影響高頻載波通道水平的幾個因素和解決方法

1/1影響高頻載波通道水平的幾個因素和解決方法

GUANGDONG

ELECTRIC

POWER

1999年第2期

No.21999

影響高頻載波通道水平的幾個

因素及解決方法

陳志光

圖1高頻載波通道的構(gòu)成

1—收發(fā)信機(jī)；2—電纜；3—結(jié)合濾波器；4—耦合電容；

5—阻波器；6—電力線路

2影響高頻通道水平的因素及解決措施

2.1收發(fā)信機(jī)

2.1.1收發(fā)信機(jī)與高頻電纜的阻抗匹配

目前使用的收發(fā)信機(jī)的輸出阻抗一般為100Ω或75Ω，有的具有兩種輸出阻抗，由用戶選擇。當(dāng)收發(fā)信機(jī)與電纜阻抗不匹配時，會增大信號損耗，這個問題在設(shè)計時能得到重視。但現(xiàn)場對收發(fā)信機(jī)與電纜的連接方法往往不太注意。一般地，專用的收發(fā)信機(jī)與保護(hù)裝置一起安裝在屏架上后，用普通的音頻屏蔽線將發(fā)信輸出的高頻信號接至屏后的端子排上，再與高頻電纜相接。這樣帶來的問題是音頻屏蔽線對高頻信號的衰減作用很大，且不能滿足阻抗匹配要求，尤其給頻率較高的信號的傳輸帶來不良影響。

2.1.2解決辦法

在保護(hù)屏后安裝高頻電纜轉(zhuǎn)接插座，步驟如下：

a)將視頻插座裝在金屬板上，把與收發(fā)信機(jī)輸出阻抗匹配的高頻電纜同插座連接好，如圖2(a)，電纜的另一端和收發(fā)信機(jī)的發(fā)信輸出端相連。

b)將視頻插頭與上通道的高頻電纜接好，如圖2(b)。

c)完成視頻插頭與插座的轉(zhuǎn)接，如圖2(c)。

圖2高頻電纜的轉(zhuǎn)接

2.2高頻電纜

收發(fā)信機(jī)與結(jié)合濾波器間的連接饋線通常采用高頻電纜，目前采用最廣泛的是SYV-100-7，SYV-75-9，SYV-75-18三種型號。這種內(nèi)外導(dǎo)體按同軸心裝置的特殊結(jié)構(gòu)，可以保證高頻信號在很寬的頻帶內(nèi)衰耗較少、對外接干擾小及能較好地防護(hù)外來干擾，在60kHz以上頻率范圍內(nèi)具有較好的抗干擾性能。

2.2.1阻抗匹配問題

2.2.1.1問題分析

由于收發(fā)信機(jī)到結(jié)合濾波器間的距離至多只有幾百米，所以選用電纜時主要考慮阻抗匹配，而不是衰耗問題。高頻電纜的輸入阻抗特性阻抗、電纜的負(fù)載阻抗、傳輸常數(shù)和電纜長度有關(guān)，其中電纜終端負(fù)載——結(jié)合濾波器是影響始端輸入阻抗的主要因素。結(jié)合濾波器在設(shè)計時均采用提高特性阻抗的方法來獲得較寬頻帶，同時耦合電容取6.6nF。所以耦合電容為3.3nF或2.2nF時，在低頻段結(jié)合濾波器的阻抗將會失配。

2.2.1.2解決措施

a)改善結(jié)合濾波器的輸入阻抗特性。如根據(jù)實(shí)際使用頻率和結(jié)合濾波器的實(shí)際阻抗，將電纜長度適當(dāng)增減，以避開λ/4的整數(shù)倍(λ為波長)的低阻狀態(tài)。

b)若使用頻率較低，電纜會增加較多，不經(jīng)濟(jì)也不方便，可采用人工串入電感或并上電容的方法改善電纜的輸入阻抗。

2.2.2抗干擾問題

在實(shí)際放電纜時，還應(yīng)注意抗干擾問題，如在兩端應(yīng)分別接地，接地線截面不得小于1.5mm2，并緊靠高頻同軸電纜敷設(shè)截面不小于100mm2且兩端接地的銅導(dǎo)線。

2.3耦合電容器和結(jié)合濾波器

2.3.1耦合電容器和結(jié)合濾波器的作用

耦合電容器和結(jié)合濾波器構(gòu)成高頻信號的通路，耦合電容器主要與結(jié)合濾波器配合以改善結(jié)合濾波器的阻抗特性，使之與電纜匹配，讓收發(fā)信機(jī)更好地工作。結(jié)合濾波器主要用來抵消耦合電容器的高頻容抗，起阻抗變換的作用，使高頻電纜阻抗(75Ω或100Ω)與電力線阻抗(150～500Ω不等)得到良好匹配。

2.3.2特性阻抗的匹配

在實(shí)際接線中，耦合電容器是濾波器串聯(lián)臂中的一個元件，其大小直接影響結(jié)合濾波器的通帶寬度、特性阻抗和通帶內(nèi)的工作衰耗，但由于制造的困難，耦合電容器容量不能做得太大，一般為幾納法。為了增加帶寬，往往增加濾波器線路側(cè)的最大阻抗。在設(shè)計結(jié)合濾波器時，總是力圖使結(jié)合濾波器特性阻抗與高頻電纜和電力線路的特性阻抗匹配，這樣不匹配問題就歸結(jié)到線路側(cè)。根據(jù)實(shí)測工作頻點(diǎn)上的線路組抗，選擇結(jié)合濾波器線路側(cè)相應(yīng)的阻抗值，對提高通道水平是必要的。

2.3.3接地

經(jīng)常可以看到結(jié)合濾波器的接地是靠一顆螺釘來實(shí)現(xiàn)的。由于螺釘會生銹，有時帶有非導(dǎo)性物質(zhì)，形成假接地，影響高頻通道，產(chǎn)生過電壓，危及人和設(shè)備安全，所以一定要用電焊方式可靠接地。

2.3.4抗不良工作環(huán)境的能力

若結(jié)合濾波器密封不好，雨水進(jìn)去后會損壞里面的元件，影響高頻通道的正常工作，甚至中斷通道。

2.4阻波器

阻波器作為高頻道的加工設(shè)備由強(qiáng)流線圈、調(diào)諧元件、保護(hù)元件組成。阻波器一般有單頻、雙頻、定K型濾波器式、高通濾波器式和無調(diào)諧等形式。對于單頻阻波器，由于阻波頻率單一，一般在電容回路加一頻展電阻，它體積小，重量輕，阻塞阻抗高，多用于繼保、遠(yuǎn)跳等通道上。

2.4.1阻波特性

在廣東電力系統(tǒng)220kV網(wǎng)中，大部分采用相-地耦合的高頻通道，故可組成三條高頻通道。L1，L3相分別為繼電保護(hù)、通信專用，L2相為兩者共用。L1相選用保護(hù)頻率的頻展阻波器作為加工設(shè)備；而L2相在

現(xiàn)場有時只采用一個全頻阻波器，其效果不一定好。高頻保護(hù)在收發(fā)信過程中時間配合是非常嚴(yán)格的，一般以ms級來計算。若外界的干擾造成瞬間的阻波特性不好，就可能使保護(hù)誤動或拒動。

2.4.2解決方法

2.4.2.1接入頻展阻波器

在裝全頻阻波器時串裝一個保護(hù)頻點(diǎn)的專用頻展阻波器，以求對保護(hù)頻率有更好的阻波能力。

2.4.2.2檢測阻波器

阻波器在出廠時雖已經(jīng)過檢驗，但在吊裝前一定要通過試驗核實(shí)，因在運(yùn)輸途中有可能造成元件的損壞或參數(shù)的改變。

判定阻波器好壞的另一辦法是對投運(yùn)狀態(tài)的線路進(jìn)行高頻參數(shù)實(shí)測，通過所測的不同頻率，尤其是收發(fā)信機(jī)工作頻率的阻波特性和衰耗大小來判別阻波器是否正常。如在原梅揭線解口進(jìn)長沙站工程中，對長揭線進(jìn)行高頻參數(shù)測量時，發(fā)現(xiàn)從揭陽站看對側(cè)時的波阻抗明顯偏小，衰耗也太大，最大時接近5Np。以此可判定，很大部分高頻信號是從某一側(cè)或兩側(cè)的阻波器泄漏出去。經(jīng)拉合線路兩側(cè)地刀判定揭陽側(cè)的阻波器有問題。后來停電換上一個新的全頻阻波器，由于現(xiàn)場的某種原因，沒有對阻波器進(jìn)行吊裝前試驗，投運(yùn)后發(fā)現(xiàn)新阻波器對高頻道沒多大改善，經(jīng)驗定這個新阻波器有元件損壞。

2.5電力線路

電力線在一次施工架好后，除線路波阻抗、衰耗特性會受材料、結(jié)構(gòu)、大小、地理環(huán)境、溫度、氣候的影響外，一般都不會有什么問題。但也有高頻保護(hù)不能正常投入是由于線路原因造成的。在原楓梅線解口進(jìn)興寧站工程中，由于站內(nèi)暫無主變壓器，220kV母線也不具備投運(yùn)條件，但進(jìn)站線路已架好，為解決線路器材被盜問題，決定原楓梅線帶上超過20km的進(jìn)站線路運(yùn)行，在興寧站算起第1～3號塔繞接。當(dāng)線路投入運(yùn)行后，發(fā)現(xiàn)兩側(cè)收發(fā)信機(jī)的收信水平太低，高頻保護(hù)根本無法正常工作。先后對兩側(cè)的收發(fā)信機(jī)、電纜、結(jié)合濾波器、阻波器進(jìn)行仔細(xì)檢查，均無異常。最后檢查發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)在一次架空線的接法上。原楓梅線在興寧站門口繞路時的接法如圖3，高頻信號在經(jīng)過此地時，大部分經(jīng)a，b，c，d4段類似無線電發(fā)射天線的電力線向空中發(fā)射出去，從而大大減少了到對側(cè)的高頻信號，造成兩側(cè)收信水平嚴(yán)重偏低。解決的辦法如圖3虛線所示，用相應(yīng)的電力線將類似發(fā)射天線的a，b，c，d封閉起來，讓高頻信號沿著正常的通道傳輸。實(shí)施這個辦法后，兩側(cè)收發(fā)信機(jī)的收信水平立刻提高，高頻保護(hù)得以順利投入。

圖3一次轉(zhuǎn)接線示意圖

3結(jié)束語

高頻保護(hù)涉及面較廣，通道的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或不匹配，都可能影響其正常工作