Конструкция линии электропередачи, определяемая ее главным назначением — передачей электрической энергии на расстояние, позволяет использовать ее для передачи информации. Высокий уровень эксплуатации и большая механическая прочность линий обеспечивают надежность каналов связи, близкую к надежности каналов по кабельным линиям связи. Вместе с тем при осуществлении по ВЛ каналов связи для передачи информации приходится учитывать особенности линий, затрудняющие их использование для целей связи. Такой особенностью является, например, наличие на концах линий оборудования подстанций, которое можно представить как цепь изменяющихся в широких пределах последовательно соединенных реактивного и активного сопротивления. Этими сопротивлениями через шины подстанций образуется связь между ВЛ, что приводит к увеличению тракта связи. Поэтому для снижения влияния между каналами и затухания с помощью специальных заградителей преграждают пути токам высокой частоты в сторону подстанций.
Значительно увеличивают затухание также ответвления от ВЛ. Эти и другие особенности линий требуют осуществления ряда мероприятий по созданию условий передачи информации.
Устройство ВЧ каналов по распределительным сетям 6—10 кВ сопряжено со значительными -трудностями из-за специфики построения сетей этих напряжений. На участках магистральных линий 6—10 к В между соседними коммутационными пунктами имеется большое число отпаек, линии секционируются разъединителями и выключателями, схемы первичной коммутации сетей нередко меняются, в том числе автоматически, из-за большей повреждаемости линий этих напряжений их надежность ниже, чем В71 35 кВ и выше. Передача сигналов в распределительных сетях зависит от многих факторов, влияющих на затухание сигнала: от длины и числа отпаек, материала проводов линии, нагрузки и др. Нагрузка может изменяться в широких пределах. При этом отключение отдельных отпаек, Как показывают исследования, иногда не только не уменьшает затухания, но, наоборот, из-за нарушения взаимной компенсации затуханий между соседними отпайками увеличивает ее. Поэтому каналы даже небольшой протяженности имеют значительное затухание и работают нестабильно. На работе каналов отрицательно сказываются также повреждения изоляторов, некачественное соединение проводов и неудовлетворительное состояние контактов коммутационной аппаратуры, Эти дефекты являются источниками помех, соизмеримых с уровнем передаваемого сигнала, что может вызывать прекращение работы канала и повреждение аппаратуры. Наличие на линиях секционирующих аппаратов приводит к полному прекращению работы ВЧ канала в случае их отключения и заземления одного из участков линии. Отмеченные недостатки существенно ограничивают, хотя и не исключают [8], использование линий 6—10 кВ для организации ВЧ каналов. И все-таки следует отметить, что широкого распространения ВЧ связь по распределительным сетям в настоящее время не получила.
По назначению ВЧ каналы связи по линиям электропередачи делятся на четыре группы: каналы диспетчерской связи, технологические, специальные и каналы линейно-эксплуатационной связи.
Не останавливаясь подробно на использовании и назначении каждой группы каналов, отметим, что для диспетчерских и технологические каналов телефонной связи используется в основном полоса тональных частот 300—3400 Гц <300—2300). Верхняя часть тонального спектра (2400—3400 Гц) не пользуется для передачи сигналов телеинформации. Современная комбинированная аппаратура позволяет организовать в этом спектре до четырех независимых узкополосных каналов телеииформации.
Каналы линейно-эксплуатационной связи служат для организации связи диспетчера с работающими на трассе протяженной линии электропередачи или подстанциях ремонтными бригадами, когда постоянной связи с ними нет. Для этих каналов применяется упрощенная перевозная и переносная телефонная аппаратура.
По степени сложности ВЧ каналы делятся на простые и сложные. Каналы, состоящие только из двух комплектов оконечной ВЧ аппаратуры, называют простыми. Сложные каналы имеют в своем составе промежуточные усилители или несколько комплектов оконечной аппаратуры (на одинаковых частотах).
Оборудование высокочастотных каналов связи по ВЛ.
Присоединение аппаратуры связи к проводам линии электропередачи осуществляется с помощью специальных устройств так называемой аппаратуры присоединения и обработки линии, состоящей из конденсатора связи, заградителя и элементов защиты.
Рис. 21. Схема высокочастотного канала связи по ВЛ
На рис. 21 изображена схема образования канала связи по ВЛ. Передача сигналов токами высокой частоты Осуществляется передатчиками аппаратуры уплотнения J, размещенными на обоих концах ВЛ на подстанциях А и В.
Здесь же в составе аппаратуры уплотнения 1 имеются приемники, осуществляющие прием модулированных токов ВЧ и их преобразование. Для обеспечения передачи энергии сигнала токами ВЧ по проводам достаточно обработать на каждом конце линии один провод с помощью заградителя 5, конденсатора связи 4 и фильтра присоединения 3, который соединяется с аппаратурой уплотнения 1 при помощи ВЧ кабеля 2. Для обеспечения безопасности работы персонала на фильтре присоединения при работающем ВЧ канале служит заземляющий нож 6.
Присоединение высокочастотной аппаратуры по схеме рис. 21 носит название фаза—земля. Такая схема может использоваться для образования одноканальных и многоканальных систем передачи информации. Применяются также другие схемы присоединения.
При необходимости подключения к линии электропередачи аппаратуры, установленной на трассе линии (телефонная передвижная аппаратура ремонтных бригад, аппаратура дистанционно управляемой УКВ радиостанции и т. п.), используются, как правило, антенные устройства присоединения. В качестве антенны применяются отрезки изолированного провода определенной длины или участки грозозащитного троса.
Высокочастотный (линейный) заградитель обладает высоким сопротивлением для рабочей частоты канала и служит для заграждения пути этим токам, уменьшая их утечку в сторону подстанции. При отсутствии заградителя затухание канала может увеличиться, так как небольшое входное сопротивление подстанции шунтирует ВЧ канал. Заградитель состоит из силовой катушки (реактора), элемента настройки и устройства защиты. Силовая катушка является основным элементом заградителя. Она должна выдерживать максимальные рабочие токи линии и токи КЗ. Силовая катушка изготовляется из свитых в спираль медных или алюминиевых проводов соответствующего сечения, намотанных на рейки из древесно-слоистого пластика (дельта-древесина) или стеклотекстолита. Концы реек закрепляются на металлических крестовинах. На верхней крестовине крепится элемент настройки с защитными разрядниками. Элемент настройки служит для получения относительно высокого сопротивления заградителя на одной или нескольких частотах или полосах частот.
Элемент настройки состоит из конденсаторов, катушек индуктивности и резисторов и включается параллельно
силовой катушке. Силовая катушка и элемент настройки заградителя подвергаются воздействиям при атмосферных и коммутационных перенапряжениях и КЗ. Роль защиты от перенапряжений, как правило, выполняет вентильный разрядник, состоящий из искрового промежутка и нелинейного вилитового резистора.
В электрических сетях 6—220 кВ нашли применение заградители ВЗ-600-0,25 и КЗ-500, а также заградители со стальным сердечником типов ВЧЗС-100 и ВЧЗС-100В, отличающиеся друг от друга номинальным током и индуктивностью, устойчивостью и геометрическими параметрами силовой катушки, а также типом элемента настройки и его защиты.
Заградители врезаются в фазный провод линии электропередачи между линейным разъединителем и конденсатором связи. Высокочастотные заградители могут монтироваться в подвесном виде, на опорных конструкциях, в том числе и на конденсаторах связи.
Конденсаторы связи служат для подключения ВЧ аппаратуры к воздушной линии, при этом токи утечки промышленной частоты отводятся через конденсатор связи на землю, минуя аппаратуру высокой частоты. Конденсаторы связи рассчитаны на фазное напряжение (в сети с заземленной нейтралью) и на линейное напряжение (в сети с изолированной нейтралью). В нашей стране выпускаются конденсаторы связи двух типов: СМР (связи, маслонаполненный, с расширителем) и СММ (связи, маслонаполненный, в металлическом корпусе). Для различных напряжений конденсаторы комплектуют из отдельных элементов, соединенных последовательно. Конденсаторы связи могут устанавливаться на железобетонные или металлические опоры высотой около 3 м. Для изоляции нижнего элемента конденсатора типа СМР от тела опоры используют специальные фарфоровые подставки круглого сечения.
Фильтр присоединения служит связующим звеном между конденсатором связи и ВЧ аппаратурой, разделяя линию высокого напряжения и установку слабого тока, каковой является аппаратура уплотнения. Фильтр присоединения обеспечивает тем самым безопасность персонала и защиту аппаратуры от высокого напряжения, так как при заземлении нижней обкладки конденсатора связи образуется путь для токов утечки промышленной частоты. С помощью фильтра присоединения осуществляется согласование волновых сопротивлений линии и высокочастотного кабеля, а также компенсации реактивного сопротивления конденсатора связи в заданной полосе частот. Фильтры присоединения выполняются по трансформаторной и автотрансформаторной схемам и вместе с конденсаторами связи образуют полосовые фильтры.
Наибольшее распространение в организации ВЧ каналов связи по линиям электропередачи предприятия получил фильтр присоединения типа ОФП-4 (см. рис. 19). Фильтр заключен в стальном сварном корпусе с проходным изолятором для присоединения конденсатора связи и кабельной воронкой для ввода ВЧ кабеля. На стенке корпуса крепится разрядник, имеющий удлиненную шпильку для подключения шинки заземления и предназначенный для защиты элементов фильтра присоединения от перенапряжений. Фильтр рассчитан для присоединения ВЧ аппаратуры по схеме фаза—земля в комплекте с конденсаторами связи емкостью 1100 и 2200 пФ. Фильтр устанавливается, как правило, на опоре конденсатора связи и крепится к опоре болтами на высоте 1,6—1,8 м от уровня земли.
Как отмечалось, все переключения в цепях фильтра присоединения производятся при включенном заземляющем ноже, который служит для заземления нижней обкладки конденсатора связи при работе персонала. В качестве заземляющего ножа применяется однополюсный разъединитель для напряжения 6—10 кВ. Операции с заземляющим ножом производятся с помощью изолирующей штанги. Некоторые типы фильтров присоединения имеют смонтированный внутри корпуса заземляющий нож. Для обеспечения безопасности в этом случае должен устанавливаться отдельно стоящий заземляющий нож.
Высокочастотный кабель служит для электрического соединения фильтра присоединения (см. рис. 21) с приемопередающей аппаратурой. При подключении аппаратуры к линии по схеме фаза — земля применяются коаксиальные кабели. Наиболее распространенным является высокочастотный коаксиальный кабель марки РК-75, внутренний проводник (одножильный или многожильный) которого отделен от внешней оплетки изоляцией из высокочастотного диэлектрика. Внешняя экранная оплетка служит обратным проводом. Внешний проводник заключен в защитную изолирующую оболочку.
Высокочастотные характеристики кабеля РК-75, как и обычных кабелей связи, определяются теми же параметрами: волновым сопротивлением, километрическим затуханием и скоростью распространения электромагнитных волн.
Надежную работу ВЧ каналов по ВЛ обеспечивают качественное и регулярное выполнение планово-профилактических работ, предусматривающих целый комплекс работ на оборудовании ВЧ каналов связи по ВЛ. Для выполнения профилактических измерений каналы выводятся из работы. В состав профилактического обслуживания входят плановые проверки аппаратуры и каналов, периодичность которых определяется состоянием аппаратуры, качеством эксплуатационного обслуживания с учетом профилактических работ и устанавливается не реже 1 раза в 3 года. Внеплановые проверки каналов выполняются при изменении ВЧ тракта, повреждений оборудования и при ненадежной работе канала из-за нарушения регламентированных параметров.
