Фильтры ДУ 150 мм
Фильтры ДУ 150 мм: конструкция, применение и технические аспекты
Фильтр ДУ 150 мм — это специализированное электротехническое устройство, предназначенное для защиты изоляции силовых кабелей среднего и высокого напряжения (от 6 до 35 кВ) от воздействия частичных разрядов (ЧР) и коронного разряда. Аббревиатура «ДУ» расшифровывается как «дроссельно-уравнительный». Основная функция данного оборудования — выравнивание электрического поля на конце кабельной разделки и подавление ёмкостных токов, стекающих с токопроводящей жилы на землю, что предотвращает старение изоляции и пробой.
Принцип действия и конструктивные особенности
Принцип работы фильтра ДУ основан на включении в цепь «жила — земля» последовательного колебательного контура, настроенного на промышленную частоту 50 Гц. Контур состоит из индуктивности (дросселя) и ёмкости, образованной конденсатором, встроенным в конструкцию фильтра, и ёмкостью концевой муфты или самого кабеля. На резонансной частоте полное сопротивление контура минимально, что обеспечивает эффективный сток ёмкостного тока с жилы на землю через низкоомный путь. Для высших гармоник и токов частичных разрядов полное сопротивление контура велико, что блокирует их прохождение и гасит энергию.
Конструктивно фильтр ДУ 150 мм представляет собой герметичный цилиндрический корпус, рассчитанный на монтаж на кабеле с диаметром по изоляции (ДИ) 150 миллиметров. Стандартная комплектация включает:
- Металлический корпус (обычно из алюминиевого сплава) с антикоррозионным покрытием.
- Внутренний дроссель с сердечником из электротехнической стали.
- Конденсаторный блок (бумажно-масляный или пленочный).
- Контактную систему для подключения к жиле кабеля (через наконечник) и к земле.
- Герметизирующие элементы (уплотнительные манжеты, термоусаживаемые компоненты) для защиты от влаги и пыли.
- На концевой кабельной разделке (в КВО, КНТ, КНС) перед силовым трансформатором или ячейкой КРУ.
- На кабельных вводах в распределительных устройствах 6-35 кВ.
- В местах перехода с кабельной линии на воздушную (ВЧ-заградители могут выполнять схожие функции, но принцип действия различен).
- На кабельных линиях с большой собственной ёмкостью (протяженные трассы).
- Подготовка кабеля. Зачистка конца кабеля на длину, указанную в паспорте фильтра. Снятие полупроводящих экранов, подготовка изоляции.
- Установка контактного наконечника. Опрессовка или пайка наконечника на токопроводящую жилу.
- Надевание и фиксация корпуса. Корпус фильтра надевается на кабель и фиксируется с помощью штатных герметизирующих манжет или термоусаживаемых трубок, обеспечивающих равномерное обжатие по диаметру 150 мм.
- Подключение. Внутренняя шина фильтра соединяется с наконечником жилы. Внешний зажим (ушко) надежно подключается к контуру заземления с помощью медного проводника достаточного сечения.
- Контроль. После монтажа рекомендуется провести измерение сопротивления изоляции и, при возможности, проверить добротность контура.
- Визуальный осмотр на предмет механических повреждений, коррозии корпуса, нарушения герметизации.
- Контроль надежности соединения с заземляющим контуром (момент затяжки, отсутствие окислов).
- Мониторинг частичных разрядов с помощью детекторов ЧР. Наличие значительного уровня разрядов после установки фильтра может указывать на его неисправность или неверный подбор параметров.
- Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и ёмкости изоляции кабельной линии с фильтром в сравнении с паспортными данными.
Область применения и места установки
Фильтры ДУ 150 мм применяются в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где проблема ёмкостных токов и частичных разрядов наиболее актуальна. Типовые точки установки:
Ключевые технические характеристики
При выборе и эксплуатации фильтра ДУ 150 мм необходимо учитывать следующие параметры:
| Параметр | Типовое значение / Диапазон | Комментарий |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение, Uн | 6; 10; 20; 35 кВ | Определяет класс изоляции устройства. |
| Диаметр кабеля по изоляции (ДИ) | 150 мм (стандартно, возможны варианты 120-160 мм) | Критичный параметр для обеспечения герметичности обжатия. |
| Номинальный ёмкостный ток, Iс | От 10 до 40 А | Максимальный ток, который фильтр может эффективно компенсировать. |
| Индуктивность, L | Расчетная, подбирается под ёмкость объекта (Гн) | Обеспечивает настройку контура на резонанс 50 Гц. |
| Собственная ёмкость, C | Единицы — десятки нФ | Вносит вклад в общую ёмкость колебательного контура. |
| Степень защиты, IP | IP54 — IP66 | Защита от пыли и влаги для наружной установки. |
| Климатическое исполнение | УХЛ1, У1 для умеренного климата | Определяет рабочий температурный диапазон (обычно от -45°C до +45°C). |
Процедура монтажа и основные требования
Монтаж фильтра ДУ 150 мм должен проводиться квалифицированным персоналом с соблюдением ПУЭ и инструкции завода-изготовителя. Основные этапы:
Сравнение с альтернативными средствами защиты
Фильтры ДУ не являются единственным средством защиты от ЧР. Их часто сравнивают с экранирующими электродами и ограничителями перенапряжений (ОПН).
| Устройство | Принцип действия | Основная функция | Преимущества/Недостатки |
|---|---|---|---|
| Фильтр ДУ | Резонансный контур (L-C) на 50 Гц | Подавление ЧР, выравнивание поля, компенсация ёмкостного тока | Высокая эффективность против ЧР, сложность, требуется подбор под параметры линии. |
| Экранирующий электрод (полукруг) | Искажение электрического поля за счет геометрической формы | Снижение градиента напряжения на краю экрана | Простота и дешевизна, менее эффективен, чем ДУ, особенно на длинных линиях. |
| ОПН | Нелинейная вольт-амперная характеристика | Защита от коммутационных и грозовых перенапряжений | Не защищает от установившихся ЧР. Часто используется в паре с фильтром ДУ для комплексной защиты. |
Диагностика и обслуживание
Фильтры ДУ относятся к устройствам, не требующим регулярного обслуживания при условии правильного монтажа. Однако в рамках регламентных работ на КЛ рекомендуется:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Как правильно подобрать фильтр ДУ 150 мм для конкретной кабельной линии?
Подбор осуществляется на основе трех ключевых параметров: номинального напряжения сети, диаметра кабеля по изоляции (должен соответствовать 150 мм с допустимым допуском) и ёмкостного тока заземления в точке установки. Последний определяется либо расчетным путем (через удельную ёмкость кабеля и длину), либо измеряется специальными приборами. На основе значения ёмкостного тока производитель рассчитывает необходимую индуктивность дросселя.
Можно ли установить фильтр ДУ на кабель с ДИ 140 мм или 155 мм?
Установка возможна только при использовании переходных ремонтно-монтажных комплектов (наборов дополнительных уплотнительных манжет), специально предназначенных для данного фильтра и указанных в его технической документации. Установка «с усилием» или с помощью нештатных материалов (например, изоленты) для компенсации зазора недопустима, так как приводит к нарушению герметичности и ухудшению контакта.
Что будет, если фильтр ДУ выйдет из строя (обрыв в обмотке, пробой конденсатора)?
При обрыве цепи фильтр перестает выполнять свои функции. Ёмкостный ток будет стекать через другие, возможно, неоптимальные пути, что может привести к возобновлению частичных разрядов. При межвитковом замыкании или пробое конденсатора возможен локальный перегрев, выделение газа и, в крайних случаях, разрушение корпуса с возможным замыканием на землю. Регулярный тепловизионный контроль может помочь выявить подобные неисправности.
Чем отличается фильтр ДУ от заземляющего реактора?
Заземляющий реактор (дугогасящий реактор) также обладает индуктивностью и предназначен для компенсации ёмкостных токов замыкания на землю во всей сети. Фильтр ДУ — это устройство локальной защиты конкретного кабельного окончания. Он настраивается на резонанс с конкретной ёмкостью концевой муфты и работает в нормальном режиме работы сети, а не в аварийном (при замыкании на землю).
Обязательна ли установка фильтра ДУ на всех кабелях 6-35 кВ?
Нет, не обязательна. Необходимость установки определяется проектом, основанным на расчетах электрического поля, измеренных уровнях частичных разрядов и регламентирующих документах (например, СТО 56947007-29.240.55-2011). Как правило, фильтры ДУ устанавливают на кабелях с бумажно-масляной изоляцией, на линиях с повышенным рабочим напряжением (20-35 кВ), а также при выявлении в ходе диагностики опасного уровня ЧР, вызванного неравномерностью электрического поля в концевой разделке.
Какой срок службы у фильтра ДУ 150 мм?
Средний назначенный срок службы качественного фильтра ДУ при соблюдении условий эксплуатации и монтажа составляет не менее 25-30 лет. Критичными факторами, снижающими ресурс, являются: нарушение герметичности (проникновение влаги), термические перегрузки, воздействие вибрации, превышение номинального ёмкостного тока.