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Leitungsfilter (Wellenfilter / Leitungskopplungsfilter) für Power-Line-Carrier-Kommunikationssysteme (PLCC)

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Leinenfalle

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Ein Leitungsfilter (auch als Wellenfilter oder Trägerblockierspule bezeichnet) ist eine Komponente für Hochspannungsnetze, die in PLCC-Systemen (Power Line Carrier Communication) zum Einsatz kommt. Sie wird in Reihe mit einer Übertragungsleitung installiert, um zu verhindern, dass hochfrequente Kommunikationssignale in unerwünschte Teile des Stromnetzes gelangen, während der 50/60-Hz-Netzstrom normal durchgelassen wird.

Leitungsfilter werden hauptsächlich eingesetzt für:
·Kommunikation in Umspannwerken
·Fernschutz
·SCADA-Datenübertragung
·Sprachkommunikation über Übertragungsleitungen

1. Funktionsprinzip
Ein Leitungsfilter wirkt als Hochfrequenz-Impedanzvorrichtung.
·Bei Netzfrequenz (50/60 Hz):
·Er weist eine sehr niedrige Impedanz auf.
·Die normale Stromübertragung wird fortgesetzt.
Bei Trägerfrequenz (typischerweise 30–500 kHz):
·Weist sie eine hohe Impedanz auf.
·Sie verhindert, dass Kommunikationssignale über den vorgesehenen Abschnitt hinausgelangen.
·Die Leitungsfalle schafft eine Hochfrequenzsperre und gewährleistet gleichzeitig den sicheren Betrieb des Übertragungssystems.

2. Hauptaufbau
Hauptspule (Hauptdrossel)
·Schwerer Aluminium- oder Kupferleiter
·Leitet den gesamten Strom der Übertragungsleitung
·Stellt die induktive Impedanz bereit
Abstimmeinheit
·Mit der Hauptspule verbundene Kondensatoren und Induktivitäten
·Stimmt die Leitungssperre auf den gewünschten Trägerfrequenzbereich ab
Schutzvorrichtung
·Über den Abstimmkreis geschalteter Überspannungsableiter
·Schützt vor Blitz- und Schaltüberspannungen
Mechanische Konstruktion
·Rahmen aus Aluminiumlegierung
·Isolierende Stützen
·Ausgelegt für die Installation im Freien im Höchstspannungsbereich

3. Arten von Leitungsfiltern

A.) Breitband-Leitungsfilter
Merkmale:
·Deckt einen breiten Trägerfrequenzbereich ab
·Einfaches Abstimmdesign
·Üblich in modernen PLCC-Systemen
Anwendungen:
·Übertragungsnetze
·Mehrkanal-Kommunikationssysteme

B.) Schmalband-Leitungsfilter
Merkmale:
·Für eine bestimmte Trägerfrequenz ausgelegt
·Höhere Impedanz bei der ausgewählten Frequenz
Anwendungen:
·Dedizierte Kommunikationskanäle

C.) Einfrequenz-Leitungsfilter
Merkmale:
·Für eine Trägerfrequenz optimiert
·Hohe Sperrwirkung

D.) Doppelfrequenz-abgestimmte Leitungsklemme
Merkmale:
·Blockiert zwei Trägerfrequenzen
·Einsatz bei Vorhandensein mehrerer Kommunikationskanäle

4. Einbauort
Leitungsklemmen werden normalerweise eingebaut:
·An den Leitern der Übertragungsleitung
·Zwischen Sammelschiene und Leitungstrennschalter
·Über oder neben Hochspannungs-Leistungsschaltern

Typische Spannungspegel:
·66 kV Verteilungsübertragung
·110 kV Unterübertragung
·220 kV Hochspannungsübertragung
·330 kV Höchstspannungsübertragung
·500 kV Fernübertragung
·765 kV Ultrahochspannungsübertragung

5. Elektrische Eigenschaften
·Nennspannung: 66 kV – 765 kV
·Frequenz: 50/60 Hz Netzfrequenz + Trägerfrequenz
·Nennstrom: 400 A – 5000 A
·Kurzzeitstrom: Bis zu 63 kA
·Trägerfrequenz: 30–500 kHz
·Aufstellung: Im Freien
·Kühlung: Natürliche Luftkühlung

6. Vorteile
·Zuverlässige Kommunikation: Aufrechterhaltung von PLCC-Kanälen
·Geringe Leistungsverluste: Minimale Impedanz bei 50/60 Hz
·Hohe Fehlerfestigkeit: Ausgelegt für Übertragungsfehler
·Lange Lebensdauer: Passive Geräte mit geringem Wartungsaufwand
·Verbessert die Schutzgeschwindigkeit: Ermöglicht Teleschutzkonzepte

7. Anwendungen
Power Line Carrier Communication (PLCC)
Einsatzbereiche:
·Relais-Schutzsignale
·Fernauslösung
·Kommunikation zwischen Umspannwerken
Teleschutz
Bietet:
·Signale für den Distanzschutz
·Freigabesignale
·Sperrsignale
·Netzüberwachung
Unterstützt:
·Leitsystemsteuerung
·Betriebskommunikation

Zusammenfassung zum Leitungsfilter:
Ein Leitungsfilter ist eine abgestimmte Hochfrequenz-Sperrvorrichtung, die an Hochspannungs-Übertragungsleitungen installiert wird, um die Kommunikation über die Stromleitung (PLCC) zu ermöglichen. Es ermöglicht die normale 50/60-Hz-Stromübertragung und verhindert gleichzeitig, dass Trägerkommunikationssignale in andere Teile des Stromnetzes gelangen. Es ist eine wesentliche Komponente in EHV-/UHV-Umspannwerken für Schutz-, Steuerungs- und Kommunikationssysteme.