
положении >т—0, то фактическое вчосимое затухание
будет всегда меньше расчетного, так как сумма реактив-
ных сопротивлений заградителя и шин подстанции, как
правило, не равна нулю.
163
Если затухание обусловлено реактивной составляю-
щей полного сопротивления, то добавление к ней неко-
торой активной слагающей может несколько увеличить
вносимое затухание.
5-2. РАСЧЕТ ЗАТУХАНИЯ И ВХОДНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
УСТРОЙСТВА ПРИСОЕДИНЕНИЯ С УЧЕТОМ ЗАГРАДИТЕЛЯ
И В. Ч. КАБЕЛЯ
Система устройств обработки и присоединения может
быть представлена в виде последователоной цепочки че-
тырехполюсников, как показано на рис 5-5,а. С одной
стороны эта цепочка нагружена на входное сопротииле-
Рис 5-5 Система устройств обработки и присоединения
ние линейного тракта ZBX;I, с другой — на входное со-
противление приемопередающеи в. ч аппаратуры.
Для определения параметров цепочки четырехполюс-
ников, показанной на рис. 5-5,а, можно привести эту це-
почку к одному эквивалентному четырехполюснику
(рис. 5-5,6). Проще всего это сделать, используя пара-
метры четырехполюсника типа А. Эти параметры связы-
вают между собой ток Ц и напряжение Ut на входе
четырехполюсника с током 12 и напряжением U2 на его
выходе [Л. 30]:
t/, = Xltt/2 + A2/2; 1 (5 13)
Z, =ВД + А2272. /
Это выражение можно записать в матричном виде.
(5-14)
где
|А|=|Л" Л12|
11 |Л21 Л22|
— матрица коэффициентов четырехполюсника
При последовательном включении четырехполюсников
матрица Ао результирующего четырехполюсника равна
164
произведению матриц всех четырехполюсников [Л. 30J.
Для цепочки, показанной на рис. 5-5,а, матрица эквива-
лентного четырехполюсника (рис. 5-5,6) определится по
формуле
Лэ=ЛзаГрЛф пЛкаб, (5-15)
где Л3агр, Лфп; ЛКДб —матрицы заградителя, фильтра
присоединения и в ч. кабеля.
Запишем составляющие матрицы выражения (5-15).
Матрица заградителя
| ^затр=||/2 ! |, (5-16)
где Zi определяется по (5-2).
Вид матрицы Лфп зависит от схемы фильтра. Для
трансформаторного и автотрансформаторного фильтров
элементы матрицы ЛфП определяются выражениями
« _ I + /я2— 2(K>j(op
Ф ®>СИО(1 +т) ]Zz^s ’
д ______;и Гi/’т /7 11 4~т2 2(<а1/со)2]2 _
Лф п12 —| У zmn/zmK _ т2)Ск е2ш2
_ (1 ~р /я) I • 15-1 71
д _________ .__________2м,/со________.
фП21“~ ~! (1+«) У zm3t/zmK ’
д __________1/'? Ту 1 + г”2 ~ 2 (ц1/м)2
П23---- V ^ТПЛ | _____s 1
где т= 1—2тло>1Скс; — нижняя круговая часто-
та; Скс — емкость конденсатора связи; Zmn’, ZmK — номи-
нальные значения характеристических сопротивлений ФП
со стороны линии и со стороны кабеля на средней ча-
стоте полосы пропускания; и — текущая круговая ча-
стота.
Формулы (5-17) не учитывают влияния потерь в эле-
ментах ФП.
Матрица в. ч. кабеля
^кабп == ch у/, Лкад12 = ZB к Sil у/, 1
1 (5-18)
4каб21 = ^8Ь'У; Лкаб22 = ch у/,
где у = а+/Р — постоянная распространения.
По известным элементам матрицы эквивалентного че-
тырехполюсника можно определить входные сопротивле-
16S
ния системы присоединения со стороны линии Znp л и со
стороны кабеля ZnpK и затухание, вносимое системой
присоединения:
(5-19)
(5-20)
®пр раб — In
I + Л'12
I 2 KzH.Kz„.a
(5-21)
где ZH к — сопротивление нагрузки кабеля при приеме
сигнала с линии (входное сопротивление в. ч. аппарату-
ры); А'ц, Л'12 — элементы матрицы А', определяемой из
выражения
Затухание, вносимое системой присоединения, можно
также записать в виде суммы затуханий, обусловленных
фильтром присоединения, в. ч. заградителем и в. ч. кабе-
лем, а именно:
Опр — Оф п + Оза1р + Окаб~ГЙнс, (5-22)
где ПфП определяется по (5-4), аЗАТ-р — по (5-5),
Окаб — Икаб^каб
(5-23)
— затухание в. ч. кабеля; аНс — затухание, обусловлен-
ное несогласованием отдельных элементов системы при-
соединения между собой, с линейным трактом и с в. ч.
аппаратурой.
В отдельных случаях величина аас может оказаться весьма
большой В качестве примера на рис 5-6 приведены зависимости
рабочего затухания системы присоединения от частоты, рассчитан-
ные на ЭВМ по (5-21) Система присоединения состояла из в ч
кабеля типа ФКБ длиной 0,6 км, фильтра ОФП-4 на первом диапа-
зоне, конденсатора связи с емкостью СКс = 2 200 пФ и заградителя
ВЗ-1 000-0,6 Входное сопротивление линии принималось равным
Zbx л = 400 Ом. Кривая 1 представляет затухание ФП, кривая 2—
сумму затуханий ФП и кабеля, кривая 3— сумму затуханий кабеля,
•фильтра и заградителя. Кривые /, 2 и 3 соответствуют случаю со-
гласованной нагрузки кабеля, т е 7нк=£вкаб. Кривая 4 соответ-
ствует ZHK=500 Ом и дает сумму всех затуханий, т. е. аПр раб.
Разность кривых 3 и 4 дает зависимость затухания несогласования
от частоты.
166
Из сравнения кривых 1 и 2, а также 1 и 3 видно, что при согла-
совании входного сопротивления в. ч. аппаратуры с в. ч. кабелем;
затухания, вносимые заградителем и кабелем, почти не зависят от
частоты. Несогласование входного сопротивления аппаратуры с вол-
новым сопротивлением кабеля может вызвать большое увеличение
затухания системы присоединения.
На рис. 5-7,а приведены результаты расчетов входного сопро-
тивления со стороны линии Znp л для системы присоединения, вклю-
Рис. 5-6 Зависимость затухания системы присоединения от частоты.
;-Za = oo, /каб-0, ZH = 100 Ом; 2-Z3 = oo, ZKa6=0,6 км, ZH = 100 Ом, 3 - Z3-
=600 Ом, /каб=0,6 км, ZH = 100 Ом, 4 — Z3 = m Ом, ZKa6=0,6 км, ZH = 500 Ом.
чающей фильтр ОФП-4 на втором диапазоне (Л/=200-т-75 кГц) и
Ск с ='2 200 пФ при различных значениях сопротивления нагрузки
иа конце кабеля.
При идеальном заградителе (Z3=oo) входное сопротивление
сильно зависит от величины сопротивления нагрузки в. ч. кабеля
(входного сопротивления в ч аппаратуры) При малой величине
входного сопротивления подстанции и использовании широкополос-
ных заградителей со сравнительно низким сопротивлением загради-
тель снижает максимальные величины входного сопротивления и
уменьшает неравномерность частотной характеристики этого сопро-
тивления Поэтому можно сказать, что шунтирующее действие за-
градителя улучшает согласование системы присоединения с линей-
ным трактом (см кривую 4, рассчитанную с учетом Z3=600 Ом при
ZHk=500 Ом, и кривую 3 при Z3 = oo и том же сопротивлении на-
грузки).
На рис. 5-7,6 даны зависимости входного сопротивления со сто-
роны линии от частоты при различных длинах в. ч. кабеля при со-
противлении нагрузки кабеля ZHK=50 Ом. Как видно из приведен-
167
ных кривых, при плохом согласовании входного сопротивления в ч
аппаратуры с волновым сопротивлением кабеля входное сопротив-
ление устройства присоединения сильно зависит от длины в ч ка-
беля
На рис 5 8 показана зависимость от частоты модуля входного
сопротивления системы присоединения со стороны кабеля для
фильтра ОФП 4 на втором диапазоне при Ск.с = 2 200 пФ, различ-
ных длинах кабеля ФКБ и различных сопротивлениях линейного
тракта Из кривых на рис 5-8 видно, что входное сопротивление
Хвх.к в основном находится в пределах 50—150 Ом при изменении
длины кабеля и входного сопротивления линии в широких преде-
Рис 5 7 Зависимость модуля входного сопротивления системы при-
соединения со стороны линии от частоты, сопротивления нагрузки
со стороны кабеля и длины кабеля (ОФП-4, II диапазон С,, е =
= 2 200 пФ)
°-ZKafi=200 м 7-Днк==5Г) Ом, Z, ^, 2-ZHK=I00 Ом, Z3 = oo, 3 - ZH к =
= 500 Ом, Z3 = oo, 4-ZnK = 500 Ом, Z3 = 600 Ом; 6-ZHK = 50 Ом, Z3 = oo
Z-ZKaS=0. 2-ZKa6 = l00 г-'каб=400 м
168
Рис 5 8 Зависимость модуля входною сопротивления системы при
соединения со стороны кабеля от частоты, входного сопротивления
линейного тракта и злины кабеля (ОФП 4, II-диапазон, С, е =
= 2 200 пФ )
и-/каб=0,2 км ;-гвхл“2°0 Ом, 2 ~ Zbx л"440 Ом- 3 ~ 7вх л “800 Ом-
6~Zbx л=400 Ом 1 -- гкаб=0' 2-ZBa6“ 200 м- 3 - 'каб*400 м
лах На этом основании можно сказать, что при согласовании в ч
аппаратуры с в ч кабелем потеря мощности сигнала из-за откло-
нения величины входного сопротивления линии от номинального
значения будет незначительной.
5-3. ВОЗДЕЙСТВИЕ ВОЛН ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ НА УСТРОЙСТВА
ПРИСОЕДИНЕНИЯ
Волны перенапряжения, появляющиеся на проводах ВЛ
при коротких замыканиях, атмосферных разрядах, ком-
мутационных переключениях и др , через конденсатор
связи воздействуют на устройства присоединения и на
в. ч. аппаратуру, включенную на конце кабеля В резуль-
тате этого воздействия в элементах ФП и кабеле возни-
кают импульсы перенапряжения, которые могут вызвать
повреждения как элементов ФП, так и в. ч. аппаратуры.
В некоторых случаях они могут также вызвать пробой
изоляции в. ч. кабеля
12—367 169
Для защиты от перенапряжений между нижней об-
кладкой конденсатора связи и землей включается раз-
рядник, который пробивается на фронте волны перена-
пряжения, воздействующей на конденсатор связи
Ток, проходящий через разрядник после его пробоя,
определяется выражением
du
и составляет на фронте волны несколько сотен ампер,
а на спаде несколько десятков Чем меньше пробивное
напряжение разрядника, тем меньше амплитуда пере-
напряжений в в. ч кабеле и меньше уровень импульс-
ных помех в приемниках в. ч. каналов [Л. 31]. Однако
при малом пробивном напряжении разрядника дуга, воз-
никшая в нем от импульсной волны, может поддержи-
ваться напряжением передаваемых сигналов высокой ча-
стоты, что приведет к нарушению работы в. ч канала.
Для того чтобы этого избежать, необходимо выбирать
величину пробивного напряжения разрядника по край-
ней мере в 2 раза больше амплитуды сопровождающего
напряжения высокой частоты.
Если принять входное сопротивление линии чисто
активным, то амплитуду напряжения между нижней об-
кладкой конденсатора связи и землей (в точках подклю-
чения разрядника) можно определить из следующего вы-
ражения:
£4акс =’ |/ 2Ргвх.л (1 + (5-24)
где Р — мощность в. ч. сигнала на входе линии; Гвхл~
входное сопротивление линии; х,- ( — реактивное сопро-
тивление конденсатора связи
При работе нескольких передатчиков через один
фильтр присоединения пробивное напряжение разрядни-
ка следует брать равным {7Пр=22Пмак<, где Пмаке —на-
пряжение от каждого передатчика, определяемое по
(5-24).
Исследования перенапряжений в устройствах присо- <
единения проводились во ВНИИЭ на генераторе им
пульсных напряжений (Л. 31].
170
Рис. 5-9 Форма испытательной волны напряжения
а — при С = 1 100 пФ, б — при СКО=5 600 пФ
Изучалось воздействие волн напряжения на устрой-
ство присоединения (фильтры ОФП-4 и ФП-400 и в. ч.
кабель) при различных величинах емкости конденсатора
связи. На рис. 5-9 показана форма испытательной волны.
Осциллографирование производилось катодным
осцилло! рафом на верхней обкладке конденсатора связи
через омическии делитель напряжения. На осциллограм-
мах на рис. 5-9 показан только фронт волны. Напряже-
ние волны после гребня спадает до половины за время
около 50 мкс. Исследова-
ние перенапряжений (им-
пульсных помех) произ-
водилось на выходе кабе-
ля при различных режи-
мах его работы.
Помехи на выходе в. ч.
кабеля при согласован-
ной нагрузке кабеля. При
воздействии импульсной
волны на устройство при-
соединения на нагрузке
в. ч. кабеля появляется
Рис 5-10 Осциллограмма напря-
жения на выходе в. ч. кабеля при
воздействии на устройство присо-
единения волны перенапряжения.
напряжение помех в виде
быстрозатухающих колебаний. Характерная осцилло-
трамма этих колебаний показана на рис. 5-10. Осцилло-
1рафированме помех на выходе кабеля производилось
при различных параметрах как устройства присоедине-
ния, так и испытательной волны. При этом на величину
импульсов помех оказывает влияние ряд факторов.
Ширина полосы пропускания фильтра
присоединения. Амплитуда напряжения помех на
171
ипйппт
выходе кабеля оказалась прямо пропорциональной ши-
рине полосы пропускания фильтра. Этот вывод в данном
случае не очевиден, так как электрические характери-
стики фильтра искажены работой разрядника, который
после пробоя закорачивает линейную катушку ФП.
Крутизна фронта воздействующей вол-
ны. При увеличении крутизны фронта волны в 2 раза
амплитуда напряжения на выходе кабеля возрастает на
20—40%, что объясняется увеличением пробивного на-
пряжения разрядника при уменьшении предразрядного
времени.
Величина пробивного напряжения раз-
рядника в ФП. При увеличении пробивного напряже-
ния разрядника при прочих равных условиях увеличи-
вается напряжение помех на выходе кабеля. Однако
напряжение помех растет несколько медленнее роста
пробивного напряжения разрядника. Так, при увеличе-
нии пробивного напряжения разрядника с 2,5 до 5 кВ
амплитуда напряжения помех на выходе кабеля воз-
росла с 250 до 410 В, а при уменьшении пробивного на-
пряжения до 1,6 кВ—уменьшилась до 230 В. Более мед-
ленный рост напряжения помех по сравнению с ростом
пробивного напряжения разрядника объясняется тем, что
увеличение пробивного напряжения достигается последо-
вательным включением дополнительных искровых проме-
жутков, а при этом уменьшается коэффициент импульса
разрядника.
Наличие нелинейного сопротивления
в разряднике. Защита ФП, в. ч. кабеля и аппара-
туры от перенапряжений обеспечивается разрядником
без нелинейного сопротивления, так как через разряд-
ник после пробоя не проходит сопровождающий ток. Од-
нако на ВЛ-330 кВ и выше в ФП ставятся вентильные
разрядники, для того чтобы исключить закорачивание
линейного тракта при воздействии на устройство присо-
единения серии импульсных волн, например при работе
разъединителей или частичном нарушении изоляции ли-
нейных проводов или тросов
Для проверки влияния нелинейного сопротивления
разрядника на величину импульсных помех на выходе
в. ч. кабеля было выполнено осциллографирование этих
помех при воздействии на устройство присоединения оди-
ночных волн напряжения при отсутствии и при наличии
в разряднике вилитового сопротивления Испытания по-
172
казали, что характер помех и их амплитуда не изменя-
ются после введения в разрядник вилитового сопротив-
ления, и подтвердили целесообразность введения в раз-
рядник этого сопротивления. Помимо устранения явле-
ния закорачивания линейного тракта при воздействии
серии импульсных волн введение нелинейного сопротив-
ления позволяет осуществлять через устройство присо-
единения работу аппаратуры импульсного контроля, ког-
да амплитуда импульсов превышает пробивное напря-
жение разрядника.
Помехи на выходе в. ч. кабеля при несогласованной
нагрузке. Высокочастотный кабель, отходящий от фильт-
ра присоединения, почти никогда не бывает нагружен
согласованно. Нагрузкой кабеля служат фильтры пере-
дачи и приема в. ч. аппаратуры, которые могут быть
согласованы с кабелем только в узкой полосе частот,
используемой данным каналом связи. Для импульсных
напряжений с широким спектром частот режим работы
кабеля близок к режиму холостого хода Поэтому ха-
рактер импульсных напряжении на входе в. ч аппара-
туры существенно отличается от того, который имеет
место при согласованной нагрузке.
На рис. 5-11 показаны осциллограммы напряжения
помех на разомкнутом конце кабеля (рис 5-11,а) и на
входе приемопередатчика типа ПВЗД, имеющего диф-
ференциально мостовой линейный фильгр, настроенный
на частоту 200 кГц при полосе 12 кГц (рис. 5-11,6).
Испытания производились с фильтром присоединения
ФП-400 при Ск с = 5 470 пФ.
173
Перенапряжения на разомкнутом конце кабеля и на
входе аппаратуры носят характер сравнительно медлен-
но затухающих колебании. Частота колебаний обуслов-
лена резонансными свойствами системы, включающей
в себя ФП, в. ч. кабель и входной фильтр в ч аппара-
туры Амплитуда колебаний в этом случае существенно
выше той, которая может быть при согласованной на-
грузке кабеля. По абсолютной величине максимальная
амплитуда напряжения может превышать 1 кВ Зависи-
мости напряжения на входе аппаратуры от полосы про-
пускания ФП, крутизны фронта волны перенапряжения
и величины пробивного напряжения разрядника пример-
но такие же, как и в случае нагрузки кабеля на согла-
сованное сопротивление.
5-4 ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ, ВЫЗВАННЫЕ ЯВЛЕНИЕМ ВЫНОСА
ПОТЕНЦИАЛА
Специфические перенапряжения возникают в цепях
фильтра присоединения и в ч. кабеля, когда конденса-
тор связи или аппаратура расположены вне контура за-
земления подстанции. В этом случае в в. ч кабеле могут
возникнуть значительные перенапряжения из-за выноса
потенциала заземления. На рис. 5-12 показана схема,
поясняющая причины возникновения перенапряжений
в в. ч. кабеле за счет выноса потенциала заземления.
Фильтр присоединения установлен на подстанции и со-
единен с контуром заземления подстанции з-1. Высоко-
частотная аппаратура (ВЧА) установлена на некотором
расстоянии от подстанции и соединена с местным зазем-
лением з-2 При к. з. на линии ток входит в землю в ме-
сте замыкания з-З и проходит по земле к контуру за-
земления подстанции з-1 За счет падения напряжения
от тока к. з. в земле между заземлениями з-1 и з-2
может возникнуть значительная разность потенциалов.
Потенциал заземления з-2 через заземленную вторичную
обмотку выходного трансформатора в ч. аппарата по
жиле в ч кабеля подается (выносится) к фильтру при-
соединения. Вследствие этого между жилой и оболочкой
кабеля у ФП возникает напряжение UАБ, равное раз-
ности потенциалов заземления з-1 и з-2 (дц—фв).
В некоторых случаях в ч. аппаратура устанавлива-
ется на подстанции, а конденсатор связи — в некотором
удалении от нее, например у места разветвления линии
174
электропередачи. При этом потенциал заземления выно-
сится к месту установки конденсатора связи. При зазем-
лении жилы кабеля у конденсатора связи по промыш-
ленной частоте через специальный дроссель или через
защитный разрядник максимальное напряжение, обу-
словленное выносом потенциала, будет иметь место
в средней части в. ч. кабеля между его жилой и оболоч-
кой.
Разность потенциалов между контуром заземления
подстанции з-1 и заземлением в месте установки аппа-
ратуры з-2 определяется из выражения
^АБ = (₽1—’4’2—ЛсзГч!]-—Ro/l], (5-25)
где /кз— ток к. з ; Ro— радиус эквивалентного полуша-
рового заземлителя (обычно 150—200 м); I — расстояние
между центрами двух заземлений, г3 — сопротивление
ВЗ
Рис 5-12 Схема, поясняющая явление выноса потенциала зазем-
ления.
к з — место короткого замыкания 1 — жила 2 — оболочка в ч кабеля
заземления, составляющее для крупных подстанций или
станций 0,1—0,3 Ом, для средних подстанций — около
0,5 Ом.
При токе к. з. около 10 кА разность потенциалов
С/ДБ может достигать 5 кВ. Формула (5-25) определяет
разность потенциалов Uy3 без учета экранирующего
действия токов в оболочке кабеля Токи в оболочке
наводят в жиле кабеля э. д с , которая уменьшает на-
пряжение ПДБ по сравнению с cpi—фг- Однако в свин-
цовой оболочке кабеля ФКТ> токи невелики и экраниру-
ющим действием оболочки можно пренебречь.
175
Возможны следующие меры по борьбе с перенапря-
жениями между жилой и оболочкой кабеля, вызванными
явлением выноса потенциала [Л. 32].
Прокладка вдоль кабеля медного или алюминиевого
провода сечением 50—70 мм2. За счет экранирующего
действия этого провода перенапряжения в кабеле сни-
жаются примерно в 2 раза.
Установка разрядника на кабеле у фильтра присо-
единения. При к. з. на линии этот разрядник пробивает-
ся и заземляет в. ч. кабель у фильтра присоединения.
При этом остаются перенапряжения между жилой и обо-
лочкой в средней части кабеля. Следует отметить, что
применение разрядников недопустимо, если работа в. ч.
каналов не должна прерываться на время к. з. (напри-
мер, для каналов релейной защиты линий и гелеотклю-
чения).
Установка высокочастотных заземляющих заградите-
лей на кабеле у фильтра присоединения и, в случае не-
обходимости, в отдельных точках вдоль его длины. Ма-
ксимальная длина участка между двумя такими загра-
дителями приближенно определяется с помощью (5-25),
исходя из максимально допустимого напряжения между
жилой и оболочкой кабеля.
Изоляция всего кабеля ог земли с подвеской его на
деревянных столбах. Эта мера полностью устраняет пе-
ренапряжения в кабеле, так как жила и оболочка кабе-
ля всюду находятся под одним потенциалом промыш-
ленной частоты.
Следует отметить, чго применение кабелей типа РК
с высоким испытательным напряжением между жилой
и оболочкой (см. табл. 4-10) не решает рассматриваемой
проблемы, так как этот кабель имеет механически нена-
дежную изоляцию поверх проводящей оболочки. При
прокладке кабеля в земле напряжение, обусловленное
выносом потенциала заземления, оказывается приложен-
ным не между жилой и оболочкой кабеля, а между обо-
лочкой и землей. В случае механического повреждения
поверхностной изоляции, чего трудно избежать при про-
кладке кабеля, ток с оболочки кабеля па землю про-
жжет оболочку и кабель будет поврежден. Поэтому
применение кабелей типа РК в тех случаях, когда
фильтр присоединения или в. ч. аппаратура вынесены
за контур заземления подстанции, не может быть ре-
комендовано.
176
РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ
6-1. НАЗНАЧЕНИЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ
К проводу ВЛ через один конденсатор связи может под-
ключаться аппаратура нескольких в. ч. каналов. При
этом возникает опасность взаимного влияния между эти-
ми каналами. Эти влияния могут проявляться в следую-
щем.
За счет шунтирующего действия входных сопротив-
лений параллельно работающей аппаратуры часть мощ-
ности передатчика или мощности принимаемого сигнала
тратится бесполезно.
При параллельной работе приемника данного канала
и передатчика соседнего канала селективность прием-
ных фильтров может оказаться недостаточной, особенно
если частота передатчика попадает в полосу зеркально-
го канала приемника.
При параллельной работе передатчиков выходное на-
пряжение одного из них попадает на выходной усили-
тель другого. При этом могут возникнуть комбинацион-
ные частоты, что приводит к появлению взаимных влия-
ний между каналами.
При параллельной работе в. ч. канала системной
автоматики (релейной защиты, телеотключения, телепе-
редачи фазы и др.) с каналами другого назначения воз-
никает опасность шунтирования капала автоматики при
работах в цепях параллельно включенных аппаратов.
Для ослабления взаимных влияний между аппарату-
рой, включенной параллельно, передатчики всей совре-
менной аппаратуры связи по линиям электропередачи
снабжаются узкополосными линейными фильтрами,
имеющими высокое входное сопротивление на частотах
соседних каналов. Однако и при хороших линейных
фильтрах имеется необходимость в дополнительных
разделительных устройствах, особенно при совместной
работе аппаратуры системной автоматики с аппарату-
рой другого назначения. Кроме того, бывают случаи, ког-
да в. ч. сигналы от различных передатчиков подаются
к фильтру присоединения по различным в. ч. кабелям.
Входные сопротивления этих кабелей могут быть низки-
ми на любых частотах, несмотря на наличие линейных
177
фильтров на выходах передатчиков. В этих случаях так-
же необходимо применение разделительных устройств.
Для ослабления шунтирующего действия при парал-
лельном включении аппаратуры или в. ч. кабелей при-
меняются разделительные фильтры. Примеры включе-
ния разделительных фильтров показаны на схемах
рис. 6-1. На рис 6-1,а показан случай подключения двух
в. ч. аппаратов (или двух групп аппаратов) к одному
в. ч. кабелю. При этом фильтр РФ\ пропускает частоты
fi и f2 и имеет высокое входное сопротивление на часто-
тах /з и ft, а фильтр РФ2 пропускает частоты fs и ft и
имеет высокое входное сопротивление на частотах ft и/г-
Во многих случаях такое параллельное включение
выполняется только с одним разделительным фильтром.
Например, если ВЧА № 1 — приемопередатчик защиты,
работающий на одной частоте fb а ВЧА 2 — дуплекс-
ная аппаратура связи, то обычно достаточно только
одного фильтра РФ2, имеющего высокое входное сопро-
тивление на частоте ft и пропускающего частоты канала
связи f3 и ft В подобных случаях в. ч кабель заводится
к месту установки приемопередатчика защиты (или си-
стемной автоматики), там же устанавливается раздели-
тельный фильтр, от которого идет кабельная перемычка
к месту установки в ч. аппаратуры связи. На рис 6-1,6
показан случай включения разделительных фильтров,
когда сигналы от в. ч. аппаратов подаются к одному ФП
178
по отдельным кабелям. В этой схеме применение двух
фильтров РФ\ и РФ2 обязательно во всех случаях
Затухание, вносимое в канал связи с ВЧА № 1
(рис. 6-1), вызванное шунтирующим действием второго
канала, определяется отношением мощности, отдаваемой
в канал передатчиком этого аппарата при отключенной
цепи ВЧА № 2, к той же мощности, когда цепь аппара-
та № 2 подключена через разделительный фильтр (при
неизменном внутреннем сопротивлении передатчика
№ 1).
Это затухание определяется из выражения
Ярф=1п 11+(0,52п/7рф) |, (6-1)
где Ирф-—входное сопротивление разделительного филь-
тра РФ2 вместе с включенной за ним аппаратурой; ZH—
сопротивление нагрузки передатчика (входное сопротив-
ление в ч. кабеля на рис. 6-1,а или входное сопротив-
ление ФП в схеме на рис. 6-1,6).
Если сопротивление нагрузки и входное сопротивле-
ние разделительного фильтра чисто активны, то выра-
жение (6-1) принимает вид-
Орф=1п[1+(0,5гн/гРф)]. (6-2)
Если входное сопротивление разделительного фильтра
реактивное, то при активном сопротивлении нагрузки
вносимое затухание определится выражением
ар Ф = 0,51п[1 + (0,25 г2н/^2рф)]- (6-3)
Из (6-2) и (6-3) можно определить величины вход-
ного сопротивления разделительного фильтра по задан-
ной величине вносимого затухания.
Для случая активной нагрузки и активного входного
сопротивления разделительного фильтра
грф==О,5гн/(^₽Ф-!)• (6-4)
Для случая активной нагрузки и реактивного вход-
ного сопротивления разделительного фильтра
Хр ф = 0,5гн/)ЛЛ*-1.' (6-5)
6-2 РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ КОНТУРЫ
Частным и наиболее простым видом разделительного
фильтра является разделительный контур. Он представ-
ляет собой двухполюсник, составленный из реактивных
179
сопротивлений, включаемый последовательно в цепь в. ч.
кабеля, как показано на рис. 6-1.
Затухание, вносимое разделительным контуром на
частотах запирания, и необходимые величины сопротив-
ления контура на этих частотах определяются по (6-2) —
(6-5) при условии, что входное сопротивление аппарату-
ры за разделительным контуром можно принять равным
нулю. Так как сопротивление разделительного контура
на частотах запирания почти всегда активно, то в силу
указанного допущения расчет дает наибольшую возмож-
ную величину вносимого затухания. Использование для
заграждения реактивной составляющей сопротивления
разделительного контура не рекомендуется, так как она
может быть скомпенсирована реактивной составляющей
входного сопротивления аппаратуры за разделительным
контуром.
Затуханием, вносимым разделительным контуром на
частоте пропускания, называется половина натурального
логарифма отношения мощности, поступающей в канал
при закороченном контуре, к той же мощности при вклю-
ченном контуре (при неизменном внутреннем сопротив-
лении передатчика):
®проп=1п 11 + (0,5 Zp K/ZH) |, (0-6)
где ZPK — сопротивление разделительного контура на ча-
стоте пропускания; ZH — сопротивление нагрузки.
Выражение (6-6) получено, исходя из условия, что
передатчик согласован с нагрузкой при отсутствии раз-
делительного контура и параллельного аппарата. Если
сопротивление нагрузки на частоте пропускания актив-
но, то затухание, вносимое разделительным контуром,
определяется по формуле
*.».«=-> [^+(fe + >у]. («)
где хрк—реактивная составляющая сопротивления раз-
делительного контура; грк-—активная составляющая
этого сопротивления.
При активном сопротивлении разделительного кон-
тура (хрк=0) максимально допустимая величина его
сопротивления на частоте пропускания грк=гПрОП опре-
деляется из (6-7), а именно:
Гпроп = 2га(е°проп - 1). (6'8)
180
При реактивном сопротивлении разделительного кон-
тура (гРк=0) максимально возможная величина этого
сопротивления будет:
Хдроп-/(6-9)
Разделительные контуры по количеству содержащих-
ся в них реактивных элементов делятся на двухэлементные
(простой контур, параллельный или последователь-
ный) и многоэлементные, с числом реактивных сопро-
тивлений больше двух. Многоэлементный разделитель-
ный контур в общем случае имеет несколько параллель-
ных и несколько последовательных резонансов (резонан-
сов тока и резонансов напряжения). Обычно частоты
параллельных резонансов выбираются равными частотам
запирания, а частоты последовательных резонансов —
частотам пропускания.
Разделительный контур как реактивный двухполюс-
ник обладает следующими свойствами.
Общее число резонансов разделительного контура
(резонансов тока и напряжения) на единицу меньше
числа его элементов. Например, трехэлементный контур
имеет две резонансные частоты — одну частоту после-
довательного резонанса и одну частоту параллельного
резонанса.
На резонансных частотах сопротивление разделитель-
ного контура чисто активное. На промежуточных часто-
тах это сопротивление комплексное, однако активная со-
ставляющая полного сопротивления быстро падает по
мере отхода от частоты параллельного резонанса, а ре-
активная составляющая полного сопротивления быстро
растет по мере отхода от частоты последовательного ре-
зонанса. Поэтому на частотах, отстоящих от резонансных
на 3—5%, сопротивление разделительного контура мож-
но принимать чисто реактивным.
С повышением частоты алгебраическое значение ре-
активного сопротивления контура без потерь всегда воз-
растает. Из этого следует, что на частотах ниже частоты
параллельного резонанса и выше частоты последователь-
ного резонанса сопротивление разделительного контура
индуктивное, а выше частоты параллельного резонанса
и ниже частоты последовательного резонанса — емкост-
ное.
Если в схеме разделительного контура есть путь для
постоянного тока (например, в схеме простого парал-
181
лельного контура), то при возрастании частоты от нуля
первым будет резонанс токов.
Если в схеме разделительного контура нет пути для
постоянного тока (например, в последовательном резо-
нансном контуре), то при возрастании частоты от пуля
первым будет резонанс напряжений.
Самым простым и наиболее распространенным видом
разделительного контура является параллельный контур
L, С, г с сопротивлением в цепи с индуктивностью (со-
противление потерь катушки L).
Зависимости активной и реактивной составляющих
полного сопротивления контура от частоты r\=f/f0опре-
деляется выражениями (1 5), (1-11) и (1-14).
При сравнительно больших расстройках (больше 5—
10% или при и>3) сопротивление контура можно опре-
делять из выражения
у ____ ^Рез : ^Рез
ЛРК— '^U2 J и
(6-10)
где и — обобщенная расстройка [см. (1-12)].
Пример 6-1. Рассчитать разделительный контур для совместной
работы канала защиты на частоте 75 кГц и канала телефонной
связи с диапазоном частот 78—81 кГц Максимально допустимое
Рис 6-2 Схема включения разделительного
контура
затухание, вносимое в канал защиты при закорачивании кабеля
у аппаратуры связи, ар ф = 0,1 Нп Входное сопротивление кабеля
гн = 100 Ом
Рассмотрим применение простого параллельного контура, наст-
роенного на частоту [о=75 кГц Этот контур включается в схему
в. ч тракта, как показано иа рис 6-2
По (6-4) рассчитываем требуемую величину резонансного сопро-
тивления контура
Гр.ф = 2рез= 2 (й».1 — 1) = 4”6 0м’
1ЭД
Задаемся величиной добротности разделительного контура
Q=B5 и определяем индуктивность контура нз выражения
•£рез = COqLQ,
откуда
, ^рез _ 476_____
L ~~ ti>0Q 2л-75-25-103 40,3 мкГ *
По (1-14) определяем сопротивление на крайних частотах по-
лосы пропускания. Предварительно находим величины относитель-
ных частот и соответствующие им значения обобщенной расстройки
(1-12)
78 81
'Чтз = 75 1,04; т)81 = -yg 1,08,
«78 = 25 (1,04-уУ = 1,97; а81 = 25 (1,08-^08^ = 3,88;
(йм) 1,97
278 — 476 1 + (1,97) s —/-476 j + 1>972 X
[ GW-1
X 1+-----f§72---- = 90,3 —/ 196 Ом,
у. ио/ _ 3,88
Z81— 476 1 + 3,882 +/.476 i + 3>882 X
г GW-]
X[4-^-3^h------J=25,2 —/115 Ом
При расчете по упрощенной формуле (6-10) получим.
476 .476
Z«1= (1,08)Е - 3,88а /’O8~27~j’ 124’
По (6-7) находим затухание, вносимое в канал связи на край-
них частотах
1 Г 196а /90,3 VI
«,8 = In 1^4. юог + ^2Лоб+ J ~0,56 Нп>'
1 Г 115е , /25,2 \г1
’ «81 = ^ 1П [^.1002 +^rr00+1J ] = 0,232 Пи-
Введение в цепь связи разделительного контура привело к уве-
личению затухания канала связи больше чем на 1 Нп (считая оба
конца линии) и к неравномерности затухания в пределах полосы
частот около 0,6 Нп Для уменьшения затухания и неравномерности
183
необходимо либо выполнить разделительный контур с большей доб-
ротностью, либо воспользоваться схемой трехэлементного контура
(см. ниже)
В табл. 6-1 приведены схемы, характеристики полно-
го сопротивления и расчетные формулы для простейших
видов многоэлементных разделительных контуров. Каж-
дая из частотных характеристик может быть получена
двумя способами — схемой а, составленной из последова-
тельного соединения параллельных контуров, и схемой
б — из параллельного соединения последовательных
контуров. Первый вид схем характеризуется более вы-
сокими величинами сопротивлений как на частотах за-
пирания, так и на частотах пропускания. При исполь-
зовании разделительных контуров в цепях низкоомных
кабелей предпочтение следует отдать схемам типа б.
Формулы для расчета сопротивлении контуров, при-
веденные в табл. 6-1, справедливы при следующих до-
пущениях.
Добротность контуров предполагается неизменной во
всем рассматриваемом диапазоне частот.
Выражения для сопротивлений на частотах пропу-
скания для контуров по схемам а и на частотах запира-
ния для контуров по схемам б справедливы при отно-
шении частот запирания и пропускания больше 1,07 или
меньше 0,93.
В табл. 6-1 даны выражения для резонансных актив-
ных сопротивлений. Полное комплексное сопротивление
на частотах вблизи резонансных частот можно опреде-
лить следующим образом.
Для контуров по схемам а подсчитывается сопротив-
ление параллельного контура по (1-14) на частотах,
близких к частотам запирания, и по (6-10) на частотах,
близких к частотам пропускания. К этому сопротивлению
прибавляется сопротивление последовательных реактив-
ных элементов. Например, для четырехэлементного раз-
делительного контура по схеме № 7 сопротивление вбли-
зи частот пропускания определится следующим выраже-
нием:
у ______I ; Г ш_ J_____________________I
Znpon — Q' -t-1 (aCi \ I.
L y <0 J J
Для контуров по схемам б сопротивление вблизи ча-
стот пропускания можно определять по сопротивлению
последовательного контура без учета шунтирующего дей-
184
‘•шшппттппг
ствия параллельного реактивного сопротивления, т. е.
2проп= ) = ши₽^ + ! (jl — j j«
(6-И)
где сопр — круговая частота пропускания; т) = со/оэпп— от-
носительная частота.
Пример 6-2. Дуплексная аппаратура в. ч. связи должна рабо-
тать на один фидер параллельно с одночастотным приемопередат-
чиком защиты. Рассчитать разделительный контур во входной цепи
аппаратуры связи, если полосы связи 68—72 кГц я 93—97 кГц,
а частота защиты 80 кГц Затухание, вносимое в канал защиты при
закорачивании входной цепи аппаратуры связи,—не более 0,05 Нп,
затухание, вносимое в канал связи,— не более 0,1 Нп на один ко-
нец Входное сопротивление в ч. кабеля 100 Ом.
Определяем допустимую величину сопротивления контура на
частоте запирания (6-4)
100
Гр.Ф = g 1) ^75 Ом.
Берем простой параллельный контур, настроенный на частоту
запирания. Задаемся добротностью контура Q=40.
Определяем сопротивление контура на ближайших к резонанс-
ной частоте частотах канала связи 72 и 93 кГц:
f 72 93
7i72== Т^Г“'8О "”0,9’ '80"“1Д65:
w72 — 40 ^0,9—
«.а = 40 ^1.163-1^65^= 12,4.
Поскольку г]т2=0,9, а т)ва>1Д, то воспользуемся выражением
(6-10)
975 . 975
= 0,92-8,42 1___8,4 16,5-)-/• ИЗ;
975 _ . 975 _
2»3 = 1.1652-12,42 1'12,4“ 4,6 —/-77,3.
По (6-7) определяем затухание, вносимое в канал связи иа ча-
стотах 72 и 93 кГц
«эг = у 1” [4. Ю02+ ^2 100+ = 0,090 Нп'
На частоте 72 кГц вносимое затухание выше допустимого.
Поэтому рассмотрим применение трехэлементиого контура по схе-
ме № 4 табл. 6-1.
13—367 185
Расчет разделительных контуров
1 а б л и ца 6 1
Сопротивление на частотах 'пропуска- ZMHH + * а(Н 7 _ “»L’ мнн Q3 WjZ.2 2 —
z'" ./’
Реактивное сопро- тивление конту ра без потерь 2 = М2— Z = /coL, X (m2 — (iD%— tO2) £0^ z = -;_JL_x ш2 ш2 — щ3 Ш2 — ш2 z=^ — j х щ2 — о>2 ш2~ ш>
формулы для расчета элементов С‘ m?Li “i C, = ^F~‘ Са = ^Г’ —(4-1) С‘~ _1 , ш2
Продолжение табл. 6-1
190
Продолжение табл. 6-1
тайшппппппшг
Определяем сопротивление контура на верхней частоте Пропус-
кания по формуле, получаемой из (6-10) с учетом сопротивления
конденсатора С4
Так как
С\ = 1/ь>резТ2; = ZpM/<oPe3Q,
то
Для выбранной схемы <оРез = а>2; <опР = <о1. Задавая 2реэ =
= 1 000 Ом, получаем:
1 000 . 2 1 000
2,93 = 1,165е 12,4- 1 12,4 ~4>8 — Л 163 Ом-
Затухание, вносимое в канал связи на частоте 93 кГц (6-7):
Величина вносимого затухания на частоте 93 кГц получилась
выше допустимой Рассмотрим применение четырехэлементного кон-
тура по схеме № 8 табл. 6-1
Частоты настройки двух последовательных контуров выбираем
равными средним частотам полос канала связи, т е. частоты
/4 = 70 кГц; /3=95 кГц
Исходя из заданной величины сопротивления на частоте запи-
рания 2зап = 2макс определяем индуктивность катушки первого кон-
тура
2аеп(1+^т;)
или
Выражение (6-13) получено непосредственно из формул, при-
веденных в табл. 6-1 для схемы № 8 Принимая Qi = Q3=40, полу-
191
чаем:
Определяем сопротивления на нижних крайних частотах полос
пропускания. Сопоставления определяются для каждого из конту-
ров без учета шунтирующего действия второго контура (6-11)
Z6a = <о1Д1 ^68 - ^)] = 2« 70- 103Х
Г 1 , /68 70 \1
X 1.42-Ю- [-4о'+'\7О—68-)j = l5’6-/ 36,2;
Z,2= 15,6-Н 36,2,
ЧЯ
— 2п-95 • 103-1,42-10 ~3 р5у X
W
[I / 93 95 \ 1
"40 +1 ] = 12,1 + /-2°,6
Определяем вносимое затухание на частоте 68 кГц, на котооой
оно имеет наибольшую величину (6-7)
1 Г 35,62 /15,6 , VI
«68— 2 1п [4 1002 + ( 2—Г0б~^’ ’J J-0.089 Нп.
Максимальная величина вносимого затихания оказалась меньше
допустимой величины 0,1 Нп.
Рассчитываем элементы разделительного контура
1 — , 70 V
Lj = 1,42 мГ, L3 = L, --- 1,42 80 / = 0,806 мГ,
^_i (—Y-i
<4 40; 1
с*= ’^/7=(2я’70'1°а)2’1,42’10''3=3 644 пф’
Сз <2я 95-103)2-0,806 10-з- = 3 480 пф-
192
'пшшипштг
Промышленностью выпускается разделительный контур типа
РФ, предназначенный для отделения канала в ч защиты или теле-
отключения от в ч канала телефонной связи при работе этих ка-
налов через общий фильтр присоединения Схема самого РФ и его
включения в тракты в ч каналов показана на рис 6-3
Кабели от аппаратуры защиты или телеотключения и связи
подключаются па разные отводы катушки L в зависимости от зна-
Рис 6-3 Принципиальная схе-
ма разделительного контура
типа РФ
Приемо-
передатчик
рф\ратуре
--1 связи
чения частоты запирания (частоты канала защиты или телеотклю-
чения) Настройка фильтра на заданную частоту осуществляется
магазином емкостей С
Затухание, вносимое при этом на частотах запирания и на
частотах пропускания, отстоящих ог частоты запирания более чем
на 10%, не превосходит 0,1 Нп
6-3. Г-ОБРАЗНЫЕ РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ
В тех случаях, когда необходимо отделить одну группу частот от
другой, целесообразно применение полосовых разделительных фильт-
ров Наиболее простым типом разделительных фильтров, обеспечи-
вающих высокое входное сопротивление на частотах, лежащих вне
полосы пропускания фильтра (на частотах соседней группы кана-
лов), являются фильтры в виде Г-образных полузвеньев, показан-
ные на рис 6 4 Фильтры имеют высокое входное сопротивление со
стороны зажимов А, Б
Сопротивление фильтра на рис 6 4,а возрастает на частотах,
лежащих ниже рабочей полосы частот Поэтому эту схему рекомен-
дуется применять в случаях, когда частоты пропускания выше ча-
стот запирания Фильтр, показанный на рис 6-4,6, рекомендуется
применять в случаях, когда частоты запирания выше частот про-
пускания Во всех случаях входное сопротивление фильтра на час-
тотах вне его полосы тем больше, чем уже полоса пропускания
фильтра
Величины элементов фильтров рассчитываются по следующим
формулам
для фильтра па рис 6 4,а
Г f 1 а т fl I ' f 2 , r-l _1___ а £ 1 Л \
~ 2nfJ2 ’ - 4n2f2Li ; (6-И)
для фильтра на рис. 6-4,6
= 2^; = 4пгн (f, + f2)1 С* = 4к2?2£1 ’ (6-15>
где fi — нижняя граничная частота полосы пропускания, f2—верх-
няя граничная частота, Af=f2—fi — полоса пропускания; гя —на-
грузка фильтра со стороны зажимов ВБ.
193
Входное сопротивление фильтра со стороны зажимов АБ при
закороченных зажимах ВГ определяется из выражения
(6-16)
где г) = иУи1 — относительная частота
Из выражений (6-14) — (6-16) можно получить следующие фор-
мулы для определения входного сопротивления фильтра со стороны
зажимов АБ
для фильтра, показанного на рис 6 4,а,
х ~г хЯД
(6-17)
для фильтра, показанного па рис 6-4,6,
— ГИ Д/Ц f2 ; ’
(6-18)
Контур LtCi настраивается на верхнюю граничную частоту
в схеме на рис 6 4,а и на нижнюю частоту — в схеме на рис 6 4,6
При выборе граничных частот полосы пропускания следует
иметь в виду, что характеристика рабочего затухания этих фильт-
ров неравномерна в пределах полосы пропускания Для фильтра
на рис. 6-4,6 рабочее затухание на частоте fi примерно на 0,2 Нп
а) б)
Рис 6-4 Схемы Г-образных разделительных фильтров
больше, чем на частоте f2 Для фильтра на рис 6 4,6 затухание на
частоте ,f2 больше, чем на частоте fi
Приведенные формулы для входного сопротивления справед-
ливы для случая, когда входное сопротивление аппаратуры, под-
ключенной к зажимам ВГ, равно нулю В большинстве случаев
фактическое входное сопротивление в рабочей схеме будет больше
рассчитанного по приведенным формулам Однако не исключена воз-
можность, что на некоторых частотах реактивное сопротивление
контура окажется частично скомпенсированным реактивной состав-
ляющей входного сопротивления параллельно работающей аппара-
ратуры или в ч кабеля В этом случае потребуется компенсация
этого реактивного сопротивления путем включения параллельно за-
жимам ВГ дополнительного реактивного сопротивления, величина
которого подбирается экспериментально
От указанных недостатков свободны рассматриваемые ниже
фильтры ДК-
6-4. РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ ТИПА ДК
затуханием в полосе заграждения
ски полную независимость каналов
Н А Вейс [Л 33] предложил для разделения в ч каналов приме-
нять часто используемую в дальней связи комбинацию фильтров
нижних частот (фильтры Д) и фильтров верхних частот (фильт-
ры К)
Принципиальная схема разделения группы частот Д—от
группы частот (з—fi показана на рис 6-5 При применении фильт-
ров ДК с достаточно большим
эта схема обеспечивает практиче
в двух разделенных частотных
полосах Фильтры ДК могут
выполнять все функции разде-
лительных фильтров, включая
повышение избирательности
приемников
Граничные частоты могут
выбираться любыми в зависи-
мости от конкретных условий
распределения частот между
каналами Однако обычно стре-
мятся к максимальному сбли-
жению полос пропускания фильтров Д и К с тем, чтобы переходная
область, не используемая для связи, была сведена к минимуму.
Частотные характеристики фильтров ДК со сближенными полосами
Рис 6-5 Схемы включения
фильтров ДК
Рис 6 6 Частотные характеристики фильтров ДК
показаны на рис 6-6 На приведенных кривых заштрихованы обла-
сти, в пределах которых обеспечивается заданная величина затуха-
ния в полосе заграждения Электрические схемы фильтров, обеспе-
чивающие частотную характеристику, показанную на рис 6-6, при-
ведены на рис 6-7
195
Рнс 6-7 Принципиальные схемы фильтров ДК
Ниже приводится рекомендованный в [Л 33] расчет фильтров
ЦК со следующими параметрами: затухание каждого фильтра
в полосе заграждения не менее 3,75 Нп, отношение граничной ча-
стоты {к фильтра К к граничной частоте /д фильтра Д /к//д==
= 1,0961 Прн таком отношении граничных частот одна из них может
выбираться произвольно в пределах диапазона в ч связи по ВЛ
Элементы схем на рис 6 -7 определяются по следующим расчет-
ным формулам.
для фильтра Д
Д1 = 1,478Д0; /,2 = 0,60477.0; |
7.3 = Ii; I4=1,614I„;
С\ = 1.302С», Сг= 1,5О2Со; C3 = Ci, I
С4 = О,478Со; '
для фильтра К
Ls = 0,57.0; Д = 1,6547,О; 7., = 2,0927.„; Л
С6 = О,6766Со; Св — О,6655Со; I (6-20)
С, = О,6196Со; С8 = 0,7678Со, [
С9=1,281СО, J
где
г г» ♦ г 0,46 .
1,84^ ’
fд =5= 0,5 (/к + fp); rH — сопротивление нагрузки фильтра
на частотах полос пропускания.
Расчет элементов по приведенным формулам должен произво-
диться с точностью до четвертого знака. Весьма точно должны под-
гоняться эти элементы в процессе настройки фильтров Величины
емкостей подгоняются на измерительном мосте, а катушки индук
тивностн — путем настройки с соответствующими емкостями — на
196
отппшппптпвпг;
определенные частоты Значения относительных частот настройки
для контуров схемы на рнс 6-7 приведены ниже
Контур . . -^2^*2 •^'3^*3 ^4^*4 '^'6^'6 '^'7^'7
Относитель-
ная частота
v)=f/f0 • • 0,7208 1,049 0,7208 1,138’1,719 0,9532 0,8783
Приведенные на рис 6 6 характеристики фильтров являются
типовыми По ним могут быть построены частотные характеристики
любых фильтров, рассчитанных по (6-19) н (6-20) Значения отно-
сительных частот i=f/fo для всех точек, отмеченных на характери-
стиках на рис 6 6, еле чующие
Т]1 1г Т)3 Т|4 Т)б Т]8 7], Т)8
0,550 0,7208 0,733 0,8783 0,9213 0,9532 0,9551 1,00
19 ^10 ^11 1112 ^13 114 115
1,046 1,049 1,085 1,138 1,364 1,719 1,810
Одноименные точки на кривых Д и К (например, точка 3 на
характеристике К. и точка 3' на характеристике Д) соответствуют
одной и той же относительной частоте т)з=1з-=0.733 Точки 7' и ?'
0,6 0,6 7,0 7,2 7,0- 7,6 7,8
Рис 6-8 К расчету затухания фильтров ДК
соответствуют граничным частотам /д и /у и относительным часто-
там 1з=?д До=О,9551 и тр=^к/А> = 1,046, точка 8 — соответствует
частоте f0.
Рабочее затухание фильтра в пределах полос пропускания тем
меньше, чем больше добротность применяемых катушек Если при-
нять, что добротность всех катушек одинакова, то расчет затухания
фильтров в полосе можно вести с помощью графика на рис 6-8
На этом графике даны значения вспомогательного параметра
m—Qa при различных значениях относительных частот в пределах
полосы пропускания По найденной из графика на рис. 6-8 величине
т определяется затухание
a=m/Q Нп
197
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие................................................ 3
Введение........................................... .... F
Глава первая Высокочастотные заградители .... 10
1-1 Основные определения . . .............1
1-2 Одночастотная резонансная настройка ....
1-3 Одночастотиая пэитупленная настройка .... 9
1-4. Многочастотная резонансная настройка .... -5
1-5 Двухчастотная пэитупленная настройка .... 33
1-6 Широкополосная настройка . . .... 36
1-7 Широкополосная настройка по схеме фильтра верхних ;
частот . . ..............................Е)Ц
1-8 Влияние защитной катушки на высокочастотные пара-
метры заградителя.......................... . (>(
1-9 Заградитель в виде петли .... . . 65
1-10 Переносные заземляющие заградители ... 6^
Глава вторая Защита элементов настройки от перена-
пряжений .............................................. 67
2-1. Условия работы заградителей и схемы защиты от
перенапряжений . . ......................67
2-2 Анализ перенапряжений на конденсаторе, включенном
параллельно силовой катушке . .71
2-3 Характеристики защитных разрядников...............82
2-4 Расчет электрической прочности деталей элементов
настройки и устройств защиты 86
Глава третья. Высокочастотные заградители, выпускае-
мые промышленностью......................................91
3-1. Заградитель ВЗ-2000-1,2 . . . .... 91
3-2 Заградитель ВЗ-1000-0,6 и ВЗ-1000-0,6М .... 93
3-3 Заградитель ВЗ-600-0,25 ...................... 96
3-4 Заградитель ВЗ 600-0,25М 99
3-5 Заградители серии ВЧЗ . 101
3-6 Заградители серии ВЧЗС . . . ... 102
3-7. Рекомендации МЭК по заградителям................105
Глава четвертая Устройства присоединения .... 106
4-1. Конденсаторы связи..............................106
4-2. Теория работы фильтров присоединения ... 110
4-3 Расчет трансформаторной^» ^Эв^^нсформаторного
4-4. Фильтр присоединения по схеме широкополосного
трансформатора.......................................130
4 5 Затухание несогласованности . . ... 132
4-6 Фильтры присоединения, выпускаемые промышлен-
ностью . . . 133
4 7 Антенная связь с проводами линии электропередачи 147
4-8 Высокочастотный кабель . . . ... 154
Глава пятая Общие характеристики устройств обработки
и присоединения . ............. 159
5-1 Затухание, вносимое системой устройств обработки и
присоединения ... ...............159
5-2 Расчет затухания и входных сопротивлений устрой-
ства присоединения с учетом заградителя и в. ч кабеля 164
5-3 Воздействие волн перенапряжения на устройства при-
соединения . . .... 169
5-4 Перенапряжения, вызванные явлением выноса потен-
циала .... ... 174
Глава шестая Разделительные фильтры.............177
6-1 Назначение разделительных фильтров...........177
6-2 Разделительные контуры . . 179
6-3 Г-образпые разделительные фильтры . . . . 193
6-4 Разделительные фильтры типа ДК . ... 195
Список литературы . ........................198
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Смирнов Б. В. Служебная связь по сельским высоковольт-
ным сетям М, Сельхозгиз, 1957
2 Ефремов В. Е. Комптексная система телефонной связи и те
лемеханики для распределительных сетей 0,4—35 кВ типа КСУ-РС —
В кн Вопросы эксплуатации устройств связи в энергосистемах М,
1965, вып 6 (БТИ ОРГРЭС)
3 Белоус Б. П. Вопросы диспетчерского управления сельских
электрических сетей и его оснащения — В кн «Вопросы эксплуата-
ции устройств связи в энергосистемах М, 1965, вып 6 (БТИ
ОРГРЭС).
4 Белоус Б. П., Ефремов В. Е. Средства связи в электрических
сетях М, «Энергия», 1968
5 Быховский Я. Л., Цукерман В. С. Проблемы связи по линиям
сверхдальних электропередач — «Труды ВНИИЭ», 1968, № 32
6 Микуцкий Г. В., Скитальцев В. С. Высокочастотная связь по
линиям электропередачи М, «Энергия», 1969
7 Вейс Н. А. К расчету заградителя с одночастотиой притуп-
ленной настройкой — В кн Вопросы эксплуатации устройств связи
в энергосистемах М., «Энергия», 1966, вып 7
8 Наладка каналов связи и телемеханики М, Госэнергоиздат,
1958.
9 Жуховицкий Б. Я. Одночастотная притупленная настройка
заградителя —«Электрические станции», 1961, № 5
10 Быховский Я. Л. Основы теории высокочастотной связи по
линиям электропередачи М, Госэнергоиздат, 1963
11 Сапирштейн В. Э. Настройка одночастотных заградителей —
В кн.. Вопросы эксплуатации устройств связи в энергосистемах. М,
«Энергия», 1966, вып 7
12 Микуцкий Г. В Устройства обработки и присоединения вы-
сокочастотных каналов, издание первое. М , «Энергия», 1966
13 Beinhoff М G Power line-carrier coupling — ап analyses
Trans, A1EE, vol 74, pt III Dec 1955
14 Перельман Л. С. Формула для расчета емкости конденса-
тора, настраивающего многочастотный заградитель. — «Электриче-
ские станции», 1961, № 5
15 Сапирштейн В. Э., Шкарин Ю. П. Двухчастотная настройка
высокочастотных заградителей — В кн Вопросы эксплуатации
устройств связи в энергосистемах М, Госэнергоиздат, 1962
16 Акульшин П. К., Кощеев И. А., Кульбацкий К. Я. Теория
связи по проводам М, Связьиздат, 1940
17 Боде Г. Теория цепей и проектирование усилителей с обрат-
ной связью. М, Изд-во иностр лит, 1948
18 Артым А. Д. Электрические корректирующие цепи и усили-
тели М , «Энергия», 1965
19 Белецкий А. Ф. Основы теории линейных электрических це-
пей М, «Связь», 1967
20 Собении Я- А. Расчет полиномиальных фильтров М, Связь-
издат, 1963
21 Лифшиц А. Р. К расчету широкополосного заградителя —
«Автоматика и телемеханика», 1940, № 5
22 Костенко М. В. Атмосферные перенапряжения и грозозащита
высоковольтных установок М, Госэнергоиздат, 1959.
198
" iiiiiihiiiin ‘
23 . Стекольников И. С Импульсная осциллография и ее приме-
нения М, Изд-во АН СССР, 1949
24 Микуцкий Г. В. Защита элементов настройки высокочастот-
ных заградителей от повреждений при перенапряжениях в высоко-
вольтной сети — «Труды ЦНИЭЛ», 1953 № 1
25 . Ильин А. А. Разветвленные силовые сети, как каналы связи
для телемеханики М, Госэнергоиздат, 1961
26 Малышев А. И., Шкарин Ю. П. Специальные измерения
высокочастотных трактов аппаратуры и каналов связи по линиям
электропередач. М, «Энергия», 1970
27 . Калихман С. Г. Высокочастотные широкополосные трансфор-
маторы.— «Радиотехника», 1955, № 12
28 . Микуцкий Г. В. Высокочастотные каналы релейной защиты
М, Госэнергоиздат, 1959
29 Микуцкий Г. В О расчете затухания, вносимого устройством
присоединения «Электрические станции», 1965, № 1.
30 Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники М,
«Энергия», 1970, ч 1
31 Микуцкий Г. В. Исследования импульсных помех в высоко-
частотных каналах связи по линиям электропередачи — «Электриче-
ство», 1961, № 9
г, 32 Правила защиты установок проводной связи энергосистем
От опасных напряжений и токов. М, 1966, изд БТИ ОРГРЭС.
33 Вейс Н. А Расчет и изготовление разделительных фильтров
М„ 1956 (БТИ ОРГРЭС)
4 34. Застелло Б. И., Сарапкии В. В. Заградительная петля для
ВД ч каналов связи по ЛЭП — В кн Использование силовых сетей
для передачи информации М, Изд-во АН СССР, 1962
35 Застелло Б. И., Сарапкин В. В. Использование распределен-
ной индуктивности проводов для высокочастотной обработки линий
электропередачи —«Электрические станции», 1963, № 11
36 Быховский Я. Л„ Кафиева К. Я. Высокочастотная связь
в энергосистемах М, «Энергия», 1972
37 Микуцкий Г. В. Влияние коротких замыканий линии электро-
передачи на затухание высокочастотных каналов связи по этой ли-
нии — «Электричество», 1966, № 5
38 Белоус Б. П., Куликов В. В., Малышев А. И. Эксплуатация,
монтаж и наладка высокочастотных каналов связи по линиям элек-
тропередачи М, «Энергия», 1970
39 Сапирштейн В. Э. Высокочастотный заградитель с сердечни-
ком из трансформаторной стали М, 1962 (БТИ ОРГРЭС)
40 . Временные руководящие указания по расчету, проверке и на-
стройке высокочастотных заградителей ВЗ-600-0,25, ВЗ-1000-0,6 и
ВЗ-2000-1,2. М, «Энергия», 1967
41 Быховский Я. Л. Расчет устройств присоединения передвиж-
ных высокочастотных постов к проводам ЛЭП — «Электрические
станции», 1961, № 11
42 Мартынов Г. К. Экспериментальное исследование антенной
связи в ч аппаратуры с ЛЭП — «Электрические станции», 1962,
№ 4
43 Цитвер И И., Иванов В. Л. Антенные устройства присоеди-
нения высокочастотных каналов по линиям электропередачи —
В кн Вопросы эксплуатации устройств связи и телемеханики в энер-
госистемах М, «Энергия», 1968, вып 9
199