그리드에서 위상 유지

나는 40 년 넘게 EE였으며 이것에 대한 정답을 찾지 못했습니다 ....

전력 스테이션과 변압기 스위칭 스테이션은 그리드로 공급되는 전력이 라인의 기존 전력과 동일한 위상을 유지하도록하는 방법입니다.

나는 라인 주파수를 엄청나게 좋은 정확도로 설정하는 것이 매우 진지하다는 것을 알고 있습니다. 그러나 전력선을 180도 위상이 다른 다른 선에 연결할 수는 없습니다. 약간의 편차만으로도 시스템에 큰 드레인이 발생하고 다소 이상하고 사양에 맞지 않는 AC 파형이 생성됩니다.

좋아, 나는 스위치를 뒤집기 전에 대상 라인 주파수를 사용하여 발전기를 동기화하는 발전소의 솔루션을 상상할 수 있습니다. 그러나 100km 떨어진 스위칭 스테이션은 위상 사이클의 다른 지점에서 훨씬 더 가깝거나 더 멀리 떨어져있는 다른 발전기에서 라인으로 스위칭 할 수 있습니다 ...

그들은 어떻게합니까 ...

"전기 그리드에서 발전기를 동기화하는 방법" 과 동일하지 않습니다. 이 기사는 로컬 발전기에만 해당되며 메인 파워 그리드 및 변압기 스위칭과 동일하지 않습니다.

발전기를 그리드에 연결하기 전에 적절한 속도로 회전시킵니다. 그런 다음 발전기 위상과 해당 라인 위상 사이에 기본적으로 전압계가 무엇인지 연결합니다. 이들은 관찰 된 전압이
a) 매우 느리게 변화하고 (일부 임계 값 미만의 주파수 차이)
b) 일부 저전압 임계 값 아래로 떨어질 때까지 발전기 구동기를 조정합니다 (위상차가 충분히 가까워서 큰 스위치를 던질 때 발생하는 전력 흐름을 관리 할 수 ​​있음) ).

발전기가 그리드에 연결되면 항상 위상이 유지됩니다. 기계적으로 구동하지 않으면 모터 역할을합니다. 그리드에서 가져 오거나 그리드로 내보내는 전력량은 기계적으로 얼마나 강하게 구동되는지에 따라 제어됩니다.

각 발전기는 그리드의 로컬 부분에 연결되어 로컬 주파수와 동기화됩니다. 발전기와 로컬 그리드간에 약간의 위상차가 있습니다. 발전기가 계통에 전력을 공급하는 경우 단계가 약간 미리 진행됩니다. 발전기에 입력되는 전력이 클수록 위상차가 커지고 그리드로 내보내는 전력이 커집니다.

이 '위상차를 따르는 전력 흐름'은 그리드의 전체 영역으로 확장됩니다. 남쪽에 큰 부하가있는 경우 남쪽의 발전기는 처음에 속도가 느려지고 북쪽에 대한 위상이 지연됩니다. 이 위상차는 북쪽에서 남쪽으로 전력 흐름을 생성합니다.

전국적으로 그리드가있는 곳에서 경영진은 중요한 부분이 다른 부분과 '섬'이되지 않도록 매우 열심히 노력합니다. 일단 위상이 분리되면 연결시 큰 전력 흐름을 피하기 위해 위상 정합이 절묘하게 정확해야하므로 다시 결합하기까지 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.

Anglo-French 해저 케이블과 같이 별도로 제어되는 두 개의 그리드를 연결하는 경우 DC를 사용하여 수행됩니다. 수신 측에서 인버터를 계통에 동기화하기가 쉽습니다.

하루 동안 평균 초당 50 사이클의 그리드 위상을 유지하는 것은 다소 느슨해 진 밤에 일반적으로 그리드 주파수를 각각 느리게하거나 느리게하기 위해 더 많거나 적은 전력을 공급하여 수행됩니다. 수요.

매우 엄격한 순간 주파수 제어로 24 시간 동안 정확한 사이클 수를 혼동하고 있습니다. 그것이 대부분의 장소에서 수행되는 방식이 아닙니다.

주파수는 생성과 부하를 일치시켜 공칭 주파수 근처 . 부하가 생성보다 클 때마다 주파수가 (매우) 점차 떨어지며, 부하가 주파수 생성보다 작을 때마다 증가 할 것입니다.

관성은 막대하고 일반적으로 부하와 생성이 상당히 점진적으로 변경되므로 시스템 균형을 유지하기 위해 발전기 (또는 부하가 이러한 방식으로 부하를 제어하기로 계약 한 부하)를 조정할 시간이 많이 있습니다. 주파수는 다양한 한계 (작동 및 규제) 사이에서 드리프트 될 수 있습니다.

영국에서는 최소한 '실시간'과 '그리드 시간'을 추적하여 하루에 올바른 사이클 수를 유지하며 그리드가 너무 빠르거나 느리게 실행되어 너무 길지 않도록합니다. 멀리 떨어져.

이 있습니다 그리드 제어 시스템 내에서 사용하기에 정확한 주파수 참조 - 그들에 대해 측정 /과 비교하는지,하지만 그리드 자체의 위상 / 주파수 고정 직접적인 방법으로 그들에게 없습니다.

이 이미지에서 큰 디스플레이의 왼쪽 하단에는 세로로 흔들리는 노란색 흔적이있는 그래프가 있습니다. 즉, 사진을 찍기 전의 영국 내셔널 그리드의 주파수입니다. 그래프는 아마도 약 ± 0.3Hz 일 것입니다.

그들은 Synchroscope를 사용합니다. 발전소 제어실에서이 작업을 수행했습니다.

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

개별 전원 시스템의 일부를 다른 부품과 다른 위상 각도로 실행하는 것은 일상적이고 불가피합니다. 부품을 다시 연결해야 할 때까지 문제가되지 않습니다. 내가 근무했던 유틸리티에서 현장의 서비스 직원은 위 상계를 각 부품에 연결합니다. 위상차로 인해 위 상계는 클록처럼 작동하여 순간적인 위상차를 나타냅니다. 연결을하는 사람은 (일반적으로 전기적으로 작동되는 회로 차단기를 통해) 위상 계가 위상차가 0 인 순간 순간 차단기 폐쇄 시간을 정합니다. 이 영점은 몇 초마다 발생하므로 잡기가 어렵지 않습니다. 우리는 이것을 HVDC 백투백 컨버터 스테이션과 함께 사용했습니다. 아주 잘 작동합니다.

20 년 전, uni 직후, 저는 정확히이 일을하는 회사에서 일했습니다.

예전에는 복잡한 아날로그 전자 장치를 갖춘 모든 종류의 복잡한 위상 조정 회로가있었습니다. 요즘에는 그렇지 않습니다.

당시 우리 회사의 전문 분야는 고전압 AC / DC 변환 기술이었습니다. 그들은 최초의 교차 채널 링크를 구축했으며, 그 이후로 전세계의 다양한 HVDC 링크를 구축했습니다. (장거리에 걸쳐 리액턴스로 인한 케이블 손실은 상당하므로 DC는보다 효율적인 전송을 제공합니다.) DC가 AC로 다시 돌아올 때 (기본적으로 매우 높은 전력, 매우 부드러운 인버터로) 타이밍을 동기화하여 타이밍을 동기화 할 수 있습니다 결과 AC는 로컬 그리드와 정확히 위상이 같습니다.

더 나은 고전력 전자 장치를 사용하면 효율이 높아짐에 따라 사람들은 다른 방법을 사용하는 것보다 DC에서 AC로, 다시 DC로 다시 변환하는 것이 더 효율적이라는 것을 깨달았습니다. 결과를 "백투백 컨버터"라고합니다. 교차 채널 링크에 AC-DC 및 DC-AC 변환기 사이에 수 마일의 케이블이있는 경우, 백투백 방식은 불과 몇 피트의 매우 두꺼운 버스 바를 갖습니다.

물론 변환은 100 % 효율적이지 않으므로 전자 장치는 수냉식 히트 싱크에 장착되며 모든 것이 매우 신중하게 모니터링됩니다. 그러나 그리드로 들어가는 전력을 완벽하게 단계적으로 바꾸는 대신 손실을 완벽하게 수용 할 수있을 정도로 효율적입니다.

미국에서는 그리드가 ISO (Independent System Operators)에 의해 관리됩니다. ISO는 주식 시장과 다소 비슷합니다. 그들은 각 생성 스테이션이 그리드에 얼마나 많은 전력을 공급하는지 협상합니다. 구매 / 판매 거래 외에도 그리드의 성능을 모니터링하고 관리합니다. 발전기가 연결되면 로컬 연결 지점의 전압, 주파수 및 위상이 일치합니다. 그런 다음 연결되지만 즉시 전원을 공급하지는 않습니다. ISO와의 가격, 전력 수준 및 전력 증가율을 협상합니다. 이것이 기본 시스템 작동에 대한 나의 이해입니다.

대학을 졸업 한 직후 (1979 년) 영국의 발전기 제조업체에서 일했고, 테스트 랩 (이것은 더 작은 장비에 해당)에서 교차 조명법을 사용하여 다른 사람들이 언급 한 '전압 측정'을 단순화했습니다.

기본적으로 그들은 폐쇄 전에 램프를 꺼야하는 램프 (0 볼트 / 위상)와 L1 (L)-L3 (그리드)를 통해 L1-L1을 연결하고 최대로 먼저 가야했습니다. 위상차 램프가 '아웃'되면 연결 릴레이 / 콘택터 / 스위치가 발생 될 수 있습니다.

교육적인 여러 장소에서 잘못 된 일들에 대한 다양한 외경 이야기가있었습니다!