Перебування у фазі на сітці

Я був ЕЕ вже більше сорока років і ніколи не знайшов правильної відповіді на цю ....

Яким чином електростанції та трансформаторні комутаційні станції забезпечують, щоб потужність, яку вони подають в електромережу, знаходиться у фазі з наявною потужністю на лініях.

Я знаю, що вони ДУЖЕ серйозно ставляться до смішно гарної точності. Однак, очевидно, ви не можете підключити електромережу до іншої лінії, яка знаходиться на 180 градусах поза фазою. Навіть невелике відхилення, ймовірно, призведе до величезного стоку в системі та призведе до досить дивного і неспецифічного сигналу змінного струму.

Гаразд Я можу уявити собі рішення на електростанції, яка використовує цільову лінію частоти для синхронізації генераторів, перш ніж, можливо, перемкнути перемикач. Однак ця станція комутації, що знаходиться на відстані 100 км, може переходити на лінію від іншого генератора, який знаходиться набагато ближче чи далі і, отже, в іншій точці фазового циклу ...

Як вони це роблять ...

Зауважте, його НЕ те саме, що "Як синхронізувати генератор в електромережі?" Ця стаття стосується лише локального генератора і, на мій погляд, не є такою ж, як головна електромережа та комутатор трансформаторів.

Перш ніж підключити генератор до мережі, вони закручують його до більш-менш потрібної швидкості. Потім вони підключають те, що є в основному вольтметром між фазою генератора і відповідною лінійною фазою. Вони регулюють привід генератора, поки спостережувана напруга не
a) дуже повільно змінюється (різниця частот нижче деякого порогу) і
b) опускається нижче деякого порогу низької напруги (різниця фаз досить близька, щоб потік потужності, що виникає при киданні великого вимикача, керований ).

Після того як генератор підключений до мережі, він завжди залишається у фазі. Якщо не керувати механічно, він буде діяти як мотор. Кількість енергії, яку вона черпає або експортує в електромережу, контролюється тим, наскільки важко керується механічно.

Кожен генератор підключений до локальної частини сітки, синхронізований з локальною частотою. Буде незначна різниця фаз між генератором і локальною мережею. Якщо генератор подає живлення в електромережу, його фаза буде трохи заздалегідь. Чим більша потужність в генераторі, тим більша різниця фаз, і більша буде потужність, що експортується в електромережу.

Цей "потік потужності за різницею фаз" поширюється на цілі ділянки мережі. Якщо на півдні велике навантаження, генератори на півдні спочатку сповільнюватимуться, затримуючи свою фазу відносно півночі. Ця різниця фаз створить потік потужності з півночі на південь.

Там, де у вас є загальнодержавна сітка, керівництво дуже наполегливо намагається ніколи не дозволити жодній значній частині стати «острівцями» з іншої частини. Після того, як вони відхиляться по фазі, це може зайняти багато часу, перш ніж їх можна буде знову об'єднати, оскільки відповідність фаз повинна бути винятково точною, щоб уникнути величезного потоку електроенергії під час підключення.

Там, де мають бути з'єднані дві окремо контрольовані сітки, скажімо англо-французький підводний кабель, це робиться за допомогою постійного струму. На кінці прийому легко синхронізувати інвертори до мережі.

Підтримка сітки у фазі із середнім показником 50 циклів на секунду протягом дня, просто робиться подачею з більшою або меншою потужністю, щоб пришвидшити або уповільнити частоту сітки відповідно, зазвичай вночі, коли трохи більше провисає попит.

Ви плутаєте точну кількість циклів протягом 24 годин із дуже жорстким миттєвим регулюванням частоти. Це не так, як це робиться в більшості місць.

Частота підтримується приблизно на номінальній частоті шляхом підбору генерації до навантаження - весь час, коли навантаження більше, ніж генерація, частота буде (дуже) поступово падати, і весь час навантаження менше, ніж генерація частоти буде зростати.

Інерція величезна, і в цілому і навантаження, і генерація змінюються досить поступово, тому є багато часу, щоб внести корективи в генератори (або навантаження, де люди домовилися контролювати свої навантаження таким чином), щоб підтримувати систему збалансованою. Частота може змінюватися між різними межами (експлуатаційними та регулюючими).

Принаймні у Великобританії підтримується правильна кількість циклів на день, відслідковуючи "реальний час" та "час сітки", а сітка працює трохи швидко або трохи повільно, щоб переконатися, що вони не надто виходять далеко один від одного.

Там є точними посилання частоти, які використовуються в рамках системи управління сіткою - ось що вони по порівнянні с / вимірами проти, але сама сітка не є фаза / частоти автоподстройки до них в будь-якому прямому шляху.

У нижній лівій частині великого дисплея на цьому зображенні є графік з вертикальним віггітним жовтим слідом - це частота національної сітки Великобританії за деякий час до того, як зроблено фото - як ви бачите, він не зафіксований нічим дуже щільно, хоча графік, ймовірно, лише приблизно ± 0,3 Гц.

Вони використовують синхроскоп. Я бачив, що це робилося в кабінетах управління електростанції.

https://en.wikipedia.org/wiki/Synchroscope

Наявність частин індивідуальної системи живлення, що працюють під різними фазовими кутами від інших частин, є звичайною і неминучою. Це не проблема, поки не доведеться знову з'єднати деталі. У комунальній службі, де я працював, службовці на майданчику підключали фазометр до кожної із деталей. Через різницю фаз вимірювач фаз буде працювати як годинник, що вказує на миттєву різницю фаз. Людина, яка здійснює з'єднання (як правило, за допомогою автоматичного вимикача, що працює з електричним приводом), просто вмикає час замикання вимикача на момент, коли фазометр вимірював нульову різницю фаз. Оскільки ця нульова точка виникає кожні кілька секунд, її не важко зловити. Ми навіть використовували це з нашою конвертерною станцією HVDC Back-to-Back; це працює дуже, дуже добре.

20 років тому, відразу після університету, я працював над компанією, яка займалася саме цим.

Бувало, що існували всілякі складні схеми регулювання фази зі складною аналоговою електронікою. У ці дні це взагалі не так.

Тоді моя компанія спеціалізувалася на високовольтній технології перетворення змінного та постійного струму. Вони побудували першу поперечно-канальну зв'язок, і відтоді різні ланки HVDC об’їжджають світ. (На великих відстанях втрати в кабелях через реактивність значні, тому постійний струм забезпечує більш ефективну передачу.) Коли постійний струм повертається в змінного струму (з по суті, дуже великою потужністю, дуже плавним інвертором), ви можете синхронізувати синхронізацію, так що отриманий змінного струму знаходиться точно у фазі з локальною сіткою.

Оскільки це стало ефективнішим за рахунок покращення електроенергії з високою потужністю, люди зрозуміли, що перетворити з постійного струму в змінного струму і назад в постійний струм знову стало ефективніше, ніж використовувати будь-які альтернативні методи. Результат називається "перетворювачем назад". Там, де на поперечно-канальному каналі є милі кабелю між перетворювачами змінного струму в постійний струм і постійного струму в постійний струм, схема "назад-назад" має лише кілька футів надзвичайно товстої шини.

Звичайно, перетворення не є на 100% ефективним, тому електроніка встановлюється на водяних охолоджувальних радіаторах, і все це досить ретельно контролюється. Але це досить ефективно, щоб втрати були цілком прийнятними в обмін на потужність, що іде в мережу ідеально по фазі.

У США мережами керують незалежні системні оператори (ISO). ISO дещо схожі на фондовий ринок. Вони домовляються про те, скільки потужностей кожна генеруюча станція постачає в мережу. Крім операцій купівлі / продажу, вони контролюють і керують роботою мережі. Коли підключений генератор, він відповідає напрузі, частоті та фазі в локальній точці підключення. Потім він підключається, але не одразу подає живлення. Він узгоджує ціну, рівень потужності та швидкість підвищення потужності з ISO. Це моє розуміння основної роботи системи.

Ще в той день (1979 р.), Щойно після університету я працював у виробництві виробників генераторів у Великобританії, і в тестовій лабораторії (це було для меншого обладнання) вони використовували метод перехресних вогнів, щоб спростити «вимірювання напруги», про яке згадували інші.

В основному вони з'єднували L1-L1 через лампу, яку потрібно було вимкнути (нульовий вольт / у фазі) перед закриттям, і перехресну лампу L2 (gen) - L3 (сітку), яка повинна була спочатку перейти до максимуму. Після того, як лампа різниці фаз була вимкнена, реле з'єднання / контактор / вимикач можна було кинути.

Були різні апокрифічні історії про речі, які пішли не так у різних місцях, які були навчальними!