Ở trong giai đoạn trên lưới

Tôi đã là một EE trong hơn bốn mươi năm và chưa bao giờ tìm ra câu trả lời đúng cho câu hỏi này ....

Làm thế nào để các trạm điện và trạm chuyển mạch máy biến áp đảm bảo rằng nguồn điện mà chúng đang cung cấp vào lưới điện cùng pha với nguồn điện hiện có trên đường dây.

Tôi biết họ RẤT nghiêm túc về việc đặt tần số dòng thành độ chính xác cực kỳ tốt. Tuy nhiên, rõ ràng, bạn không thể kết nối một đường dây điện với một đường dây khác lệch pha 180. Ngay cả một sai lệch nhỏ cũng có thể gây ra sự hao hụt lớn cho hệ thống và tạo ra một dạng sóng AC khá lạ và lạ.

OK Tôi có thể tưởng tượng một giải pháp tại trạm điện sử dụng tần số dòng đích để đồng bộ hóa các máy phát điện trước khi lật công tắc. Tuy nhiên, trạm chuyển mạch đó cách xa 100km có thể chuyển sang một đường dây từ một máy phát điện khác gần hơn hoặc xa hơn và do đó tại một điểm khác trong chu kỳ pha ...

Làm thế nào để họ làm điều đó...

Lưu ý của anh ấy KHÔNG giống như "Cách đồng bộ hóa máy phát điện trên lưới điện?" Bài viết đó chỉ liên quan đến một máy phát cục bộ và trong suy nghĩ của tôi không giống với lưới điện chính và chuyển đổi máy biến áp.

Trước khi kết nối một máy phát với lưới, họ quay nó với tốc độ đúng hoặc ít hơn. Sau đó, họ móc những gì về cơ bản là một vôn kế giữa một pha máy phát và pha dòng tương ứng. Họ điều chỉnh ổ đĩa máy phát cho đến khi điện áp quan sát là
a) thay đổi rất chậm (chênh lệch tần số dưới ngưỡng nào đó) và
b) giảm xuống dưới ngưỡng điện áp thấp (độ lệch pha đủ gần để dòng điện phát ra khi họ ném công tắc lớn có thể quản lý được ).

Khi máy phát được kết nối với lưới, nó luôn ở trong pha. Nếu không được điều khiển bằng máy móc, nó sẽ hoạt động như một động cơ. Lượng năng lượng mà nó rút ra từ hoặc xuất ra lưới điện được kiểm soát bởi mức độ khó của nó được điều khiển một cách cơ học.

Mỗi máy phát được kết nối với phần cục bộ của lưới, được đồng bộ hóa với tần số cục bộ của nó. Sẽ có một sự lệch pha nhỏ giữa máy phát và lưới cục bộ. Nếu máy phát đang cung cấp điện cho lưới điện, pha của nó sẽ hơi trước. Công suất đầu vào của máy phát càng lớn thì độ lệch pha càng lớn và công suất xuất ra lưới sẽ càng lớn.

"Dòng điện này theo độ lệch pha" kéo dài đến toàn bộ các khu vực của lưới điện. Nếu có một tải trọng lớn ở phía nam, các máy phát điện ở phía nam sẽ chậm lại ban đầu, giữ lại pha của chúng đối với phía bắc. Sự lệch pha này sẽ tạo ra một dòng điện từ Bắc vào Nam.

Khi bạn có một mạng lưới toàn quốc, ban quản lý cố gắng hết sức để không bao giờ để bất kỳ phần quan trọng nào trở thành 'đảo' từ phần khác. Một khi chúng tách rời nhau theo pha, phải mất một thời gian dài trước khi chúng có thể được kết hợp lại với nhau, vì việc khớp pha sẽ cần phải chính xác một cách tinh vi để tránh một luồng năng lượng lớn tại thời điểm kết nối.

Trường hợp hai lưới được kiểm soát riêng biệt được kết nối, bằng cáp dưới biển Anh-Pháp, nó được thực hiện với DC. Ở đầu nhận có thể dễ dàng đồng bộ hóa bộ biến tần với lưới.

Giữ lưới theo pha với tốc độ trung bình 50 chu kỳ mỗi giây trong một ngày, được thực hiện đơn giản bằng cách cung cấp năng lượng nhiều hơn hoặc ít hơn, để tăng tốc hoặc làm chậm tần số lưới tương ứng, thường là vào ban đêm khi có một chút chậm chạp nhu cầu.

Bạn đang nhầm lẫn một số chu kỳ chính xác trong khoảng thời gian 24 giờ với điều khiển tần số tức thời rất cứng nhắc. Đó không phải là cách nó được thực hiện ở hầu hết các nơi.

Tần số được duy trì ở xung quanh tần số danh nghĩa của nó bằng cách tạo ra tải phù hợp - tất cả thời gian tải lớn hơn thế hệ, tần số sẽ giảm dần (và) trong suốt thời gian tải nhỏ hơn tần số tạo sẽ ngày càng tăng

Quán tính là rất lớn và nói chung, cả tải và thế hệ thay đổi khá chậm, do đó, có rất nhiều thời gian để điều chỉnh máy phát điện (hoặc tải, nơi mọi người đã ký hợp đồng kiểm soát tải theo cách này) để giữ cho hệ thống cân bằng. Tần số được phép trôi giữa các giới hạn khác nhau (hoạt động và quy định).

Ở Anh ít nhất, số chu kỳ chính xác mỗi ngày được duy trì bằng cách theo dõi 'thời gian thực' và time thời gian lưới ', và lưới điện chạy nhanh một chút hoặc chậm một chút để đảm bảo chúng không bị quá xa cách.

Có các tham chiếu tần số chính xác được sử dụng trong hệ thống điều khiển lưới - đó là những gì họ đang so sánh với / đo với, nhưng bản thân lưới không bị khóa pha / tần số theo bất kỳ cách trực tiếp nào.

Ở phía dưới bên trái của màn hình lớn trong hình ảnh này là một biểu đồ với một vệt màu vàng uốn lượn theo chiều dọc - đó là tần số của lưới Quốc gia Anh trong một thời gian trước khi bức ảnh được chụp - vì bạn có thể thấy nó không bị khóa với bất cứ thứ gì rất chặt chẽ, mặc dù đồ thị có lẽ chỉ khoảng ± 0,3 Hz.

Họ sử dụng một Synchroscope. Tôi đã thấy điều này được thực hiện trong các phòng điều khiển nhà máy điện.

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

Có các bộ phận của một hệ thống điện riêng lẻ chạy ở các góc pha khác nhau từ các bộ phận khác là chuyện thường xuyên và không thể tránh khỏi. Đây không phải là một vấn đề cho đến khi cần phải kết nối lại các bộ phận. Trong Tiện ích nơi tôi làm việc, những người làm dịch vụ tại trang web sẽ kết nối một máy đo pha với từng bộ phận. Do sự lệch pha, đồng hồ đo pha sẽ chạy như đồng hồ, biểu thị độ lệch pha tức thời. Người thực hiện kết nối (thông thường bằng thiết bị ngắt mạch được kích hoạt bằng điện, thường) sẽ chỉ đơn giản là thời gian đóng ngắt cho thời điểm mà đồng hồ đo pha cho thấy độ lệch pha bằng 0. Vì điểm 0 này xảy ra cứ sau vài giây, không khó để bắt được nó. Chúng tôi thậm chí đã sử dụng điều này với trạm chuyển đổi Back-to-Back HVDC của chúng tôi; nó hoạt động rất, rất tốt

20 năm trước, ngay sau uni, tôi đã làm việc cho một công ty làm chính xác điều này.

Trước đây, có tất cả các loại mạch điều chỉnh pha phức tạp với các thiết bị điện tử tương tự phức tạp. Những ngày này thường không phải là trường hợp.

Công ty của tôi hồi đó chuyên về công nghệ chuyển đổi AC / DC điện áp cao. Họ đã xây dựng liên kết kênh chéo đầu tiên và các liên kết HVDC khác nhau trên toàn thế giới kể từ đó. . AC kết quả chính xác cùng pha với lưới cục bộ.

Vì điều này trở nên hiệu quả hơn với các thiết bị điện tử công suất cao tốt hơn, điều mọi người nhận ra là việc chuyển đổi từ DC sang AC trở lại hiệu quả hơn so với sử dụng bất kỳ phương pháp thay thế nào. Kết quả được gọi là "bộ chuyển đổi back-to-back". Trong trường hợp liên kết kênh chéo sẽ phải dặm của cáp giữa AC-to-DC và bộ chuyển đổi DC-to-AC, một chương trình back-to-back chỉ có một vài feet thanh cái cực kỳ dày.

Tất nhiên việc chuyển đổi không hiệu quả 100%, vì vậy các thiết bị điện tử được gắn trên các tản nhiệt làm mát bằng nước và toàn bộ điều được theo dõi khá cẩn thận. Nhưng nó đủ hiệu quả để các tổn thất hoàn toàn có thể chấp nhận được để đổi lấy năng lượng đi vào lưới hoàn toàn theo pha.

Tại Hoa Kỳ, các lưới được quản lý bởi các nhà khai thác hệ thống độc lập (ISO). Các ISO có phần giống như một thị trường chứng khoán. Họ thương lượng lượng điện mà mỗi trạm phát cung cấp cho lưới điện. Ngoài các giao dịch mua / bán, họ giám sát và quản lý hiệu suất của lưới điện. Khi một máy phát được kết nối, nó phù hợp với điện áp, tần số và pha tại điểm kết nối cục bộ. Sau đó, nó kết nối, nhưng không cung cấp điện ngay lập tức. Nó đàm phán giá cả, mức năng lượng và tốc độ tăng sức mạnh với ISO. Đó là sự hiểu biết của tôi về hoạt động hệ thống cơ bản.

Ngày trước (1979) ngay sau khi học đại học, tôi làm việc tại một nhà sản xuất máy phát điện ở Anh và trong phòng thí nghiệm (đây là thiết bị nhỏ hơn), họ đã sử dụng phương pháp đèn chéo để đơn giản hóa 'đo điện áp' mà những người khác đã đề cập.

Về cơ bản, họ đã kết nối L1 - L1 thông qua một đèn, cần phải tắt (0 volt / pha) trước khi đóng và đèn chéo L2 (gen) - L3 (lưới) trước tiên phải đi đến maximim. Khi đèn lệch pha được 'tắt', rơle kết nối / công tắc / công tắc có thể được ném.

Có nhiều câu chuyện về ngày tận thế khác nhau về những điều đã sai ở những nơi khác nhau mang tính giáo dục!