Конденсаторы и заградители

Конденсаторы связи и отбора мощности применяются на подстанциях в измерительных устройствах типа НДЕ, в специальных устройствах отбора мощности от линий электропередачи, а также для образования высокочастотных (ВЧ) каналов защит, телемеханики и телефонной связи по схеме провод линии электропередачи - земля.

Рис. 4.8. Принципиальная схема высокочастотного канала по линии электропередачи:

Z - заградитель; L - силовая катушка; С регулируемый конденсатор; С1 - конденсаторы связи; С2 - конденсаторы отбора мощности; С3 - конденсатор фильтра; ФП - фильтр присоединения; Т - воздушный трансформатор; QSG - стационарный заземлитель; I, II - обмотки воздушного трансформатора

В основу использования линий высокого напряжения для одновременной передачи электрической энергии и ВЧ сигналов положено свойство конденсаторов изменять сопротивление в зависимости от частоты проходящего через них тока. Так, если конденсатор типа , обладающий емкостью 0,014 мкФ при частоте тока 50 Гц имеет сопротивление то при частоте, например, 200 кГц его сопротивление уменьшится в 4000 раз и составит всего лишь 56,86 Ом. Таким образом, конденсатор запирает токи низких частот, но не препятствует прохождению токов высоких частот.

Устройство конденсаторов. Собственно конденсатор состоит из тонких металлических лент (обкладок) с проложенными между ними слоями изолирующей бумаги. К изолированным металлическим лентам припаивают выводы, потом их свертывают в плоские секции - элементарные конденсаторы. Конденсатор заданной емкости, рассчитанный на работу в установках с заданным номинальным напряжением, получают параллельным и последовательным соединением между собой определенного числа элементарных конденсаторов. Собранный конденсатор помещают в фарфоровый корпус, заполненный сухим трансформаторным маслом. Выводами конденсатора служат стальные крышки, закрывающие корпус с торца. Внутренняя полость корпуса не сообщается с атмосферой. Колебание давления масла в корпусе при изменении температуры компенсируется сжатием (или выпучиванием) стенок специальных коробок расширителей, погруженных а масло. Масса воздуха в коробках расширителей постоянная. Воздух в расширителях не соединяется ни с атмосферным воздухом, ни с маслом.

Конденсаторы устанавливают на изолирующих подставках, назначение которых состоит в том, чтобы предотвращать уход токов высокой частоты в землю, минуя аппаратуру поста ВЧ.

Применение конденсаторов и заградителей в схемах высокочастотных каналов. При помощи конденсаторов к проводам линий высокого напряжения подключают ВЧ посты, передающие и принимающие ВЧ сигналы (рис. 4.8). Подключение ВЧ постов производится через фильтры присоединений ФП, назначение которых состоит в том, чтобы отделить аппараты низкого напряжения от непосредственного контакта с конденсаторами и исключить влияние на них токов промышленной частоты. Фильтр присоединения настраивается на частоты, передаваемые по каналу связи. Во время работы ВЧ постов токи высокой частоты свободно трансформируются из обмотки I в обмотку II, а токи утечки с частотой 50 Гц (значение их менее 1 А) проходят через первичную обмотку I воздушного трансформатора Т в землю, минуя аппараты ВЧ постов.

Утечка токов высокой частоты за пределы линии электропередачи предотвращается заградителями Z, выполненными в виде резонансных контуров. Заградители включают в себя силовые катушки L и регулируемые конденсаторы С, размещаемые внутри катушек. Для токов резонансной частоты сопротивление заградителей очень велико, а для токов промышленной частоты оно ничтожно, и эти токи почти беспрепятственно проходят на шины подстанций. Заградители подвешивают на гирляндах изоляторов (реже устанавливают на опорах) и включают в рассечку провода линии. Через силовые катушки заградителей проходит рабочий ток линии.

Осмотры. Текущие осмотры конденсаторов связи и заградителей производят одновременно с осмотром всех аппаратов, установленных в распределительном устройстве. Кроме того, при тяжелых метеорологических условиях (гололед, мокрый снег, сильный порывистый ветер) производят внеочередные осмотры. Осматривая конденсаторы связи и отбора мощности, обращают внимание на чистоту поверхности фарфоровых корпусов, на отсутствие следов просачивания масла через уплотнения фланцев и торцевых крышек, а также на отсутствие трещин в фарфоровых корпусах.

Конденсаторы связи - герметичные аппараты, и течь масла из них недопустима. Даже при очень небольшой, но продолжительной течи избыточное давление в конденсаторе может иссякнуть, внутрь конденсатора начнет проходить свежий воздух, что приведет к увлажнению масла и выходу конденсатора из строя. Поэтому необходимо как можно раньше выявлять течи и принимать меры по их устранению.

При осмотре заградителей убеждаются в хорошем состоянии контактов в местах присоединения к заградителю провода линии и спуска к линейному разъединителю, в целости жил проводов, а также в надежности механического крепления заградителя и подвесных изоляторов.

Подвесные заградители имеют значительную массу. Они раскачиваются при сильном ветре. В связи с этим были случаи нарушения креплений и падение заградителей.

Большое число повреждений вызывается нарушением контактных соединений, а также изломом жил проводов вблизи контактных зажимов заградителей. В случае излома жил провод в ослабленном сечении обрывается или перегорает при прохождении сквозных токов КЗ и даже номинальных токов.

При осмотре заградителей рекомендуется пользоваться биноклем. Целесообразны осмотры после КЗ в сети.

Рис. 4.9. Схема распределения потенциалов в цепи 50 Гц конденсаторов связи:

а - нормальное распределение; б - при обрыве между конденсатором и фильтром присоединения; в - при обрыве между фильтром присоединения и землей

Меры безопасности при ремонтных работах. Из схемы рис. 4.8 видно, что верхняя обкладка конденсатора связи находится под фазным напряжением, а нижняя заземлена через фильтр присоединения. Таким образом, падение фазного напряжения происходит на сопротивлении всех элементов конденсатора и фильтра присоединения. Если в последовательной цепи конденсатор - фильтр присоединения - земля произойдет обрыв, то в схеме появится опасное напряжение. На рис. 4.9 показано распределение потенциалов в цепи 50Гц конденсаторов связи в нормальных условиях эксплуатации и в случае появления обрывов. В схеме рис. 4.9, б фильтр присоединения отключен от нижней обкладки конденсатора связи. Конденсаторы оказались изолированными от земли, прохождение тока через конденсаторы прекратилось, падение напряжения на них стало равным нулю, и нижняя обкладка оказалась под полным фазным напряжением провода линии электропередачи относительно земли. Практически то же самое распределение потенциалов будет и при обрыве цепи между фильтром присоединения и землей, а также при обрыве внутри фильтра присоединения. Обрыв цепи может произойти незаметно во время эксплуатации или при ремонтных работах на фильтре присоединения. Поэтому для безопасного производства работ на фильтре присоединения без снятия напряжения с линии электропередачи необходимо включить заземляющий разъединитель QSG (см. рис. 4.8), при этом следует заземлить нижнюю обкладку конденсатора С2.

Любые работы на конденсаторах связи, находящихся под напряжением, а также касание изолирующей подставки или ее фланцев недопустимы даже при включенном заземляющем разъединителе.