技术讲课-高频通道阻波器的原理分析与检测方法2009.05.doc

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1、高频通道阻波器原理分析与检测方法讲义（韩靖）2009年05月15日磁湖变电站运行二班引言高频阻波器作为电力线载波通道中的一个重要环节，直接影响着载波信号的传输质量，它的性能下降或丧失，必然造成高频保护不正确动作，同时也影响相邻线路的高频保护。研究高频阻波器的检测方法，及时准确的发现高频阻波器故障，可以有效的避免因高频阻波器故障对载波通信及高频继电保护装置的干扰，防止高频保护装置的不正确动作，有利于电力系统的稳定。然而由于变电站母线的掩护效应，使得正常运行中的高频阻波器调谐元件损坏后多数不能及时被发现，这一隐蔽性的故障将可能造成高频纵联保护系统在变电站母

2、线附近发生接地故障时误动作。为此，设法降低变电站高频等效阻抗，及时暴露高频阻波器故障十分必要[1]。高频阻波器的原理结构高频阻波器是电力系统载波通信及高频保护的专用附属加工设备，是载波通信及高频保护不可或缺的一个环节。它串联在电力线路始末两端和分支线的分支点上，用以减少变电站或分支线对高频信号的分流(介入衰耗)，并使通道衰耗均匀，在不影响工频电流通过，保证工频能量传输的前提下，防止高频信号的外溢。此外，线路高频阻波器作为高频通道加工设备，不仅限制变电站一次系统对高频通道的分流影响，减少信号衰耗，同时还隔离变电站开关操作引起的高频暂态分量，防止他们对高频

3、保护系统形成干扰。高频阻波器的一般结构如图1所示，其最主要元件是一个电感线圈和一个可变电容器。电感(L)和电容(C)组成的并联谐振电路，对调谐于高频保护频率的高频电流呈现很大的阻抗，对工频电流呈现很小的阻抗(约为004Ω)，从而防止高频信号分流。其中电感线圈(L)为强流线圈，直接串接在输电线路上。电容器(C)为调谐元件。Lfz为辅助线圈，起到雷击时保护调谐电容器的作用。P为阀型避雷器的放电间隙，也起到高压下保护调谐电容器的作用。R为阀型避雷器的非线性电阻[2]。图1　高频阻波器原理图Fig1PrincipleofHFtrapper高频阻波器故障对高频保

4、护的影响高频阻波器出现故障后，在可能的情况下母线的对地阻抗足够大，母线的介入衰耗可能不足以影响收发信机的收发信，收发信机收信电平足够高，线路两端的高频保护装置可以依据此电平做出正确的判断，但是这是缺乏坚实的支撑基础的[3,4]。这不仅仅因为母线高频阻抗受运行条件或接线方式的影响，分流损耗随母线工况而改变，而且，高频阻波器后边(保护区外)相邻线路或母线上发生短路故障的瞬间，母线分流损耗会剧烈上升。以图2中d1点短路为例，接地故障发生在其他线路出口的近端，几乎相当于将母线的高频等效阻抗短路。于是母线对高频通道产生的分流损耗将完全由高频阻波器损坏后的残余阻抗

5、确定，因而母线的介入衰耗必将随着阻抗的突然降低而上升。这就是说，在高频阻波器的反方向出现区外短路故障的关键时刻，也正是对端需要收到本端发送的闭锁信号之时，本端发出的闭锁信号主要的流通路径却是经由损坏的高频阻波器流向母线，流入短路点，这便形成了一种区外短路情况下高频保护装置误动的可能性。也就是说在高频阻波器故障后，安装在故障高频阻波器一侧的高频保护装置就失去了在反方向故障时闭锁线路对侧高频保护装置的功能。图2高频阻波器故障时系统短路时高频电流的流通路径3　高频阻波器检测方法的研究[5,6,7]（1）停电拉合刀闸测试对于允许短时停电的线路，可以采用断开断路

6、器的方法正确判断出哪一侧的高频阻波器发生故障。图3　高频阻波器拉合刀闸测试原理图如图3所示，检查时先启动一侧的发信机（M侧），如N侧的接收电压较低，轮流断开M侧和N侧的线路断路器，当N侧接收电压明显提高时，被断开一侧的高频阻波器就是损坏了。再启动N侧发信机，M侧接收，做同样试验，得出的故障结果应该一致。（2）测量输入阻抗作此项试验时，线路可以不停电。轮流启动两侧发信机可以直接读装置上的输出电压U1，和输出电流I1，求得通道输入阻抗Zi=U1/I1。在装置无高频电流表的情况下，则可在高频电缆的入口串入一只小电阻r（5Ω/5W左右），用电平表测出发信时该电

7、阻上的电平值LU，再用公式UR=0.755eLU，算出电阻r上的压降，此时高频电流为I1=Ur/r，再求出通道的输入阻抗Zi=U1×r/0.755eLU，如图4所示。图4　高频阻波器测量输入阻抗原理图此项试验要求在通道两侧轮流进行，高频阻波器损坏的一侧（M侧）测得的输入阻抗将比损坏前的数值变化较大，另一侧由于挂了一条长的输电线路，而输电线路的输入阻抗和末端负载大小无关，它基本保持Zi=Zc=400Ω不变。（3）测量近端跨越衰耗这种方法适用于相邻线路挂单频高频阻波器的情况并且要求f1≠f0≠f2[5]。具体测试如图5所示，测试分别在两侧的本线和相邻线的同

8、一相的高频装置上进行，启动本线f0发信机测得U1M和U1N，在相邻线上测得接收电压U2M和U2