Кабели выбирают:

1) по напряжению установки

(9.11)

2) по конструкции (таблица 9.6);

3) по экономической плотности тока

(9.12)

4) по допустимому току

(9.13)

где I_ДОП  длительно допустимый ток с учетом поправки на число рядом

положенных в земле кабелей k₁ и на температуру окружа­ющей

среды k₂:

(9.14)

где I_{ДОП,НОМ}  допустимый ток при нормированной температуре жил, °С;

согласно ПУЭ для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией _ДОП = = +65 0С, для кабелей до 35 кВ с изоляцией из про­питанной кабельной бумаги в свинцовой, алюминиевой или по-ливинилхлоридной оболочке приняты:

U_HOM, кВ ………… До З 6 10 20 и 35

_ДОП, ⁰С +80 +65 +60 +50

Поправочные коэффициенты k₁ и k₂ допустимый ток находят по ПУЭ [1].

При выборе сечения кабелей следует учитывать их допустимую перегрузку, определяемую по п. 1.3.5 и 1.3.6 ПУЭ [1] в зависимости от вида прокладки, длительности максимума и предварительной на­грузки.

Выбранные по нормальному режиму кабели проверяют на тер­мическую стойкость по условию (9.4):

При этом кабели небольшой длины проверяют по току при КЗ в начале кабеля; одиночные кабели со ступенчатым сечением по длине проверяют по току при КЗ в начале каждого участка. Два параллель­ных кабеля и более проверяют по токам при КЗ непосредственно за пучком кабелей, т.е. с учетом разветвления тока КЗ.

31. Устройства вч связи. Общие сведения.

Широкое использование каналов ВЧ связи по ЛЭП (далее  ВЧ каналов) в сетях связи электроэнергетической системы определяется их относительной дешевизной (используется уже существующая ЛЭП, соединяющая объекты, между которыми необходимо передавать информацию, и затраты на сооружение линии связи отсутствуют) и, во-вторых, высокой надежностью (благодаря высокой механической надежности самих ЛЭП). Для передачи сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики использование ВЧ каналов является, как правило, единственным приемлемым решением, удовлетворяющим требованиям надежности и быстродействия, предъявляемым к этим каналам.

В последнее время в ведомственной сети связи электроэнергетики стали использоваться спутниковые каналы и каналы, использующие волокнисто-оптические линии связи (ВОЛС). Тем не менее в обозримом будущем ВЧ каналы будут достаточно широко использоваться на тех участках сети, где требуется передавать ограниченный объем информации и где применение других видов каналов оказывается экономически неоправданным. ВЧ каналы будут также широко использоваться для передачи сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Для организации ВЧ каналов по линиям высокого напряжения применяют диапазон частот 18600 кГц. В распределительных сетях используют частоты, начиная от 18 кГц, на магистральных линиях 40600 кГц. Для получения удовлетворительных параметров ВЧ тракта на низких частотах необходимы большие значения индуктивностей силовых катушек заградителей и емкостей конденсаторов связи. Поэтому нижняя граница по часто­те ограничена параметрами устройств обработки и при­соединения. Верхняя граница частотного диапазона опре­деляется допустимым значением линейного затухания, которое растет с увеличением частоты.

Любой канал связи можно условно разделить на две части  приемопередающую аппаратуру уплотнения и линию связи между этой аппаратурой. Роль линии связи в ВЧ каналах по ЛЭП выполняет ВЧ тракт по фазным проводам или грозозащитным тросам ЛЭП, связывающих подстанции, на которых установлена аппаратура уплотнения (АУ).

Высокочастотным трактом называется составной четырехполюсник, заключенный между входом и выходом оконечной или промежуточной аппаратуры уплотнения, который включает в себя:

1) многополюсники  многопроводные ЛЭП (воздушные или кабельные), ответвления от них; ПС с установленным на них высоковольтным оборудованием;

2) четырехполюсники  устройства присоединения КП, состоящие из фильтров присоединения (ФП) с конденсаторами связи (КС), ВЧ кабели, разделительные фильтры;

3) двухполюсники  высокочастотные заградители (ВЧЗ, ВЗ), разделительные контуры, являющиеся частным случаем разделительных фильтров.

Линейный тракт начинается и заканчивается в точках подключения устройств присоединения к проводам ЛЭП.

Рабочее затухание ВЧ тракта определяет степень ослабления синусоидального сигнала при передаче его от передатчика к приемнику. Оно одинаково для обоих направлений передачи сигнала, обозначается буквой а и определяется по формуле, Дб:

а = 10lg(Р₁/Р₂), (11.1)

где Р₁  мощность, отдаваемая генератором на согласованную нагрузку

(сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению

генератора), Вт;

Р₂  мощность, выделяемая на сопротивлении нагрузки на одном из

концов четырехполюсника при подключении к другому концу

четырехполюсника генератора, Вт.

Входное сопротивление ВЧ тракта Z_ВХ определяется для обоих концов тракта, так как оно, в общем случае, для разных концов тракта разное. Соответствие его внутреннему сопротивлению передатчика показывает степень согласования передатчика с трактом. Для каждого из концов тракта входное сопротивление определяется при подключении на противоположном конце тракта сопротивления нагрузки по формуле, Ом:

Z_ВХ = U_ВХ/I_ВХ, (11.2)

где U_ВХ  напряжение на входе ВЧ тракта, В;

I_ВХ  ток на входе ВЧ тракта, А.

31. Устройства ВЧ связи. Общие сведения.

Все схемы присоединения к проводам (фазам или грозозащитным тросам) ЛЭП можно разделить на две группы:

1) присоединение между проводами и землей. Это схемы фаза-земля, трос-земля и два троса-земля;

2) присоединение между проводами. Это схемы фаза-фаза, трос-трос, внутрифазное или внутритросовое присоединение соответственно к изолированным проводам расщепленной фазы или троса.

При включе­нии аппаратуры между проводами разных линий ис­пользуют схему фаза-фаза разных линий.

Наиболее распространенными являются схемы присоединения фаза-земля (рисунок 11.1) и фаза-фаза (рисунок 11.2). На рисунке 11.2 показаны два варианта соединения АУ с ФП при схеме присоединения фаза-фаза  с помощью двух коаксиальных ВЧ кабелей (обычно используемая схема) и одного коаксиального ВЧ кабеля. В последнем случае необходим дифференциальный трансформатор, который должен быть составной частью ФП.

Соединение АУ с ФП может осуществляться также в соответствии с рисунком 11.2,б.

ЗН  заземляющий нож; РФ  разделительный фильтр;

ВК  высокочастотный кабель; ВЧА  высокочастотная аппаратура

Рисунок 11.1  Присоединение к линии по схеме фаза Сземля

Присоединение по схеме трос-трос и два троса-земля используется, как правило, на линиях 500-750 кВ с двумя грозозащитными тросами.

Внутрифазное присоединение осуществляется, как правило, на линиях 330 кВ, у которых фаза расщеплена на два провода (две составляющие). На рисунке 11.3 представлено внутрифазное соединение к фазе В линии с фазами, расщепленными на две составляющие.

Внутритросовое присоединение осуществляется, как правило, на линиях 1150 кВ, у которых грозозащитный трос расщеплен на два провода.

Рисунок 11.2  Присоединение к линии по схеме фаза В – фаза С

с двумя вариантами использования ВЧ кабелей

Рисунок 11.3  Внутрифазное присоединение к фазе В линии

с фазами, расщепленными на две составляющие

Одним из основных элементов схемы присоединения аппаратуры связи к линиям электропередачи является конденсатор связи высокого напряжения. Конденсатор связи представляет собой конденсатор (обычно бумажно-масляный), рассчитанный на непрерывную работу под фазным напряжением промышленной частоты. Конденсаторы связи часто используются не только для присоединения ВЧ аппаратуры, но и для отбора мощности и в качестве конденсаторных трансформаторов напряжения.

Конденсатор связи, включаемый на полное напряжение сети, должен обладать достаточной электрической прочностью. Пробой конденсатора связи связан с коротким замыканием на шинах подстанции, что может привести к тяжелым последствиям.

Для лучшего согласования входного сопротивления линии и устройства присоединения емкость конденсатора дол­жна быть достаточно большой. Выпускаемые кон­денсаторы связи дают возможность иметь емкость при­соединения на линиях любого класса по напряжению не меньше 3000 пФ, что позволяет получить устройства присоединения с удовлетворительными параметрами. Конденсатор связи подключают к фильтру присоедине­ния, который заземляет нижнюю обкладку этого конден­сатора для токов промышленной частоты. Для токов высокой частоты фильтр присоединения совместно с конденсатором связи согласует сопротивление высоко­частотного кабеля с входным сопротивлением линии электропередачи и образует фильтр для передачи токов высокой частоты от ВЧ кабеля в линию с малыми поте­рями. В большинстве случаев фильтр присоединения с конденсатором связи образуют схему полосового филь­тра, пропускающего определенную полосу частот.

Ток высокой частоты, проходя через конденсатор свя­зи по первичной обмотке фильтра присоединения на землю, наводит во вторичной обмотке L₂ напряжение, которое через конденсатор C₁ и соединительную линию попадает на вход аппаратуры связи. Ток промышленной частоты, проходящий через конденсатор связи, мал (от десятков до сотен миллиампер), и падение напряжения на обмотке фильтра присоединения не превышает не­скольких вольт. При обрыве или плохом контакте в цепи фильтра присоединения он может оказаться под полным напряжением линии, и поэтому в целях безопасности все работы на фильтре производят при заземлении нижней обкладки конденсатора специальным заземляющим ножом (ЗН  рисунок 11.1).

Согласованием входного сопротивления ВЧ аппара­туры связи и линии достигают минимальных потерь энергии ВЧ сигнала. Согласование с воздушной линией (ВЛ), имеющей сопротивление 300450 Ом, не всегда удается выполнить полностью, так как при ограниченной емкости конденсатора связи фильтр с характеристиче­ским сопротивлением со стороны линии, равным харак­теристическому сопротивлению ВЛ, может иметь узкую полосу пропускания. Для получения нужной полосы про­пускания в ряде случаев приходится допускать повышен­ное (до 2 раз) характеристическое сопротивление филь­тра со стороны линии, мирясь с несколько большими потерями вследствие отражения. Фильтр присоединения, устанавливаемый у конденсатора связи, соединяют с аппаратурой высокочастотным кабелем. К одному ка­белю может быть подключено несколько высокочастот­ных аппаратов. Для ослабления взаимных влияний меж­ду ними применяют разделительные фильтры (РФ).

Каналы системной автоматики  релейной защиты и телеотключения, которые должны быть особо надежны, требуют обязательного применения разделительных фильтров для отделения других каналов связи, работаю­щих через общее устройство присоединения.

Для отделения ВЧ тракта передачи сигнала от обо­рудования высокого напряжения подстанции, которое может иметь низкое сопротивление для высоких частот канала связи, в фазный провод линии высокого напря­жения включается высокочастотный заградитель (ВЗ). Высо­кочастотный заградитель состоит из силовой катушки (реактора), по которой проходит рабочий ток линии, элемента настройки, присоединяемого параллельно ка­тушке, и защитного устройства. В качестве защитного устройства в составе выпускаемых используются ограничители перенапряжения (ОПН). Высокочастотный заградитель необходим для исключения шунтирования ВЧ сигнала обмоткой силового трансформатора.

Силовая катушка заградителя с элементом на­стройки образуют двухполюсник, который имеет доста­точно высокое сопротивление на рабочих частотах. Для тока промышленной частоты 50 Гц заградитель имеет очень малое сопротивление.