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1、高频通道阻波器的原理分析与检测方法研究Studying Of Measuring Method And Characteristic AnalyzingTo The High Frequency Wave Trap Coil摘 要：高频阻波器串联在电力线路中，是高频通道的重要部件。本文分析了高频阻波器的原理进行，探讨了高频阻波器故障时对高频保护的影响，结合现场实际给出了几种高频阻波器故障的检测方法。关键字：高 频 阻 波 器 ； 故 障 ； 测 试 方 法Abstract： High frequency channel as the signal transoms fission path o
2、f the carrier current protection is important to the safety of electrical network. As the important constituent in high frequency channel high frequency trapper in servicethe result that wave trapper becomes a critical factor effecting on quality of high frequency channel lacks of test and maintenan
3、ce,. This paper analyses the wavetrapper presents test methods according to the condition of actual work.Key words ：High frequency wave trapper; Fault; Measure method0 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
4、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。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
5、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 0 04)，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
6、电容器的作用。R 为阀型避雷器的非线性电阻 2。LPRpLf zC图 1高频阻波器原理图Fig1 Principle of HF trapper2 高 频 阻 波 器 故 障 对 高 频 保 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
7、 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。M N结 合滤 波 器 结 合滤
8、 波 器GSX GFXGFX GSX高 频 信 号 流 失 方 向d1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 器 的 方 法 正 确 判 断 出 哪 一 侧 的 高 频 阻 波 器 发生 故 障 。 GFX GSXGSX GFXMN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（
9、 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
10、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（ 5/5W 左 右 ） ， 用 电 平表 测 出 发 信 时 该 电 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=U1r/0.755eLU， 如 图 4 所 示 。结 合滤 波 器V1r 结 合滤 波 器 V2rGSXF GFXSMN图 4 高 频 阻 波 器 测 量 输 入 阻 抗 原
11、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=400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 f1f0f25。 具 体 测 试 如 图 5 所示 ， 测 试 分
12、别 在 两 侧 的 本 线 和 相 邻 线 的 同 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 U2N，则 跨 越 衰 耗 为 ：dB (1)120lgkyMMbdB (2)12lNkyNU结合滤波器结合滤波器V 2 V 1 G S X G F XG F X G S X图 5 高 频 阻 波 器 测 量 近 端 跨 越 衰 耗 原 理 图高 频 阻 波 器 损 坏 侧 （ 如 M 侧 ） 的 跨 越 衰 耗要 比 完 好 侧 的 跨 越 衰 耗 小 的 多 ， 即 bkyMbky
13、N。如 果 本 线 的 工 作 频 率 f0 和 相 邻 线 路 的 工 作 频率 均 在 相 邻 结 合 滤 波 器 的 通 带 范 围 内 ， 则 测 试 最简 单 ， 可 直 接 从 装 置 上 的 电 压 表 读 数 即 可 。 如 果f0 落 在 相 邻 线 结 合 滤 波 器 的 通 带 之 外 ， 则 电 压 表应 该 接 到 结 合 滤 波 器 的 高 压 侧 进 行 测 量 。（ 4） 逐 点 测 试 8高 频 通 道 由 于 长 期 的 运 行 ， 高 频 阻 波 器 元 件老 化 可 能 引 起 通 道 匹 配 不 好 ， 导 致 谐 振 点 偏 移 ，致 使 通 道 衰
14、 耗 增 加 ， 严 重 时 导 致 通 道 故 障 ， 高 频保 护 被 迫 停 用 。 发 生 这 种 故 障 时 ， 单 独 检 查 高 频通 道 各 元 件 不 能 准 确 地 排 除 故 障 ， 可 以 通 过 逐 点测 量 的 方 法 确 定 新 的 谐 振 点 ， 其 具 体 方 法 是 将 有故 障 的 通图 6 逐 点 测 试 通 道 衰 耗 曲 线Fig.7 Channel loss curve of pointy-point measurement道 的 高 频 电 缆 与 收 发 信 机 断 开 ， 在 高 频 电 缆 上接 选 频 振 荡 器 ， 在 原 频 率 附
15、近 以 10 kHz 的 步 长加 入 高 频 信 号 ， 在 本 侧 变 电 站 相 邻 线 路 高 频 信 号入 口 处 测 出 相 应 频 率 的 近 端 跨 越 衰 耗 ， 做 出 各 频率 点 的 近 端 跨 越 衰 耗 曲 线 图 ， 找 出 衰 耗 最 大 的频 率 点 ， 例 如 对 某 线 路 高 频 通 道 进 行 近 端 跨 越 衰耗 测 试 ， 并 做 出 其 衰 耗 曲 线 如 图 7 所 示 ， 原 高 频通 道 频 率 为 182.5kHz、 由 测 试 结 果 可 知 该 通 道 在140 kHz 时 跨 越 衰 耗 值 最 大 ， 且 经 计 算 高 频 阻
16、波器 在 该 频 点 工 作 时 满 足 高 频 收 发 信 机 工 作 的 裕 度 ，可 以 更 换 高 频 收 发 信 机 相 关 的 频 率 插 件 ， 使 通 道在 新 的 谐 振 点 工 作 ， 这 样 可 以 避 免 高 频 阻 波 器 的吊 装 检 查 与 更 换 。4 结 论高 频 通 道 涉 及 两 个 厂 站 的 设 备 ， 其 输 电 线 路跨 越 几 千 米 至 几 百 千 米 的 地 区 ， 高 频 阻 波 器 的 老化 和 故 障 都 会 引 起 衰 耗 的 增 加 ， 都 可 能 影 响 高 频保 护 的 正 常 运 行 。 本 文 通 过 对 高 频 通 道 中 高 频 阻波 器 的 分 析 ， 给 出 了 高 频 阻 波 器 故 障 检 查 的 几种 简 单 实 用 的 方 法 ， 在 实 际 的 应 用 中 取 得 了 比 较好 的 效 果 。参 考 文 献1 黄根祥.继点保护高频通道.第 1 版.北京:水利电力出版社.1988
