Tinggal di Phase On The Grid

Saya telah menjadi EE selama lebih dari empat puluh tahun dan tidak pernah menemukan jawaban yang tepat untuk yang satu ini ....

Bagaimana stasiun-pembangkit listrik dan stasiun-stasiun switching transformator memastikan bahwa daya yang disuplai ke dalam jaringan berada dalam fase dengan daya yang ada pada saluran.

Saya tahu mereka SANGAT serius mengatur frekuensi saluran ke akurasi yang sangat baik. Namun, jelas, Anda tidak dapat menghubungkan saluran listrik ke saluran lain yang putus dari fase. Bahkan penyimpangan kecil mungkin akan menyebabkan pengaliran besar pada sistem dan menghasilkan bentuk gelombang AC yang agak aneh dan tidak sesuai spesifikasi.

OK saya bisa membayangkan solusi di pembangkit listrik yang menggunakan frekuensi garis target untuk menyinkronkan alternator sebelum membalik saklar mungkin. Namun, stasiun pemindahan 100 km jauhnya mungkin beralih ke jalur dari alternator berbeda yang lebih dekat atau lebih jauh dan akibatnya pada titik berbeda dalam siklus fase ...

Bagaimana mereka melakukan itu ...

Catatan nya TIDAK sama dengan "Bagaimana cara menyinkronkan generator di jaringan listrik?" Artikel itu hanya berkaitan dengan generator lokal dan tidak, dalam pikiran saya, sama dengan jaringan listrik utama dan switching transformator.

Sebelum menghubungkan generator ke grid, mereka memutarnya dengan kecepatan yang kurang lebih tepat. Kemudian mereka menghubungkan apa yang pada dasarnya voltmeter antara fase generator, dan fase garis yang sesuai. Mereka menyesuaikan drive generator sampai tegangan yang diamati adalah
a) perubahan sangat lambat (perbedaan frekuensi di bawah ambang batas tertentu) dan
b) turun di bawah ambang batas tegangan rendah (perbedaan fasa cukup dekat sehingga aliran daya yang dihasilkan ketika mereka melempar sakelar besar dapat diatur ).

Setelah generator terhubung ke jaringan, ia selalu tetap dalam fase. Jika tidak dikendarai secara mekanis, itu akan bertindak sebagai motor. Jumlah daya yang diambilnya atau diekspor ke jaringan dikontrol oleh seberapa sulitnya didorong secara mekanis.

Setiap generator terhubung ke bagian lokal dari grid, disinkronkan ke frekuensi lokalnya. Akan ada sedikit perbedaan fase antara generator dan jaringan lokal. Jika generator memasok daya ke jaringan, fase akan sedikit di muka. Semakin besar input daya ke generator, semakin besar perbedaan fasa, dan semakin besar pula daya yang diekspor ke jaringan.

'Aliran daya ini mengikuti perbedaan fase' meluas ke seluruh area grid. Jika ada beban besar di selatan, generator di selatan akan melambat pada awalnya, memperlambat fase mereka terhadap utara. Perbedaan fase ini akan membuat aliran daya dari utara ke selatan.

Di mana Anda memiliki jaringan nasional, manajemen berusaha sangat keras untuk tidak membiarkan bagian penting menjadi 'pulau' dari bagian lain. Begitu mereka terpisah dalam fase, mungkin perlu waktu lama sebelum mereka dapat disatukan kembali, karena pencocokan fase harus sangat akurat untuk menghindari aliran daya yang sangat besar pada saat koneksi.

Di mana dua grid yang dikontrol secara terpisah dihubungkan, katakanlah dengan kabel bawah laut Anglo-Perancis, itu dilakukan dengan DC. Mudah pada ujung penerima untuk menyinkronkan inverter ke kisi.

Menjaga grid dalam fase dengan rata-rata 50 siklus per detik selama satu hari, cukup dilakukan dengan memberi makan lebih banyak atau lebih sedikit daya, untuk mempercepat atau memperlambat frekuensi grid masing-masing, biasanya pada malam hari ketika ada sedikit lebih banyak kelonggaran dalam permintaan.

Anda mengacaukan jumlah siklus yang akurat selama periode 24 jam dengan kontrol frekuensi sesaat yang sangat kaku. Bukan itu yang dilakukan di kebanyakan tempat.

Frekuensi dipertahankan pada sekitar frekuensi nominalnya dengan mencocokkan pembangkitan dengan memuat - sepanjang waktu pembebanan lebih besar dari pembangkitan, frekuensi akan (sangat) berangsur-angsur turun, dan sepanjang waktu pembebanan kurang dari pembangkitan frekuensi akan meningkat.

Kelambanan ini sangat besar dan, secara umum, baik beban maupun generasi berubah secara bertahap, jadi ada banyak waktu untuk melakukan penyesuaian pada generator (atau beban, tempat orang-orang telah membuat kontrak untuk mengendalikan muatan mereka dengan cara ini) untuk menjaga sistem tetap seimbang. Frekuensi dibiarkan melayang di antara berbagai batas (operasional dan peraturan).

Di Inggris setidaknya, jumlah siklus yang tepat per hari dipertahankan dengan melacak 'waktu nyata' dan 'waktu kisi', dan kisi-kisi berjalan sedikit cepat atau agak lambat untuk memastikan mereka tidak mendapatkan terlalu banyak berjauhan.

ada yang referensi frekuensi akurat digunakan dalam sistem kontrol grid - itulah apa yang mereka membandingkan dengan / pengukuran terhadap, tetapi grid itu sendiri tidak fase / frekuensi-terkunci kepada mereka dengan cara langsung.

Di bagian kiri bawah tampilan besar dalam gambar ini adalah grafik dengan jejak kuning vertikal yang bergelombang - itulah frekuensi grid Nasional UK untuk sementara waktu sebelum foto diambil - seperti yang Anda lihat itu tidak terkunci pada sesuatu dengan sangat ketat, meskipun grafik mungkin hanya sekitar ± 0,3 Hz.

Mereka menggunakan Sinkronisasi. Saya telah melihat ini dilakukan di ruang kontrol pembangkit listrik.

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

Memiliki bagian-bagian dari sistem tenaga individu berjalan pada sudut fase yang berbeda dari bagian lain adalah rutin dan tidak dapat dihindari. Ini bukan masalah sampai perlu menghubungkan kembali komponen. Di Utilitas tempat saya bekerja, petugas layanan di situs akan menghubungkan meter fase ke masing-masing bagian. Karena perbedaan fase, meter fase akan berjalan seperti jam, menunjukkan perbedaan fase seketika. Orang yang melakukan koneksi (dengan menggunakan pemutus arus yang digerakkan secara listrik, biasanya) hanya akan mengatur waktu penutupan pemutus untuk instan ketika meter fase menunjukkan perbedaan fase nol. Karena titik nol ini terjadi setiap beberapa detik, tidak sulit untuk menangkapnya. Kami bahkan menggunakan ini dengan stasiun konverter Back-to-Back HVDC kami; itu bekerja dengan sangat baik.

20 tahun yang lalu, tepat setelah uni, saya bekerja di perusahaan yang melakukan ini.

Dulu ada segala macam sirkuit penyesuaian fase yang kompleks dengan elektronik analog yang kompleks. Sekarang ini bukan itu masalahnya.

Apa yang saat itu menjadi spesialisasi perusahaan saya adalah teknologi konversi AC / DC tegangan tinggi. Mereka membangun tautan lintas-saluran pertama, dan berbagai tautan HVDC mengelilingi dunia sejak saat itu. (Dalam jarak yang jauh kerugian pada kabel karena reaktansi sangat signifikan, sehingga DC memberikan transmisi yang lebih efisien.) Ketika DC kembali menjadi AC (dengan apa yang pada dasarnya merupakan daya yang sangat tinggi, inverter yang sangat halus) Anda dapat menyinkronkan pengaturan waktunya sehingga AC yang dihasilkan tepat dalam fase dengan jaringan lokal.

Karena ini menjadi lebih efisien dengan elektronik berdaya tinggi yang lebih baik, apa yang orang sadari adalah menjadi lebih efisien untuk mengkonversi dari DC ke AC dan kembali ke DC lagi daripada menggunakan metode alternatif apa pun. Hasilnya disebut "konverter back-to-back". Jika tautan lintas saluran memiliki mil kabel antara konverter AC-ke-DC dan DC-ke-AC, skema back-to-back hanya memiliki beberapa meter busbar yang sangat tebal.

Tentu saja konversi tidak 100% efisien, sehingga elektronik dipasang pada heatsink berpendingin air dan semuanya dipantau dengan cermat. Tapi itu cukup efisien sehingga kerugiannya dapat diterima dengan sempurna dalam pertukaran daya yang masuk ke jaringan secara sempurna dalam fase.

Di AS, grid dikelola oleh Independent System Operator (ISO). ISO agak seperti pasar saham. Mereka menegosiasikan berapa banyak daya yang dihasilkan setiap stasiun pembangkit ke jaringan listrik. Selain transaksi beli / jual, mereka memantau dan mengelola kinerja grid. Ketika generator terhubung, itu cocok dengan tegangan, frekuensi dan fase di titik koneksi lokal. Kemudian terhubung, tetapi tidak segera memasok daya. Ini menegosiasikan harga, level daya, dan laju peningkatan daya dengan ISO. Itulah pemahaman saya tentang operasi sistem dasar.

Kembali pada hari (1979) tepat setelah universitas saya bekerja di generator generator UK, dan di lab uji (ini untuk peralatan yang lebih kecil) mereka menggunakan metode lampu silang untuk menyederhanakan 'pengukuran tegangan' yang orang lain sebutkan.

Pada dasarnya mereka menghubungkan L1-L1 melalui lampu, yang harus padam (nol volt / fase) sebelum penutupan, dan lampu silang L2 (gen) - L3 (kisi) yang harus pergi ke maximim terlebih dahulu. Setelah lampu beda fasa 'padam' relay koneksi / kontaktor / sakelar dapat dilemparkan.

Ada berbagai kisah apokrif tentang hal-hal yang salah di berbagai tempat yang mendidik!