En los Estados Unidos, la red transmite potencia a / alrededor de 60Hz. ¿Qué tan grande es la desviación de frecuencia que puede manejar la red antes de que los relés disparen y causen un apagón?

Respuesta corta: el rango generalmente se mantiene dentro de ± 0.5%, por lo que es de 59.7Hz a 60.3Hz para una red de 60Hz.

Respuesta larga: La frecuencia está bien regulada porque así se controla la carga general en la red. Si hay una fuga hacia frecuencias más bajas, eso generalmente significa que hay un cortocircuito cerca de una estación de energía principal o hub. Así que eso se retirará pronto. Luego, usualmente hay un desplazamiento hacia frecuencias más altas debido a la caída de la carga. Entonces las cosas se escalan muy rápidamente si la red tiene muchas estaciones de potencia de gigavatios. Y no quieres eso.

Por el contrario, en las redes débiles, la frecuencia puede oscilar mucho más. Los países de Europa del Este típicamente permitían 47Hz a 53Hz. Eso es aceptable si solo hay unas pocas centrales eléctricas y unos pocos grandes consumidores. Lo mismo para los generadores de emergencia y las redes aisladas en las islas.

Lo que limita la frecuencia a la baja es la conversión de potencia en transformadores y motores de CA. Cuanto más baja es la frecuencia, más baja debe ser la tensión primaria para no sobreexcitar las partes de hierro por los campos magnéticos. Por lo tanto, una caída de frecuencia sustancial debe ir acompañada de una caída de voltaje, y eso es lo que se hace en redes débiles para permitir frecuencias más bajas.

Alguien con una mejor comprensión del control de cuadrícula me puede corregir, pero puede ayudar a considerar esto desde otro ángulo: ¿qué causa la caída de la frecuencia?

La respuesta, en general, es que la demanda de energía está excediendo la capacidad del generador combinado. Esto significa que se está extrayendo corriente excesiva. Dado que la generación se distribuye alrededor de la red, es probable que un generador en algún lugar tenga una carga local alta que exceda la configuración de disparo del interruptor, especialmente si se trata de un generador pequeño. Una vez que los viajes, los otros intentan asumir la carga y puede ocurrir una cascada de viajes.

Si la eliminación de la carga se realiza antes de que ocurran los viajes, obviamente la demanda se reducirá y la frecuencia se puede mantener con los límites de frecuencia aceptables.

Por lo general, se permite que la frecuencia disminuya un poco durante la demanda máxima y luego se ejecute un poco más alto que la nominal durante el pico de desconexión para mantener los ciclos diarios por día correctos, de modo que los relojes síncronos se mantengan dentro de un minuto o más del tiempo correcto entre muchos muchos años.