¿Cómo se sincronizan múltiples fuentes de energía en una red que utiliza un anillo de distribución?
diente filoso
Una gran red de distribución puede funcionar así. Hay varias estaciones de energía, cada una con una salida de CA de 50 Hz. Cada central eléctrica alimenta energía a una subestación contigua que eleva el voltaje y luego alimenta energía a una línea eléctrica y esa línea eléctrica va a una subestación cercana a los clientes. El trato es que los clientes realmente no quieren depender de una sola estación y esa sola línea eléctrica, por lo que crearon un anillo de distribución: hay una cadena de subestaciones de alto voltaje conectadas entre sí y cada estación de energía alimenta ese anillo, cada una La subestación del anillo está conectada a dos de sus vecinos y también a la central. El diseño más avanzado es tener cada central eléctrica 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 en una distancia de decenas e incluso cientos de kilómetros, la diferencia de fase entre las diferentes estaciones de energía será notable y, debido a esa diferencia de fase, las diferentes estaciones de energía deberían cancelar parcialmente. unos a otros.
Si varias estaciones de energía estuvieran conectadas a un solo punto, podrían haberse sincronizado adecuadamente, pero en la configuración descrita no hay un solo punto: hay varias subestaciones separadas por largas líneas eléctricas que forman un anillo cerrado y, por lo tanto, parece que siempre habrá algo fuera de lugar. fase con otra cosa.
¿Cómo es posible la sincronización en tales condiciones?
Respuestas (3)
Li Aung Yip
Digamos que su sistema de anillos hipotético tiene exactamente 1/2 longitud de onda en circunferencia.
Ahora, supongamos que inicia cada generador sincronizándolo con la frecuencia local , que es como se hace en la vida real. (En la antigüedad, usando tres bombillas, en la antigüedad, usando un sincronoscopio; en estos días, usando un sincronizador automático).
Las esferas del reloj representan la fase, medida contra 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 al cerrar el último interruptor algo explote.
El truco es que los generadores se inician en sincronización con cualquier frecuencia local, pero una vez que están funcionando, se ajustan lentamente para estar en sincronismo con una referencia de fase común , digamos el tiempo del GPS.
Ahora solo tiene una diferencia de fase de 45 grados en el interruptor abierto, que es más manejable.
En la práctica, ninguna parte de un sistema de anillos como este tendría un octavo de longitud de onda (¿1000 km?), por lo que la diferencia de fase sería inferior a 45 grados.
En la práctica, nunca he oído que esto sea un problema. Posiblemente porque las redes del mundo real no son lo suficientemente largas; o la sincronización de fase de GPS se implementa como anteriormente; o posiblemente porque las redes de transmisión no se construyen como anillos, sino como mallas más densamente conectadas donde hay muchos enlaces cortos entre nodos, que actúan para igualar la frecuencia dentro del "vecindario" local de las subestaciones.
Para obtener más detalles sobre la verificación de relés de sincronización y sincronizadores automáticos, consulte §22.8 Mediciones del sistema de alimentación: sincronizadores en el libro Network Protection and Automation Guide de Areva/Alstom/Schneider , edición de 2011 (NPAG). Página de Alstom NPAG. NPAG 2011 en Scribd.
Actualización: mientras limpiaba mis archivos de referencia, encontré un documento Fundamentos y avances en sistemas de sincronización de generadores de Michael J. Thompson de SEL Inc, un fabricante de equipos de control y protección de sistemas de energía de gran prestigio.
El documento es muy interesante en general y también incluye unas pautas en cuanto a las tolerancias en tensión, frecuencia, fase, a la hora de sincronizar:
pjc50
En primer lugar, si va a tener un anillo de este tipo, debe asegurarse de que tenga el tamaño de un número entero de longitudes de onda. Habiendo hecho eso, 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 con el sistema. Mida la fase local y arranque los generadores en fase con eso.
Una versión más pequeña de esto se aplica a los inversores conectados a la red que se utilizan con paneles solares. Detectan la fase de red y le aplican potencia de forma aditiva. Como resultado, generalmente se apagan cuando se desconectan de la red eléctrica, para evitar problemas al intentar volver a conectarlos en una fase diferente.
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Andy alias
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Li Wen Yip
Las centrales eléctricas no necesitan estar exactamente sincronizadas con la red; una pequeña diferencia de ángulo de fase es aceptable y, de hecho, se requiere para impulsar la energía a la red.
El flujo de potencia real depende de la diferencia de fase entre la fuente y el destino. Ver https://en.wikipedia.org/wiki/Quadrature_booster
El flujo de potencia reactiva depende de la diferencia de voltaje entre la fuente y el destino. Ver https://en.wikipedia.org/wiki/Static_VAR_compensator
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.
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