¿Cómo se sincronizan varias fuentes de energía en una red que usa un anillo de distribución?

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Una gran red de distribución puede funcionar así. Hay varias centrales eléctricas que producen 50 Hz CA. Cada central eléctrica alimenta energía a una subestación cercana, lo que aumenta el voltaje y luego alimenta energía a una línea eléctrica, y esa línea eléctrica va a una subestación cercana a los clientes. El acuerdo es que los clientes realmente no quieren depender de una sola estación y esa única línea eléctrica, por lo que han creado un anillo de distribución: hay una cadena de subestaciones de alto voltaje conectadas entre sí y cada estación de energía suministra energía a ese anillo. La subestación en el anillo está conectada a dos de sus vecinos y también a la central eléctrica. El diseño más avanzado es tener cada estación de energía conectada a dos de esas subestaciones a través de una línea eléctrica separada.

Ahora la electricidad se "mueve" a la velocidad de la luz que es alta pero aún finita y sobre la distancia de decenas e incluso cientos de kilómetros, la diferencia de fase entre las diferentes centrales eléctricas será notable y, debido a esa diferencia de fase, diferentes centrales eléctricas deberían cancelarse parcialmente entre sí.

Si varias estaciones de energía estuvieran conectadas a un solo punto, se podrían haber sincronizado adecuadamente, pero en la configuración descrita no hay un solo punto: hay varias subestaciones separadas por largas líneas de energía que forman un anillo cerrado, por lo que parece que siempre habrá algo. estar fuera de fase con otra cosa.

¿Cómo es posible la sincronización en tales condiciones?

    
pregunta sharptooth

3 respuestas

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Digamos que su hipotético sistema de anillos tiene exactamente 1/2 longitud de onda en la circunferencia.

Ahora,supongamosqueiniciacadageneradorsincronizándoloconlafrecuencialocal,queescomosehaceenlavidareal.(Endíasrealmenteantiguos,usandotresbombillas,endíasantiguos,usandounsincronizador;estosdíasusandounauto-sincronizador.)

Las caras del reloj representan la fase, medida en una referencia global (por ejemplo, la hora del GPS). De hecho, tenemos un problema. En el interruptor abierto hay una diferencia de fase de 180 grados, y es probable que el cierre del último interruptor haga que algo explote.

El truco es que los generadores se inician en sincronización con cualquiera que sea la frecuencia local, pero una vez que se están ejecutando, se ajustan lentamente para estar en sincronismo con una referencia de fase común - decir hora de GPS.

Ahorasolotieneunadiferenciadefasede45gradosenelinterruptorabierto,queesmásmanejable.

Enlapráctica,ningunapartedeunsistemadeanillocomoestetendríaunalongituddeondaoctava(¿1000km?),porloqueladiferenciadefaseseríamenora45grados.

Enlapráctica,nuncaheoídoqueestoseaunproblema.Posiblementeporquelasredesdelmundorealnosonlosuficientementelargas;olasincronizacióndefasedeGPSseimplementacomoanteriormente;oposiblementeporquelasredesdetransmisiónnoseconstruyencomoanillos,sinocomomallasconectadasmásdensamentedondehaymuchosenlacescortosentrenodos,queactúanparaigualarlafrecuenciadentrodela"vecindad" local de las subestaciones.

Para obtener más información sobre los relés de sincronización de comprobación y los sincronizadores automáticos, consulte §22.8 Mediciones del sistema de potencia - Sincronizadores en el libro Areva / Alstom / Schneider Guía de automatización y protección de redes , Edición 2011 (NPAG). Alstom Página de NPAG. NPAG 2011 en Scribd.

Actualización: Al limpiar mis archivos de referencia, encontré un documento Fundamentos y avances en el generador Sincronización de sistemas por Michael J. Thompson de SEL Inc, un reconocido fabricante de equipos de protección y control de sistemas de energía.

El documento es muy interesante en general y también incluye algunas pautas con respecto a las tolerancias en voltaje, frecuencia, fase, al sincronizar:

    
respondido por el Li-aung Yip
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En primer lugar, si va a tener un anillo de este tipo, debe asegurarse de que esté dimensionado para un número entero de longitudes de onda. Una vez hecho esto, encienda una sola central eléctrica y aplíquela al anillo. Cada punto de distribución tendrá una señal en una fase particular.

Entonces es obvio que no necesita estar en fase con el sistema , solo su punto de conexión al sistema. Mida la fase local e inicie los generadores en fase con eso.

Una versión más pequeña de esto se aplica a los inversores de conexión a red utilizados con paneles solares. Perciben la fase de red y le aplican poder adicionalmente. Como resultado, por lo general, se apagan cuando se desconectan de la red eléctrica, para evitar problemas al intentar volver a conectarse en una fase diferente.

    
respondido por el pjc50
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No es necesario que las estaciones de energía estén sincronizadas exactamente con la red: una pequeña diferencia de ángulo de fase es aceptable y, de hecho, se requiere para introducir energía en la red.

El flujo de real depende de la fase diferencia entre el origen y el destino. Consulte enlace

El flujo de energía reactiva depende de la diferencia de voltaje entre la fuente y el destino. Consulte enlace

Una de las ventajas de los sistemas de transmisión HVDC es que eliminan cualquier problema de estabilidad causado por la diferencia de fase entre los extremos de origen y destino.

    
respondido por el Li-Wen Yip

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