Jest to dwuczęściowe pytanie dotyczące wytwarzania energii:
Co zapobiega większym zakładzie (słownie jądrowych) z włączeniem generatora gazu Itsy-Bitsy do elektrycznego silnika i napędu prądu przez to? (nieznośnie duże diody?)
W jaki sposób całe portfolio generatorów energii pozostaje w synchronizacji / fazie z siecią, aby wytworzyć jedną falę prądu przemiennego?
Edycja : wydaje się, że na drugą część już tu jest odpowiedź . Będę wdzięczny za jasną i przekonującą odpowiedź na pierwszą część.
power
high-voltage
generator
mains
MandoMando
źródło
źródło
Odpowiedzi:
Krótka odpowiedź: synchronizatory
Zasadniczo sprzężenie zwrotne służy do synchronizacji generatora i sieci.
Istnieje wiele sposobów, aby to zrobić. Ładny przegląd jest tutaj .
Praktycznie wszystkie nowoczesne systemy wytwarzania energii wykorzystują do tego celu jakąś formę cyfrowego kontrolera. Mój związany z siecią inwerter paneli słonecznych ma mikrokontroler klasy PIC18F zarządzający niektórymi przekaźnikami półprzewodnikowymi (SSR), jeśli dobrze pamiętam.
Wspólny projekt nowoczesnej elektrowni
Oto moje streszczenie tego, co uważam za najczęstsze podstawowe podejście do projektowania nowoczesnych elektrowni. Rycina i tekst dostosowane z:
Na rysunku...
Jak to działa...
Nowoczesne komponenty mikroprocesorowe i „cyfrowy” układ rozrządu, takie jak synchofazory, zrewolucjonizowały sposób projektowania systemów synchronizacji generatorów.
Na przykład...
„A25A” na rysunku to oparty na mikroprocesorze automatyczny synchronizator z sześcioma izolowanymi i niezależnymi jednofazowymi wejściowymi czujnikami napięcia, które eliminują potrzebę fizycznego przełączania sygnałów napięciowych.
Przekaźniki 1,2,3,4 „cyfrowe” zapewniają transmisję danych synchronizatora fazowego.
Komunikacja przekaźnika z przekaźnikiem w A25A pozwala na umieszczenie go w pobliżu przerywacza synchronizującego z sygnałami sterującymi przesyłanymi z powrotem do urządzeń, które spowalniają (regulator) lub przyspieszają (wzbudnik) mechanizm generatora poprzez łącza światłowodowe.
Czas i kontrola ...
Zdolność do budowania systemów monitorowania i sterowania za pomocą tanich, światłowodowych łączy komunikacyjnych całkowicie zmieniła systemy synchronizacji generatorów.
Przekaźniki „cyfrowe” wykonują bezpośrednio zsynchronizowane pomiary. Zsynchronizowane pomiary fazorów to pomiary kąta fazowego wielkości systemu elektroenergetycznego względem uniwersalnego odniesienia czasowego.
Dokładne referencje czasowe wymagane do wykonania pomiaru kąta fazowego można obecnie łatwo uzyskać z zegarów satelitarnych GPS z globalnym systemem przekaźników ochronnych.
Technologia Synchrophasor umożliwia porównanie odczytów napięcia z różnych urządzeń w całej elektrowni pod kątem różnicy kątów. Dane mogą być przesyłane strumieniowo z szybkością do 60 wiadomości na sekundę przy niskim opóźnieniu.
Odkąd po raz pierwszy wprowadzono funkcjonalność jednostki pomiaru fazorów (PMU) w przekaźnikach ochronnych w 2000 r., Stały się one niemal wszechobecne, a dane synchronizatora fazowego są dostępne niemal wszędzie bez dodatkowych kosztów dla właściciela elektrowni.
Dedykowany komputer, na którym działa oprogramowanie koncentratora synchronizujących dane (PDC), może odbierać dane strumieniowe z różnych przekaźników mikroprocesorowych stosowanych do ochrony i sterowania wyłącznikami synchronizującymi.
Tak jak automatyczny synchronizator oparty na mikroprocesorze może wybrać odpowiednie napięcia dla każdego scenariusza synchronizacji spośród tych podłączonych do sześciu terminali wejściowych, tak PDC może wybrać odpowiednie sygnały w swoich przychodzących strumieniach danych dla napięć wejściowych i roboczych na podstawie wyboru operatora generator i wyłącznik do synchronizacji.
Nie jest wymagane fizyczne przełączanie sygnału. Pomiary napięcia synchronizatora z przekaźników sterujących wyłącznikiem są niezależne od pomiarów automatycznego synchronizatora, co powoduje, że układy są redundantne.
Lag-Lead
@Kaz w komentarzach podał ładne podsumowanie bezpośrednio podporządkowanych silników / generatorów (udokumentowane tutaj dla potomnych ;-)):
W nowoczesnych elektrowniach, kontynuując naszą wcześniejszą dyskusję, podejście jest proste architektonicznie: każdy generator jest podporządkowany czasowi globalnemu .
Jak wyjaśniono powyżej, generatory są zablokowane fazowo na zegarze globalnym. Każdy z nich jest indywidualnie odpowiedzialny za to, aby ich moc wyjściowa była pod pewnym kątem fazowym w określonym czasie.
Jeśli są zbyt szybkie, urządzenie zwane regulatorem, które jest przymocowane do generatora, przykłada siłę hamowania. Jeśli jest zbyt wolny, dołączony wzbudnik dodaje energii, aby przyspieszyć generator.
Na marginesie, możesz zaimplementować obie funkcje w tym samym urządzeniu w niektórych architekturach. Na przykład za pomocą mechanicznego mechanizmu obrotowego można przymocować silnik elektryczny do osi i przeciwdziałać (regulować) lub wspomagać (wzbudzać) obrót, napędzając podłączony silnik odpowiednio do tyłu lub do przodu.
Biorąc pod uwagę, że wszystkie generatory pracują w fazie z tym samym odniesieniem czasowym, synchronizacja została osiągnięta.
Odłączanie obciążenia
Ta część jest intuicyjna. Spójrz na prawo Ohma lub prawo Kerckhoffa ...
Jeśli dwa źródła napięcia są zsynchronizowane, oznacza to, że wytwarzają one to samo napięcie w tym samym czasie. Jeśli idealny drut łączy dwa źródła napięcia o tym samym napięciu, w tym przewodzie płynie prąd zerowy.
Jeśli podłączysz „duży” generator i „mały” generator, opisujesz różnicę maksymalnego prądu przy tym samym generowanym napięciu.
Gdy mniejszy generator zostanie przeciążony, jego napięcie spadnie. W wirujących generatorach powoduje to zmniejszenie częstotliwości (wirnik zwalnia), ponieważ obciążenie elektryczne przykłada mechaniczną siłę hamowania przez elektromagnes.
W obu przypadkach synchronizatory wykrywają stan przeciążenia jako utratę synchronizacji i odłączają generator. Nazywa się to „zmniejszaniem obciążenia”. Jak widać, zmniejszanie obciążenia tylko pogarsza problem pozostałych generatorów i problem może się kaskadować.
Tak właśnie stało się podczas NorthEast Blackout w 2003 r. , Chociaż przyczyną tego wydarzenia było między innymi usterka oprogramowania, która była zbyt agresywna z powodu zmniejszania obciążenia, a nie faktycznego przeciążenia.
źródło
Nie ma diod, nie w normalnym systemie prądu przemiennego. Nie jestem pewien, czy mógłbyś zbudować je tak duże.
Jeśli chodzi o dużą instalację w porównaniu z małą instalacją, normalne działanie systemu utrzymuje je w fazie; jeśli twój generator prowadzi nieznacznie, napotka większy opór i wróci EMF, co będzie go spowalniać. Jeśli nieznacznie się opóźniasz, opór jest mniejszy i można go przyspieszyć.
Podczas uruchamiania rośliny bardzo ważne jest, aby uzyskać fazę (patrz link dr FriedParts) przed podłączeniem. Niezastosowanie się do tego zniszczy coś dużego i kosztownego.
Problemem jest uruchomienie instalacji bez odniesienia do siatki; patrz „Czarny start”, np. http://www.nationalgrid.com/NR/rdonlyres/99A34EB4-76F4-4042-AA12-35D6DD843FA7/3073/black_start.pdf
źródło