Sincronizarea și sincronizarea echipamentelor

înspăimântător

Capacitatea solară

Capacitatea vântului

Steaua solară

Parcul Eolian Mojave

Depozitare pompată Luddington

(Northwest Michigan) Șase turbine pot funcționa ca pompe sau generatoare. Odată ce actualizările sunt finalizate, capacitatea generatorului este aproape de 2.300 MW.

Parcul Eolian Highland

Are 218 turbine eoliene de 2,3 MW (502 MW în total). Este situat în colțul de nord-vest al Iowa și se află în zona MEC LBA (Local Balancing Authority).

Mackinac HVDC

Acest convertor HVDC cu tensiune de 200 MW conectează peninsulele superioare și inferioare din Michigan.

Webinarii programate

Faceți clic pe seminarii web programate pentru o listă de seminarii web programate.

Tutori de putere

Nou tutorial despre impactul pozițiilor de transformare la atingerea fluxului MW & MVar. Faceți clic pe fila Power Tutors din meniul principal pentru acest și alți Power Tutors.

Favoritele lui Mike

Faceți clic pe Favoritele lui Mike pentru o listă de subiecte interesante.

1. Sincronizarea și sincronizarea echipamentelor

În 1.1 Teoria sincronizării

Când închideți un întrerupător între două părți energizate ale sistemului de alimentare, este crucial să se potrivească tensiunile de pe ambele părți ale întrerupătorului înainte de închidere. Dacă acest proces de potrivire sau „sincronizare” nu se face corect, va rezulta o perturbare a sistemului de alimentare și echipamentele (inclusiv generatoarele) pot fi deteriorate. Pentru a sincroniza corect, trebuie monitorizate îndeaproape trei aspecte diferite ale tensiunii în întrerupător. Cele trei aspecte ale tensiunii se numesc variabile de sincronizare și sunt:

  1. 1. Mărimile tensiunii
  2. 2. Frecvența tensiunilor
  3. 3. Diferența de unghi de fază între tensiuni

1.1.1 Variabila de sincronizare a magnitudinii tensiunii

Dacă magnitudinile de tensiune nu sunt potrivite îndeaproape, va apărea o creștere bruscă a debitului Mvar peste întrerupător când acesta este închis. De exemplu, dacă un întrerupător de 345 kV ar fi închis cu o diferență de tensiune de 20 kV pe întrerupătorul de circuit deschis, un debit Mvar mare ar apărea brusc la închidere. Diferențele admise de magnitudine de tensiune între întrerupătorul cu circuit deschis sunt specifice sistemului. Cu toate acestea, pentru orientări generale, este puțin probabil ca o diferență de câteva procente să provoace vreo problemă gravă.

1.1.2 Variabila de sincronizare a frecvenței

Dacă frecvențele de pe ambele părți ale întrerupătorului automat nu sunt potrivite înainte de închidere, va apărea o schimbare bruscă a debitului MW pe întrerupător, deoarece acesta este închis. Schimbarea bruscă a debitului MW este ca răspuns la diferența de frecvență inițială, deoarece sistemul încearcă să stabilească o frecvență comună odată ce întrerupătorul este închis. Diferența de frecvență admisibilă este din nou specifică sistemului. Cu toate acestea, o linie directoare generală ar fi aceea de a avea frecvențe la 0,1 Hz unul față de celălalt înainte de închidere.

1.1.3 Variabila de sincronizare a unghiului de fază

A treia variabilă de sincronizare - și probabil cea mai importantă dintre cele trei - este diferența de unghi de fază de tensiune. Dacă diferența de fază dintre tensiunile de pe ambele părți ale întrerupătorului deschis nu este redusă la o valoare mică, o creștere mare a debitului MW va apărea brusc odată ce întrerupătorul este închis. Diferența de unghi de fază a tensiunii este diferența dintre trecerea zero a tensiunilor de pe ambele părți ale întrerupătorului deschis. În mod ideal, unghiul de fază al tensiunii ar trebui să fie cât mai aproape de zero grade înainte de a închide întrerupătorul.

1.2 Exemple de sincronizare

Importanța sincronizării nu poate fi exagerată. Toți operatorii de sistem ar trebui să înțeleagă teoria și practica sincronizării. Dacă două sisteme de alimentare sunt sincronizate printr-un întrerupător de circuit deschis, iar procesul de sincronizare nu este realizat corect, generatoarele pot fi grav avariate. Urmează două scenarii pentru sincronizare pentru a descrie în continuare procesul de sincronizare.

1.2.1 Scenariul nr. 1: Sincronizarea a două insule

Primul scenariu presupune că cele două insule sunt pe cale să fie conectate împreună folosind întrerupătorul automat, așa cum este ilustrat în Figura 1. Cele două insule, deoarece sunt sisteme electrice independente, vor avea frecvențe diferite, astfel încât toate cele trei variabile de sincronizare trebuie monitorizate pentru a vă asigura că se află în limite acceptabile înainte de închiderea întrerupătorului deschis.

Operatorii de sistem pentru cele două insule vor trebui probabil să regleze nivelurile de ieșire MW ale generatorului (sau să regleze mărimile de sarcină ale insulei) într-una sau ambele insule pentru a realiza ajustarea dorită în frecvențe și unghiuri de fază. Echipamentele de control al tensiunii (reactoare, condensatoare etc.) pot fi, de asemenea, utilizate, după cum este necesar, pentru a modifica magnitudinile de tensiune la niveluri acceptabile.

figura 1

Sincronizarea a două insule

1.2.2 Scenariul 2: Stabilirea celei de-a doua egalități

Odată ce prima linie de transmisie este închisă interconectând cele două insule, frecvența va fi aceeași în cele două zone. Prin urmare, una dintre cele trei variabile de sincronizare (frecvența) nu mai este un factor. Cu toate acestea, așa cum este ilustrat în Figura 2, celelalte două variabile de sincronizare trebuie să fie în continuare monitorizate. Echipamentul de generare și/sau control al tensiunii poate fi utilizat pentru a asigura diferențele dintre unghiul de fază și magnitudinea tensiunii în limite acceptabile înainte de închiderea celui de-al doilea întrerupător. Acest proces ar trebui să fie mai ușor decât închiderea primei linii de transmisie (scenariul nr. 1), deoarece frecvența nu mai este un factor.

Figura 2

Stabilirea celei de-a doua legături de transmisie

În 1.3 Sincronizarea echipamentelor

Un sincroscop este un simplu echipament care este utilizat pentru a monitoriza cele trei variabile de sincronizare. Un sincroscop de bază (ilustrat în Figura 3) introduce forme de undă de tensiune de pe cele două părți ale întrerupătorului deschis. Dacă formele de undă de tensiune sunt la aceeași frecvență, sincroscopul nu se rotește. Dacă formele de undă de tensiune sunt la o frecvență diferită, sincroscopul se rotește proporțional cu diferența de frecvență. Acul sincroscopului indică întotdeauna diferența de unghi de fază de tensiune.

Un sincroscop este un dispozitiv manual prin care un operator trebuie să urmărească „obiectivul” pentru a se asigura că închide întrerupătorul la momentul corect. Sincroscopul este montat în mod normal deasupra nivelului ochilor pe un „panou de sincronizare”. Panoul de sincronizare conține, de asemenea, doi voltmetri, astfel încât mărimile tensiunii să poată fi comparate simultan.

Sincroscopul din Figura 3 reflectă o ușoară nepotrivire cu magnitudinea tensiunii și un sincroscop staționar cu un unghi de fază de aproximativ 35V °. Faptul că acul sincroscopului nu se rotește indică faptul că frecvența este aceeași de ambele părți ale întrerupătorului

Figura 3

Sincroscop într-un panou de sincronizare

În 1.3.2 Relee de verificare sincronizată

Un releu de sincronizare sau sincronizare determină electric dacă diferența de mărime a tensiunii, frecvență și unghiul de fază se încadrează în limitele admise. Limitele permise vor varia în funcție de locația de pe sistemul de alimentare. De obicei, cu cât este mai departe de generare și încărcare, cu atât diferența de unghi de fază poate fi tolerată. Releele de verificare sincronizată de obicei nu oferă indicații despre magnitudinea tensiunii, frecvența sau unghiul de fază. Un releu de sincronizare decide intern dacă sunt îndeplinite condițiile sale de închidere. Releul de sincronizare va permite sau va împiedica închiderea în funcție de setările sale. Un releu tipic de verificare a sincronizării poate permite închiderea dacă unghiul de tensiune de pe întrerupător este mai mic de 30V °.

1.3.3 Aplicarea echipamentelor de sincronizare

La centralele electrice, sincroscoapele sunt instalate în mod curent pentru a permite închiderea manuală a întrerupătorului. În plus, releele de verificare a sincronizării pot fi utilizate pentru a „supraveghea” închiderea întrerupătorului și pentru a împiedica operatorul distras sau neexperimentat să inițieze o închidere proastă.

Centralele moderne utilizează de obicei sincronizatoare automate. Sincronizatoarele automate trimit impulsuri către excitatorul și regulatorul generatorului pentru a modifica tensiunea și frecvența unității. Sincronizatorul va închide automat întrerupătorul atunci când se află într-o fereastră admisibilă.

Substațiile din sistemul de transmisie au în mod tradițional sincroscoape instalate. Cu toate acestea, câteva stații sunt acum echipate datorită disponibilității unor sisteme SCADA puternice. Datorită acestei dezvoltări, stațiile mai noi pot avea sau nu un panou de sincronizare, în funcție de procedurile companiei de transport. Deoarece majoritatea operațiunilor întrerupătorului se efectuează de la distanță, companiile de transport se bazează adesea pe relee de verificare sincronizată pentru a supraveghea închiderea întrerupătoarelor.

Figura 4 ilustrează un posibil sistem de sincronizare pentru întrerupătoarele de stații. Rețineți utilizarea unui domeniu de sincronizare și a unui releu de sincronizare. Contactele electrice pot fi deschise sau închise pentru a rearanja sistemul de sincronizare după cum doriți.

Figura 4

Sistem de sincronizare pentru un Substation Breaker