Làm thế nào nhiều nguồn điện được đồng bộ hóa trong một lưới sử dụng vòng phân phối?


7

Một lưới phân phối lớn có thể làm việc như thế này. Có một số trạm phát điện mỗi đầu ra 50 Hz AC. Mỗi trạm điện cung cấp năng lượng cho một trạm biến áp bên cạnh nó làm tăng điện áp và sau đó cung cấp năng lượng vào đường dây điện và đường dây điện đó đi đến một trạm biến áp gần với khách hàng. Thỏa thuận là khách hàng không thực sự muốn phụ thuộc vào một trạm duy nhất và đường dây điện duy nhất đó nên họ đã tạo ra một vòng phân phối - có một chuỗi các trạm điện áp cao được kết nối với nhau và mỗi trạm điện cung cấp năng lượng cho vòng đó - mỗi trạm trạm biến áp trong vòng được kết nối với hai người hàng xóm của nó và cũng với nhà máy điện. Thiết kế tiên tiến hơn là mỗi trạm điện được kết nối với hai trong số các trạm đó thông qua một đường dây điện riêng.

Bây giờ điện "di chuyển" với tốc độ ánh sáng cao nhưng vẫn hữu hạn và trong khoảng cách hàng chục và thậm chí hàng trăm km, sự chênh lệch pha giữa các nhà máy điện khác nhau sẽ là đáng chú ý và do sự lệch pha đó, các nhà máy điện khác nhau nên hủy bỏ một phần nhau ra ngoài.

Nếu một số trạm điện được kết nối với một điểm duy nhất thì chúng có thể được đồng bộ hóa một cách thích hợp nhưng trong thiết lập được mô tả thì không có một điểm nào - có nhiều trạm biến áp được ngăn cách bởi các đường dây dài tạo thành một vòng kín và do đó có vẻ như sẽ có một thứ gì đó bị tắt giai đoạn với một cái gì đó khác.

Làm thế nào là đồng bộ hóa có thể trong các điều kiện như vậy?


1
Nhiều thành phố có một vòng phân phối xung quanh khu vực tàu điện ngầm của họ. Nó cung cấp nhiều hơn một tuyến đường để cung cấp năng lượng, nó được gọi là "Vòng lặp". Đó là lý do tại sao nhiều trung tâm thành phố được gọi là "vòng lặp". Trạm biến áp tự động sửa pha. Nếu tụt lại, máy phát điện của nó chạy như một động cơ và rút điện, và cho phép tốc độ của nó tăng lên, đưa nó vào pha. Nếu dẫn đầu, máy phát điện của nó sẽ chậm tải, đưa nó vào pha. Khi ba đường dây điện bị xuống từ một cơn bão, các linemen kết nối một đường dây với đường dây có độ chênh lệch điện áp nhỏ nhất. Điều này có nghĩa không.
Tùy chọn

@Optionparty, Các trung tâm thành phố mà tôi biết gọi là "vòng lặp" hoặc một cái gì đó tương tự (Chicago, Washington DC) được gọi là do một tuyến giao thông ("El train" của Chicago, "Beltway" của DC), không phải là một vòng điện.
Photon

Có thể sử dụng bộ tăng áp Quadrature để điều chỉnh góc pha giữa các lưới.
jippie

Điện trong dây KHÔNG di chuyển theo tốc độ ánh sáng. Trong dây đồng, điện di chuyển với tốc độ bằng khoảng 1/2 tốc độ ánh sáng, theo hiểu biết của tôi) nhanh nhất có thể bằng điện.
Gewure

Câu trả lời:


7

Giả sử hệ thống vòng giả định của bạn có chu vi chính xác bằng 1/2 bước sóng.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Bây giờ, giả sử rằng bạn khởi động mỗi trình tạo bằng cách đồng bộ hóa nó với tần số cục bộ , đó là cách nó được thực hiện trong cuộc sống thực. (Trong những ngày thực sự cũ, sử dụng ba bóng đèn, trong những ngày xa xưa, sử dụng đồng bộ hóa; những ngày này sử dụng bộ đồng bộ hóa tự động.)

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Các mặt đồng hồ đại diện cho pha, như được đo theo tham chiếu toàn cầu (giả sử thời gian GPS.) Chúng tôi thực sự có một vấn đề. Ở bộ ngắt mở có độ lệch pha 180 độ, và đóng bộ ngắt cuối có khả năng làm cho thứ gì đó phát nổ.

Thủ thuật là các máy phát được bắt đầu đồng bộ hóa với tần số cục bộ là gì, nhưng một khi chúng đang chạy, chúng sẽ được điều chỉnh chậm để đồng bộ hóa với tham chiếu pha chung - nói thời gian GPS.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

Bây giờ bạn chỉ có chênh lệch pha 45 độ trên bộ ngắt mở, dễ quản lý hơn.

Trong thực tế, không có phần nào của hệ thống vành đai như thế này sẽ có bước sóng thứ tám dài (1000km?) Nên độ lệch pha sẽ nhỏ hơn 45 độ.


Trong thực tế, tôi chưa bao giờ nghe nói đây là một vấn đề. Có thể vì mạng thế giới thực không đủ dài; hoặc đồng bộ hóa pha GPS được thực hiện như trên; hoặc có thể do các mạng truyền dẫn không được xây dựng như các vòng, mà là các lưới được kết nối dày đặc hơn, nơi có nhiều liên kết ngắn giữa các nút, hoạt động để cân bằng tần số trong "vùng lân cận" của các trạm.


Để biết thêm chi tiết về rơle đồng bộ kiểm tra và đồng bộ hóa tự động, hãy xem §22.8 Các phép đo hệ thống điện - Bộ đồng bộ hóa trong sách Areva / Alstom / Schneider Hướng dẫn bảo vệ và tự động mạng , phiên bản 2011 (NPAG). Trang NPAG Alstom. NPAG 2011 trên Scribd.


Cập nhật: Trong khi dọn dẹp các tệp tham chiếu của mình, tôi đã tìm thấy một tài liệu Cơ bản và những tiến bộ trong Hệ thống đồng bộ hóa máy phát của Michael J. Thompson của SEL Inc, một nhà sản xuất thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống điện được đánh giá cao.

Tài liệu nói chung rất thú vị và cũng bao gồm một số hướng dẫn về dung sai điện áp, tần số, pha, khi đồng bộ hóa:

nhập mô tả hình ảnh ở đây


2

Đầu tiên, nếu bạn sắp có một chiếc nhẫn như vậy, bạn cần chắc chắn rằng nó có kích thước bằng toàn bộ số bước sóng. Làm xong việc đó, kích hoạt một trạm điện duy nhất và áp dụng nó vào vòng. Mỗi điểm phân phối sẽ có một tín hiệu ở một giai đoạn cụ thể.

Rõ ràng là bạn không cần phải đồng hành cùng hệ thống , chỉ cần điểm đính kèm của bạn với hệ thống. Đo pha cục bộ và khởi động máy phát cùng pha với đó.

Một phiên bản nhỏ hơn này áp dụng cho các bộ biến tần nối lưới được sử dụng với các tấm pin mặt trời. Họ cảm nhận được pha chính và áp dụng năng lượng bổ sung cho nó. Do đó, họ thường tắt khi ngắt kết nối với nguồn điện, để ngăn chặn sự cố khi cố gắng kết nối lại ở một pha khác.


Trong ví dụ của bạn, tất cả các điểm không có trạm phát điện được kết nối nhưng sẽ có hai đường đến trạm và chúng sẽ có các giai đoạn khác nhau, phải không?
sharptooth

Tại sao chúng sẽ là các giai đoạn khác nhau? (giả sử vòng là số nguyên bước sóng)
pjc50

Tôi hoàn toàn bỏ lỡ làm thế nào một phần của câu trả lời là quan trọng. Vâng, điều này có ý nghĩa. Và thật buồn cười cho quan điểm của giáo dân. "Johnny, chúng ta cần cắt nửa mét cáp này nếu không toàn bộ sẽ không hoạt động".
sharptooth

Bit dài hơn thế trong trường hợp này: một bước sóng ~ = 6000km (nguồn www.ukerc.ac.uk/support/tiki-doad_file.php?fileId=1055); nếu bạn đang sử dụng ba pha thì bạn có thể chọn 2000km gần nhất. Ngoài ra, nếu vòng của bạn nhỏ hơn 6000km thì độ lệch pha sẽ nhỏ và có thể được bù bằng hệ thống cuộn cảm / tụ điện (đôi khi được gọi là "lò phản ứng", một cách khó hiểu)
pjc50

2
Họ có nó ở bước sóng "xấp xỉ 0" (có thể là bất cứ thứ gì lên tới cả trăm km), tại thời điểm đó độ lệch pha đủ gần bằng không.
pjc50

1

Các nhà máy điện không cần phải được đồng bộ hóa chính xác với lưới điện - sự chênh lệch góc pha nhỏ có thể chấp nhận được và trên thực tế là cần thiết để đẩy điện vào lưới điện.

Dòng chảy của công suất thực phụ thuộc vào độ lệch pha giữa nguồn và đích. Xem https://en.wikipedia.org/wiki/Quadrature_booster

Dòng chảy của công suất phản kháng phụ thuộc vào chênh lệch điện áp giữa nguồn và đích. Xem https://en.wikipedia.org/wiki/Static_VAR_compensator

Một trong những lợi thế của hệ thống truyền tải HVDC là chúng loại bỏ mọi vấn đề ổn định gây ra bởi sự lệch pha giữa đầu nguồn và đầu đích.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.