Tinggal di Phase On The Grid

17

Saya telah menjadi EE selama lebih dari empat puluh tahun dan tidak pernah menemukan jawaban yang tepat untuk yang satu ini ....

Bagaimana stasiun-pembangkit listrik dan stasiun-stasiun switching transformator memastikan bahwa daya yang disuplai ke dalam jaringan berada dalam fase dengan daya yang ada pada saluran.

Saya tahu mereka SANGAT serius mengatur frekuensi saluran ke akurasi yang sangat baik. Namun, jelas, Anda tidak dapat menghubungkan saluran listrik ke saluran lain yang putus dari fase. Bahkan penyimpangan kecil mungkin akan menyebabkan pengaliran besar pada sistem dan menghasilkan bentuk gelombang AC yang agak aneh dan tidak sesuai spesifikasi.

OK saya bisa membayangkan solusi di pembangkit listrik yang menggunakan frekuensi garis target untuk menyinkronkan alternator sebelum membalik saklar mungkin. Namun, stasiun pemindahan 100 km jauhnya mungkin beralih ke jalur dari alternator berbeda yang lebih dekat atau lebih jauh dan akibatnya pada titik berbeda dalam siklus fase ...

Bagaimana mereka melakukan itu ...

Catatan nya TIDAK sama dengan "Bagaimana cara menyinkronkan generator di jaringan listrik?" Artikel itu hanya berkaitan dengan generator lokal dan tidak, dalam pikiran saya, sama dengan jaringan listrik utama dan switching transformator.

Trevor_G
sumber
Konsep bus tak terbatas. 1 generator tidak signifikan sehubungan dengan bus penuh. Fase pencocokan, tegangan dan kecepatan. Buat generator yang akan datang sedikit lebih cepat daripada bus, sehingga akan mengambil beban ketika online. Pelempar pemutus Generator akan motor menjadi sempurna dalam sinkronisasi. Semakin banyak generator tidak sinkron, semakin tinggi arus. Idealnya, kami tidak menginginkan arus. Setelah online, itu akan mengambil bagian dari bebannya. Itu menjadi bagian dari bus tanpa batas dan akan tetap disinkronkan.
StainlessSteelRat
1
Itu akan melayang, terutama jika Anda mematikan generator asli. Perusahaan listrik menyimpan 60 hz dengan sangat akurat, sehingga beberapa peraturan lain harus digunakan. Maksudku, seperti .. konvoi bergerak dengan kecepatan kapal paling lambat ...
Trevor_G
1
@ThePhoton, jenis duplikat, tetapi dalam skala yang jauh lebih besar. Dengan skala ekonomi dan kompromi yang berbeda. Menyetel generator bertenaga gas Anda di garasi ke grid agak berbeda dan sepele dibandingkan dengan menyinkronkan pembangkit listrik tenaga air 500km jauhnya.
Trevor_G
4
(perhatikan bahwa hampir semuanya mengasumsikan ketersediaan frekuensi grid untuk disinkronkan; mulai dari grid sepenuhnya turun disebut "awal hitam" dan agak lebih sulit. Istilah itu di mesin pencari akan memberi tahu Anda lebih banyak)
pjc50

Jawaban:

15

Sebelum menghubungkan generator ke grid, mereka memutarnya dengan kecepatan yang kurang lebih tepat. Kemudian mereka menghubungkan apa yang pada dasarnya voltmeter antara fase generator, dan fase garis yang sesuai. Mereka menyesuaikan drive generator sampai tegangan yang diamati adalah
a) perubahan sangat lambat (perbedaan frekuensi di bawah ambang batas tertentu) dan
b) turun di bawah ambang batas tegangan rendah (perbedaan fasa cukup dekat sehingga aliran daya yang dihasilkan ketika mereka melempar sakelar besar dapat diatur ).

Setelah generator terhubung ke jaringan, ia selalu tetap dalam fase. Jika tidak dikendarai secara mekanis, itu akan bertindak sebagai motor. Jumlah daya yang diambilnya atau diekspor ke jaringan dikontrol oleh seberapa sulitnya didorong secara mekanis.

Setiap generator terhubung ke bagian lokal dari grid, disinkronkan ke frekuensi lokalnya. Akan ada sedikit perbedaan fase antara generator dan jaringan lokal. Jika generator memasok daya ke jaringan, fase akan sedikit di muka. Semakin besar input daya ke generator, semakin besar perbedaan fasa, dan semakin besar pula daya yang diekspor ke jaringan.

'Aliran daya ini mengikuti perbedaan fase' meluas ke seluruh area grid. Jika ada beban besar di selatan, generator di selatan akan melambat pada awalnya, memperlambat fase mereka terhadap utara. Perbedaan fase ini akan membuat aliran daya dari utara ke selatan.

Di mana Anda memiliki jaringan nasional, manajemen berusaha sangat keras untuk tidak membiarkan bagian penting menjadi 'pulau' dari bagian lain. Begitu mereka terpisah dalam fase, mungkin perlu waktu lama sebelum mereka dapat disatukan kembali, karena pencocokan fase harus sangat akurat untuk menghindari aliran daya yang sangat besar pada saat koneksi.

Di mana dua grid yang dikontrol secara terpisah dihubungkan, katakanlah dengan kabel bawah laut Anglo-Perancis, itu dilakukan dengan DC. Mudah pada ujung penerima untuk menyinkronkan inverter ke kisi.

Menjaga grid dalam fase dengan rata-rata 50 siklus per detik selama satu hari, cukup dilakukan dengan memberi makan lebih banyak atau lebih sedikit daya, untuk mempercepat atau memperlambat frekuensi grid masing-masing, biasanya pada malam hari ketika ada sedikit lebih banyak kelonggaran dalam permintaan.

Neil_UK
sumber
1
Jadi Anda mengatakan mereka hanya menelan efek jarak yang dapat diabaikan sampai jarak terlalu jauh, pada titik mana mereka "meregenerasi" kekuatan? BTW: Saya lebih berpikir seperti benua AS / Kanada. Sulit untuk memahami konsep-konsep ini ketika pembangkit listrik berjarak 3.000 km.
Trevor_G
4
Benua AS memiliki jawaban berbeda; AS memiliki 5 kisi, bukan 1.
pjc50
3
@SimonB, saya tidak bisa membayangkan rotor seratus ton akan "Buk" bisa Anda? Mungkin Honda portabel Anda di garasi, tetapi bukan generator pembangkit listrik. Harus ada waktu pembunuhan yang terbatas.
Trevor_G
2
@ Trvor Idealnya, ketika Anda menyinkronkan generator baru, perbedaan frekuensi dan fase adalah nol, jadi tidak ada benturan, dan input daya mechnaical = kerugian tanpa beban, sehingga tidak ada perubahan daya jaringan. Toleransi pada 'nol perbedaan' memungkinkan sinkronisasi dilakukan secara praktis, ada sedikit 'lonjakan' karena generator diseret ke fase yang tepat.
Neil_UK
4
Menambahkan lebih banyak daya, pada frekuensi grid yang ada, berarti ada kelebihan input energi ke output energi. Energi berlebih itu disimpan sebagai energi kinetik di semua mesin yang berputar, yang berarti lebih cepat. Demikian pula, jika Anda mematikan turbin uap, kisi-kisi melambat. Jika satu bagian dari kisi-kisi digerakkan, dan bagian lain dimuat, maka Anda memiliki aliran daya yang sangat besar dari bagian sebelumnya ke bagian yang terakhir. Ini adalah bagaimana Anda mengontrol arah aliran daya pada pengumpan, mengubah input daya di berbagai titik di grid.
Neil_UK
15

Anda mengacaukan jumlah siklus yang akurat selama periode 24 jam dengan kontrol frekuensi sesaat yang sangat kaku. Bukan itu yang dilakukan di kebanyakan tempat.

Frekuensi dipertahankan pada sekitar frekuensi nominalnya dengan mencocokkan pembangkitan dengan memuat - sepanjang waktu pembebanan lebih besar dari pembangkitan, frekuensi akan (sangat) berangsur-angsur turun, dan sepanjang waktu pembebanan kurang dari pembangkitan frekuensi akan meningkat.

Kelambanan ini sangat besar dan, secara umum, baik beban maupun generasi berubah secara bertahap, jadi ada banyak waktu untuk melakukan penyesuaian pada generator (atau beban, tempat orang-orang telah membuat kontrak untuk mengendalikan muatan mereka dengan cara ini) untuk menjaga sistem tetap seimbang. Frekuensi dibiarkan melayang di antara berbagai batas (operasional dan peraturan).

Di Inggris setidaknya, jumlah siklus yang tepat per hari dipertahankan dengan melacak 'waktu nyata' dan 'waktu kisi', dan kisi-kisi berjalan sedikit cepat atau agak lambat untuk memastikan mereka tidak mendapatkan terlalu banyak berjauhan.

ada yang referensi frekuensi akurat digunakan dalam sistem kontrol grid - itulah apa yang mereka membandingkan dengan / pengukuran terhadap, tetapi grid itu sendiri tidak fase / frekuensi-terkunci kepada mereka dengan cara langsung.

Di bagian kiri bawah tampilan besar dalam gambar ini adalah grafik dengan jejak kuning vertikal yang bergelombang - itulah frekuensi grid Nasional UK untuk sementara waktu sebelum foto diambil - seperti yang Anda lihat itu tidak terkunci pada sesuatu dengan sangat ketat, meskipun grafik mungkin hanya sekitar ± 0,3 Hz.

masukkan deskripsi gambar di sini

pengguna141629
sumber
Informasi dan gambar keren terima kasih. Ya saya membaca di tempat lain total siklus per hari adalah ukuran aktual yang dikendalikan. Masih membuat saya bertanya-tanya mekanisme apa yang digunakan untuk mengubahnya menjadi diperhitungkan ...
Trevor_G
Atau apakah itu hanya kenop kontrol kotak lebar yang memberitahu semua orang untuk mempercepat generator sedikit dalam jumlah yang serempak ditoleransi.
Trevor_G
1
Atau apakah itu hanya tombol kontrol kotak lebar yang memberitahu semua orang untuk mempercepat generator sedikit dalam jumlah yang dapat ditoleransi - Ya
Neil_UK
Sebagai seorang insinyur dan musisi, ini menarik. Organ Hammond tua mengambil tuning mereka dari frekuensi listrik sesaat. 0.3Hz dalam 50Hz bekerja pada sekitar 1/10 dari semitone, yang terasa tidak selaras. Tetapi jika Anda maksud sumbu grafik adalah +/- 0,3 Hz maka jejaknya hanya sekitar +/- 0,1 Hz, yang sulit dideteksi.
Level River St
Urutkan: semua generator selalu bersamaan dengan grid pada titik koneksi mereka, tetapi setiap generator dapat memvariasikan output (I) saat ini dengan mengendalikan daya poros mekanis.
pjc50
8

Mereka menggunakan Sinkronisasi. Saya telah melihat ini dilakukan di ruang kontrol pembangkit listrik.

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

masukkan deskripsi gambar di sini

pengguna125718
sumber
Ini adalah jawaban yang benar IMO, tetapi hanya untuk generator kecil (<500 KW), dan pada batas daya kecil (<2 MW). Tapi ini merindukan penggunaan otomatisasi untuk mengelola tap switchers dan menutup kontaktor (Ini tidak dilakukan oleh mata manusia pada alternator besar) dan untuk menyeimbangkan tingkat grid (100 kV dan di atasnya) biasanya dilakukan dengan drive DC (Thyristors). Lihat artikel-artikel seperti ini: library.e.abb.com/public/793bfb6d691ddf0bc125781f0027d91f/...
Jack Creasey
4

Memiliki bagian-bagian dari sistem tenaga individu berjalan pada sudut fase yang berbeda dari bagian lain adalah rutin dan tidak dapat dihindari. Ini bukan masalah sampai perlu menghubungkan kembali komponen. Di Utilitas tempat saya bekerja, petugas layanan di situs akan menghubungkan meter fase ke masing-masing bagian. Karena perbedaan fase, meter fase akan berjalan seperti jam, menunjukkan perbedaan fase seketika. Orang yang melakukan koneksi (dengan menggunakan pemutus arus yang digerakkan secara listrik, biasanya) hanya akan mengatur waktu penutupan pemutus untuk instan ketika meter fase menunjukkan perbedaan fase nol. Karena titik nol ini terjadi setiap beberapa detik, tidak sulit untuk menangkapnya. Kami bahkan menggunakan ini dengan stasiun konverter Back-to-Back HVDC kami; itu bekerja dengan sangat baik.

Tom Johnson
sumber
3

20 tahun yang lalu, tepat setelah uni, saya bekerja di perusahaan yang melakukan ini.

Dulu ada segala macam sirkuit penyesuaian fase yang kompleks dengan elektronik analog yang kompleks. Sekarang ini bukan itu masalahnya.

Apa yang saat itu menjadi spesialisasi perusahaan saya adalah teknologi konversi AC / DC tegangan tinggi. Mereka membangun tautan lintas-saluran pertama, dan berbagai tautan HVDC mengelilingi dunia sejak saat itu. (Dalam jarak yang jauh kerugian pada kabel karena reaktansi sangat signifikan, sehingga DC memberikan transmisi yang lebih efisien.) Ketika DC kembali menjadi AC (dengan apa yang pada dasarnya merupakan daya yang sangat tinggi, inverter yang sangat halus) Anda dapat menyinkronkan pengaturan waktunya sehingga AC yang dihasilkan tepat dalam fase dengan jaringan lokal.

Karena ini menjadi lebih efisien dengan elektronik berdaya tinggi yang lebih baik, apa yang orang sadari adalah menjadi lebih efisien untuk mengkonversi dari DC ke AC dan kembali ke DC lagi daripada menggunakan metode alternatif apa pun. Hasilnya disebut "konverter back-to-back". Jika tautan lintas saluran memiliki mil kabel antara konverter AC-ke-DC dan DC-ke-AC, skema back-to-back hanya memiliki beberapa meter busbar yang sangat tebal.

Tentu saja konversi tidak 100% efisien, sehingga elektronik dipasang pada heatsink berpendingin air dan semuanya dipantau dengan cermat. Tapi itu cukup efisien sehingga kerugiannya dapat diterima dengan sempurna dalam pertukaran daya yang masuk ke jaringan secara sempurna dalam fase.

Graham
sumber
2

Di AS, grid dikelola oleh Independent System Operator (ISO). ISO agak seperti pasar saham. Mereka menegosiasikan berapa banyak daya yang dihasilkan setiap stasiun pembangkit ke jaringan listrik. Selain transaksi beli / jual, mereka memantau dan mengelola kinerja grid. Ketika generator terhubung, itu cocok dengan tegangan, frekuensi dan fase di titik koneksi lokal. Kemudian terhubung, tetapi tidak segera memasok daya. Ini menegosiasikan harga, level daya, dan laju peningkatan daya dengan ISO. Itulah pemahaman saya tentang operasi sistem dasar.

Charles Cowie
sumber
Itu dipahami, tetapi benar-benar tidak menjawab pertanyaan BAGAIMANA ... mereka cocok melakukannya.
Trevor_G
2
@ Trevor, masing-masing operator generator mencocokkannya dengan menekan generator mereka ke atas atau ke bawah untuk mencocokkannya sebelum menghubungkan ke jaringan. Untuk menjaga frekuensi pada 60.000 Hz (atau 50.000) beberapa operator menyesuaikan throttle mereka dalam kerja sama untuk mempertahankan frekuensi.
The Photon
4
Ada alasan mengapa hidro lebih disukai untuk muatan tetap besar dan batu bara dan gas digunakan untuk menjaga semuanya tetap sinkron di bawah beban variabel. Untuk hidro, pembatasan mungkin berarti membatasi aliran air.
The Photon
1
@ThePhoton Banyak pembangkit listrik tenaga air dapat menyesuaikan sudut bilah pada turbin (sangat sedikit) ketika mereka perlu melakukan penyesuaian kecil. Atau punya katup bypass yang mengalihkan sedikit air (yang menurut saya mirip dengan apa yang dilakukan batu bara dan gas, kecuali dengan bypass uap?)
mbrig
1

Kembali pada hari (1979) tepat setelah universitas saya bekerja di generator generator UK, dan di lab uji (ini untuk peralatan yang lebih kecil) mereka menggunakan metode lampu silang untuk menyederhanakan 'pengukuran tegangan' yang orang lain sebutkan.

Pada dasarnya mereka menghubungkan L1-L1 melalui lampu, yang harus padam (nol volt / fase) sebelum penutupan, dan lampu silang L2 (gen) - L3 (kisi) yang harus pergi ke maximim terlebih dahulu. Setelah lampu beda fasa 'padam' relay koneksi / kontaktor / sakelar dapat dilemparkan.

Ada berbagai kisah apokrif tentang hal-hal yang salah di berbagai tempat yang mendidik!

Philip Oakley
sumber