題:
在電網上保持同步
Trevor_G
2017-03-09 22:12:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

我從事電子工程已有40多年了,但從未找到正確的答案……。

電站和變電站如何確保它們饋入電網的電力與線路上的現有電力同相。

我知道他們非常認真地將線路頻率設置為非常好的精度。但是,顯然,您無法將電源線連接到異相180度的另一條線。即使是很小的偏差,也可能會導致系統耗費大量電量,並生成相當奇怪且超出規格的交流波形。

好的,我可以想像在電站中使用目標線頻率來使交流發電機同步的解決方案,然後再翻轉開關。但是,相距100公里的那個交換站可能會從距離更近或更遠的另一台交流發電機切換到一條線路,並因此在相位週期的另一點...

他們如何做到的...

請注意,他與“如何在電網上同步發電機?”並不相同。在我看來,該文章僅適用於本地發電機,與主要內容不同。電網和變壓器的切換。

無限總線的概念。1個發電機對於整個總線而言微不足道。匹配相位,電壓和速度。使即將到來的發電機比總線快一點,因此它將在在線時承擔負載。投擲斷路器。發電機將使電機完美同步。發電機越不同步,電流越大。理想情況下,我們不想要任何電流。一旦聯機,它將承擔它的負載份額。它成為無限總線的一部分,並將保持同步。
因此,您是說它是自我調節的,並且在同步時可能會對電網造成短暫干擾,這被認為是可以接受的?
對。在線上會有小故障。它可以與總線完美同步地運轉。
那麼主頻率在哪里以及如何產生?
沒有主人。全部為60.00Hz(或50.00Hz)。考慮一艘有3到5台發電機的船。第一是主人。2nd以任何頻率同步到1st。他們將完美同步或斷路器跳閘。第三同步到兩者。等等。對於具有100台發電機的無限公交車來說,也是一樣。沒有主人。
但這會漂移,特別是如果您關閉原始發電機。電力公司非常準確地保持60hz,因此必須使用其他規定。我的意思是,就像護衛艦以最慢的船速移動...
[如何在電網上同步發電機?](http://electronics.stackexchange.com/questions/197395/how-to-synchronize-a-generator-on-the-electrical-grid)的可能重複項
是的,沒有。在船舶上,如果啟動大負載,則柴油發動機加速以吸收負載時電壓會下降。當負載關閉時,電壓將過衝,但是自動穩壓器將變化以將電壓和頻率保持在目標水平。在陸地上,一旦與無限總線同步,任何試圖改變的發電機都會跳閘。1個發電機可以更勝一籌。
@ThePhoton,有點重複,但是規模更大。具有不同的規模經濟和折中方案。與同步500公里以外的水力發電站相比,將車庫中的天然氣發電機調整到電網有點不同且瑣碎。
@Trevor,閱讀了李昂的回答。他回答了你的問題。
雖然仍然沒有解釋主時鐘的@StainlessSteelRat。它很容易在55hz處穩定。但這不是您可以保證每天有多個循環,加上或減去一兩個。
另請參見http://www2.nationalgrid.com/cn/services/balancing-services/frequency-response/
(請注意,幾乎所有內容都假設要同步到電網頻率;從完全向下的電網開始稱為“黑啟動”,並且難度更大。搜索引擎中的術語會告訴您更多信息)
我會按照光子的建議閱讀Li-Aung的回答。還有更多活動,但請選擇您的水力發電大壩。它們具有固定高度的水,該水以固定的速率通過壓力管落到渦輪上,渦輪以固定的速率旋轉發電機,從而產生60.00Hz的輸出。每個發生器都設計為以60.00Hz運行。沒有發電機能比總線快或慢。如果嘗試(水變慢或停止運轉),它將被迫作為電動機運行。高電流將流過,而反向電流斷路器會將其從總線上跳閘。
是的,正如我在問題中所說的,@StainlessSteelRat,,我可以理解如何在發電站進行調節和迴轉,它距離那裡有300公里的路程,這引發了問題。
儘管看起來好像有人在扔開關,但這裡有同步過程的視頻:https://www.youtube.com/watch?v=Zw39gxIqfVU(大約2:30的1分鐘解釋)
-1
七 答案:
Neil_UK
2017-03-09 22:17:12 UTC
view on stackexchange narkive permalink

在將發電機連接到電網之前,他們將其旋轉至或多或少正確的速度。然後,他們將基本上是電壓表的東西鉤在發電機相位和相應的線路相位之間。它們會調節發電機驅動,直到觀察到的電壓為
a)變化非常緩慢(頻率差低於某個閾值),並且
b)降至某個低電壓閾值以下(相差足夠近,因此當他們投下大開關時產生的功率流是可控的)。

一旦發電機連接到電網,它就始終保持同相。如果沒有機械驅動,它將充當電動機。它從電網汲取或輸出到電網的功率取決於其機械驅動的強度。

每個發電機都連接到電網的本地部分,並同步到其本地頻率。發電機和本地電網之間將存在微小的相位差。如果發電機正在為電網供電,則其相位將提前一點。輸入到發電機的功率越大,相位差就越大,輸出到電網的功率就越大。

這種“功率流跟隨相位差”擴展到電網的整個區域。如果南部的負載很大,則南部的發電機最初將放慢速度,從而相對於北部延遲相位。這種相位差將產生從北向南的潮流。

在擁有全國性網格的地方,管理層非常努力地工作,從不讓任何重要部分與另一部分“孤島”。它們的相位一旦分開,可能需要很長時間才能再次結合在一起,因為相位匹配將需要非常精確,以避免連接時產生巨大的功率流。

在要連接兩個單獨控制的電網的地方(例如,通過英法海底電纜),這是通過DC完成的。在接收端很容易將逆變器與電網同步。

在一天的過程中,以平均每秒50個週期的速度保持電網同相,只需輸入或多或少的功率來分別加快或降低電網頻率即可,通常是在晚上,需求更加寬鬆。

因此,您說的是,它們只會吞噬任何微不足道的距離效果,直到距離太大為止,此時它們會“再生”能量?順便說一句:我更像美國/加拿大大陸。當發電廠相距3,000公里時,很難掌握這些概念。
不,相位在“局部”匹配-因此,如果從太空看,兩個發生器可能不在同相狀態。
美國大陸有不同的答案。美國有5個網格,而不是1個。
不,這與管理有關。英語-法語是兩個永遠不會協調的網格。如果網格覆蓋了整個大陸(例如美國),如果允許它“失去中間”,然後在外部進行切割,則沿邊界的相移可能足夠大,從而引起問題。這是導致大約十年前在那裡發生的整個非洲大範圍停電的原因。
是的,但是網格與容錯更多的是同步而不是同步。1個網格不會消除所有故障。但是所有這些都可以同步到相同的頻率。
它們同步到無限總線,但它們提供的電源將是本地的。電子是惰性的。正如pc50所說,從空間上看,兩個發電機彼此之間的距離極遠,它們的相位會略有不同。
因此,基本上,我所聽到的是,當您接通發電機時,發電機會發出嘶嘶聲和mo吟聲,並且在轉換過程中會“忍受”停電和斷電,這是營業成本。接通電源時,在“控制器”將開關撥動之前,必須保持一定的公差。
發電機不會“抱怨”,它們在最初連接時處於空載狀態。它們只有在可以忍受功率並且電網需要功率的情況下才增加功率。
@CharlesCowie,(如果已“連接”),是否正在供電或正在消耗電源,或者根本就沒有連接。如何同時連接和隔離。
@Trevor同步新的發電機時,不應斷電。該發電機與電網的其餘部分同相時,可能會有一點重擊。此後,它將*自動*保持鎖定到其餘網格的頻率。
@SimonB,我無法想像一百噸的轉子會“重擊”嗎?也許您的本田車可以在車庫中攜帶,但不可以用於發電站。轉換時間必須是有限的。
-1
任何...有趣的東西...謝謝大家的反饋。
與您的ADD Neil混淆,增加功率如何改變頻率。僅在59.5HZ處增加功率就不會增加計數。您將需要強制將整個網格提高到60.5左右。
我們不要抱怨或抱怨。我們正在談論20MW發電機。他們不喜歡那樣。但是,無論每個單獨的發電機與無限母線匹配的距離有多近,它們都將被迫在電壓和頻率方面實現完美的同步。他們將充當馬達。目標是最大程度地減少這種驅動。
在電網的現有頻率上增加功率,意味著能量輸入到能量輸出中的能量過多。多餘的能量作為動能存儲在所有旋轉機械中,這意味著它運行得更快。同樣,如果關閉蒸汽輪機,則電網速度會降低。如果驅動了電網的一部分,而又加載了另一部分,那麼從前一部分到後一部分的功率就很大。通過這種方法,可以控制饋線上的功率流方向,更改電網上各個點的功率輸入。
根據您的計算方式,@pjc50好像有3或8/9 [美國大陸上的網格](https://en.wikipedia.org/wiki/Continental_U.S._power_transmission_grid)
@Trevor:也許您是從純粹的電氣術語出發,而頻率是一個獨立變量。相反,我們擁有的是一個大磁鐵在線圈內部旋轉-頻率是磁鐵旋轉的速度。電力負載(人們一次使用多少功率)表現為在旋轉的磁鐵上的阻力-導致其減速
@Trevor電動機(和發電機,是同一個東西)試圖將自己鎖定在電網頻率和相位上。原動機試圖使發電機旋轉得越來越快,唯一阻止它的是電網上所有其他發電機和電動機。如果沒有足夠的負載,發電機將*旋轉得越來越快。這可以通過為原動機提供更少的燃油/風/等來補償。
user141629
2017-03-09 23:21:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

您將24小時周期內準確的周期數與非常嚴格的瞬時頻率控制相混淆。在大多數地方並不是這樣。

通過使發電與負荷匹配,將頻率保持在其額定頻率左右-在負荷大於發電的所有時間中,頻率將(非常)逐漸下降,所有當負載小於發電量時,頻率將增加。

慣性是巨大的,通常,負載和發電都相當緩慢地變化,因此有很多時間來調整髮電機(或負載,人們已經收縮以這種方式控制負載),以保持系統均衡。允許頻率在各種限制(操作和監管)之間漂移。

至少在英國,通過跟踪“實時”和“網格時間”來維持每天正確的循環次數,並且網格運行得有點快或有點慢以確保它們不會不要分開太遠。

在電網控制系統中使用了 個精確的頻率參考-這是它們與之比較/測量的參考,但是電網本身在任何情況下都沒有相位/頻率鎖定直接方式。

此圖像中大屏幕的左下方是一個帶有垂直擺動的黃色軌蹟的圖形-這是拍照前一段時間內英國國家電網的頻率-如您所見,它並未鎖定任何東西非常緊密,儘管該圖可能僅為±0.3 Hz。

enter image description here

很酷的信息和圖片,謝謝。是的,我在其他地方閱讀過,每天的總週期是受控的實際度量。仍然讓我想知道使用什麼機制將其調整為計數...
還是僅僅是一個網格寬的控制旋鈕,告訴每個人以可容忍的一致程度加快發電機的速度。
*或者僅僅是一個網格寬的控制旋鈕,告訴所有人以可容忍的一致程度稍微加快發電機的速度*-是
作為工程師和音樂家,這很有趣。舊的Hammond器官的調音來自(瞬時)電源頻率。50Hz中的0.3Hz約為半音的1/10,這顯然不合時宜。但是,如果您表示圖表的軸為+/- 0.3 Hz,則軌跡僅約為+/- 0.1 Hz,很難檢測到。
排序:所有發電機在連接點處始終與電網保持一致,但是任何單個發電機都可以通過控制機械軸功率來改變其電流(I)輸出。
@LevelRiverSt如果放大並斜視,則可以閱讀圖表上的標籤;跡線確實覆蓋了+/- 0.1 Hz的範圍。
@LevelRiverSt的一項小研究表明,國家電網有法律要求保持在1%(+/- 0.5 Hz)以內,但是作為常規做法,目標是+/- 0.2 Hz。歐洲大陸網格(ENTSO-E)也具有+/- 0.2 Hz標準。美國的限制更為嚴格,NERC的“觸發”限制為60 Hz的0.05 Hz(東部區域)和0.144 Hz(西部區域)的偏差,0.092 Hz(東部)的“緊急”限制為0.2 Hz(西方)。頻率在時間的99%以上的0.05 Hz之內。不到2美分。
user125718
2017-03-15 19:17:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

他們使用同步鏡。我已經在電廠控制室看到了這一點。

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

enter image description here

這是IMO的正確答案,但僅適用於小型發電機(<500 KW)和小功率限制(<2 MW)。但這錯過了使用自動化來管理抽頭開關和閉合接觸器的操作(這不是人眼對大型交流發電機所做的),對於電網水平平衡(100 kV及以上),通常使用直流驅動器(晶閘管)來完成。看到類似這樣的文章:https://library.e.abb.com/public/793bfb6d691ddf0bc125781f0027d91f/A02-0223%20E%20LR.pdf
Tom Johnson
2017-03-15 01:08:13 UTC
view on stackexchange narkive permalink

使單個電力系統的各個部分與其他部分以不同的相位角運行是常規且不可避免的。在必須重新連接零件之前,這不是問題。在我工作的公用事業公司,現場的服務人員會將相位計連接到每個零件。由於相位差,相位計將像時鐘一樣運行,指示瞬時相位差。進行連接的人員(通常是通過電動斷路器)可以簡單地對斷路器閉合計時,直到相位計顯示出零相位差。由於此零點每隔幾秒鐘發生一次,因此捕獲它並不困難。我們甚至將此用於我們的HVDC背靠背換流站;它非常非常好。

Graham
2017-03-10 17:22:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

20年前,就在uni之後,我曾在一家公司工作過。

過去曾經有各種各樣帶有復雜模擬電子設備的複雜相位調節電路。如今通常情況並非如此。

當時我的公司專門研究高壓AC / DC轉換技術。他們建立了第一個跨通道鏈路,從那時起,各種HVDC鏈路遍布全球。 (在很長的距離上,由於電抗造成的電纜損耗非常大,因此DC可以提供更有效的傳輸。)當DC重新變成AC(本質上是非常高功率,非常平滑的逆變器)時,您可以同步時間,以便最終生成的交流電與本地電網完全同相。

隨著更好的大功率電子設備效率的提高,人們意識到與使用任何其他方法相比,從直流轉換為交流然後再次轉換為直流的效率更高。結果稱為“背對背轉換器”。如果跨通道鏈路的交流到直流和直流到交流轉換器之間要有數英里的電纜,那麼背靠背方案的母線只有幾英尺厚。

當然,轉換不是100%有效的,因此電子設備安裝在水冷散熱器上,整個過程都經過了仔細的監控。但是它的效率足以使損耗完全可以接受,以換取完全同相進入電網的電能。

Charles Cowie
2017-03-09 22:59:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

在美國,網格由獨立系統運營商(ISO)管理。ISO有點像股票市場。他們協商每個發電站提供給電網的電量。除了買賣交易,他們還監視和管理網格的性能。連接發電機後,它與本地連接點處的電壓,頻率和相位匹配。然後連接,但不立即供電。它與ISO協商價格,功率級別和功率增加率。這就是我對基本系統操作的理解。

這是可以理解的,但實際上並不能回答HOW的問題……他們確實做到了。
每個@Trevor,的每個發電機運營商都可以通過在連接到電網之前向上或向下調節發電機的功率來匹配它。為了將頻率保持在60.000 Hz(或50.000),一些操作員會共同調整其油門以維持頻率。
“方法”是http://electronics.stackexchange.com/questions/197395/how-to-synchronize-a-generator-on-the-electrical-grid
感謝@ThePhoton,,我可以想像一下用蒸汽驅動的節流閥,想知道它們如何“節拍”精密的水力發電機嗎?所有這些涉及的群眾和慣性都是令人難以置信的。我認為這是一門被低估的科學。
有一個原因為什麼在較大的穩定負荷下首選水力發電,而在可變負荷下使用煤和天然氣使事物保持同步。對於水力發電,節流可能意味著以某種方式限制水的流入。
@ThePhoton許多水力發電廠在需要進行小的調整時,都可以調整渦輪葉片的角度(非常小)。或者有一個旁通閥可以轉移少量的水(我認為這與煤炭和天然氣的功能非常相似,除了蒸汽旁通?)
Philip Oakley
2017-05-12 21:28:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

回到大學的那一天(1979年),我在一家英國發電機製造商工作,在測試實驗室(這是針對較小的設備),他們使用交叉照明方法簡化了其他人提到的“電壓測量”

基本上,他們通過關閉前需要熄滅(零伏/同相)的燈和必須先最大化的交叉燈L2(發電)-L3(電網)連接L1-L1。一旦相位差燈“熄滅”,就可以拋出連接繼電器/接觸器/開關。

關於各地在教育方面出了問題的事情,有各種各樣的偽經故事!



該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
Loading...