¿Cómo sincronizar un generador en la red eléctrica?

Comenzaré con esta respuesta diciendo que, en este momento, no tengo experiencia práctica con la generación de energía . Los siguientes comentarios son de historias que he escuchado y documentos que he leído. No debe confiar en ninguna de esta información mientras realiza un trabajo serio de ingeniería .

Con ese descargo de responsabilidad fuera del camino ...

La respuesta de "cómo sincronizar una unidad con otra unidad o con la cuadrícula" depende del tamaño y tipo de la unidad.

No especificaste nada sobre el tipo o tamaño de las unidades que estás interesado en sincronizar. Tampoco mencionó los aspectos que deseaba explicar (¿el hardware? ¿Los algoritmos de control? ¿Los requisitos reglamentarios?) Por lo tanto, ofreceré una descripción general de alto nivel muy general, con algunas otras cosas para el interés general.

La Guía del usuario para la conexión de generadores de hasta a 10 MW a la distribución SWIN de Western Power El sistema cumple con algunos de los requisitos para conectar pequeños generadores (hasta 10 MW) a la red interconectada sudoeste (australiana). No habla mucho sobre la sincronización, pero sí habla sobre los esquemas de protección y control requeridos.

Unidades pequeñas < 1 MW

Para generadores diésel pequeños de tipo doméstico o comercial, estos generalmente se instalan con un interruptor de transferencia. El interruptor de transferencia está interbloqueado para garantizar que el generador no pueda ser paralelo a la red.

Para los inversores solares, que funcionan en paralelo con la red, estos deben instalarse con detección de pérdida de la red. Esto evita que el inversor solar vuelva a alimentar energía a una red muerta, lo que pondría en peligro a las personas que intentan arreglar la red.

Unidades medianas - 1 MW - 10 MW

La sincronización se realiza mediante un sincronizador automático. Esto analiza la diferencia de voltaje y fase entre la unidad y la red. Envía señales de control que varían la velocidad, el ángulo de fase y el voltaje de la unidad hasta que se sincronizan.

La velocidad y el ángulo de fase se varían controlando el acelerador de la unidad (a.k.a. 'gobernador', 'controlador automático del generador'). La tensión se ajusta al controlar el regulador automático de voltaje (AVR) de la unidad.

Por separado, se utiliza un relé de verificación de sincronización (ANSI 25). El relé de verificación de sincronización impide que la unidad se cierre fuera de sincronización.

Cerrar la sincronización provoca una fuerte tensión eléctrica y mecánica y debe evitarse. Por lo tanto, la función de comprobación de sincronización está diseñada para ser una función de protección de "alta confiabilidad" con la menor cantidad posible de "partes móviles".

Las unidades de tamaño medio conectadas a la red también suelen estar equipadas con algún tipo de protección anti-isla. Nuevamente, esto es para evitar volver a energizar una rejilla muerta. Los esquemas comunes de protección para esto son "tasa de cambio de frecuencia" y "cambio de vector de voltaje".

Unidades grandes - centrales eléctricas - 40 MW +

Las unidades grandes en las centrales eléctricas tienen un sincronizador y un relé de verificación de sincronismo, como se muestra arriba.

Además, su frecuencia puede ajustarse deliberadamente para mantener la frecuencia y la fase de la red en el paso de bloqueo con una referencia de reloj atómico.

La protección contra la formación de islas donde la unidad está aislada de la red no es un problema, ya que la central eléctrica es la red. La principal preocupación es el daño a la unidad por transitorios de carga, ya sea una remoción repentina o la adición de carga. La protección por exceso de frecuencia y por baja frecuencia es uno de los medios para detectar estas condiciones. Además, se utilizan protecciones mecánicas a prueba de fallas (es decir, sobrevelocidad mecánica, nivel de tambor de caldera bajo / alto).

Finalmente -

  

Busqué en YouTube tutoriales prácticos pero no encontré información útil. ¿Alguien tiene?

No encontrará instrucciones para configurar un sincronizador automático o un relé de comprobación de sincronización en YouTube.

Se supone que dichos dispositivos deben ser diseñados e instalados por ingenieros eléctricos calificados, quienes generalmente no consultan los videos de Youtube para obtener asesoramiento profesional.

Es mucho más probable que la información se encuentre en los manuales técnicos de cada parte del grupo electrógeno. Supongo que tendría que leer los manuales del generador, el controlador del generador, el regulador automático de voltaje, el sincronizador y el relé de verificación de sincronización. Después de leer cada uno de estos documentos, estará en condiciones de comprender el equipo y la configuración necesarios.

Casi todos los inversores de células solares / eólicas / de combustible utilizan un bucle de bloqueo de fase de software. He diseñado varios de estos convertidores, tanto monofásicos como trifásicos.

El PLL determina la frecuencia y el ángulo de la cuadrícula. Luego, su convertidor de potencia utiliza los datos para producir la cantidad adecuada de potencia real y, a veces, reactiva.

Un buen punto de partida para usted está aquí ( Diseño de bucle de bloqueo de fase de software usando microcontroladores C2000 ™ para inversores conectados a la red monofásica): enlace

Tenga en cuenta que todos los inversores son fuentes actuales.

Por cierto. La red es una fuente de voltaje rígido, por lo que no querrá conectar un generador directamente a ella. Los generadores utilizados en las casas tienen un interruptor de transferencia, que se puede usar para conectar cargas domésticas críticas a la red o al generador.

He hecho esto con varias máquinas montadas en camiones de 500KVA en un sitio de festival en el pasado, si algo como esto:

Establezca que el voltaje sin carga de las dos máquinas esté dentro de un voltio o menos. Configure la velocidad de ralentí de las dos máquinas para que esté dentro de 1 / 4Hz o menos. Establezca el porcentaje de caída para la carga completa, de modo que cuando ambas máquinas estén a plena carga, la caída de voltaje sea la misma (Importante para compartir la potencia reactiva).

Cambie una máquina a las barras de distribución (en este punto, el autobús aún está desconectado de las cargas).

Tiene dos bombillas en serie conectadas entre cada uno de los pares L1, L2 y L3 de las dos máquinas. Estas parpadearán cuando las dos máquinas entren y salgan de la fase; un síncromómetro es mejor, pero hay más bombillas disponibles. .

Usted ajusta el acelerador en una máquina para que las velocidades sean muy parecidas (las luces parpadearán más lentamente a medida que se aproximan a la velocidad de sincronización), luego, cuando las luces se apagan, usted pone el interruptor y pone la otra máquina en el autobús (Una variante inteligente del acelerador es un calentador de agua que puede usar para cargar una máquina ligeramente hacia abajo y un interruptor, menos molesto que un trozo de madera presionando el volante).

Las dos máquinas ahora funcionarán exactamente a la misma velocidad (Motorización si es necesario). Compruebe que las corrientes de circulación sean pequeñas (si no ha configurado incorrectamente el voltaje sin carga).

Cierre el interruptor de carga.

Si ha configurado correctamente la caída, las dos máquinas compartirán la carga en proporción a sus calificaciones.

Vale la pena agregar un relé de potencia inversa para desconectar una máquina que deja de generar debido a un problema de combustible o mecánico, pero es posible que deba omitir esto por un segundo aproximadamente cuando la máquina esté en línea, ya que cazarán hasta que Sincronizar completamente tanto la velocidad como la fase.

El circo itinerante en el antiguo bloque soviético, justo después de que se derrumbara el muro, fue memorable para la ingeniería improvisada que a veces involucraba.

No intentaría esto con un solo conjunto de fases, y es más problemático que vale la pena con máquinas más pequeñas.