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¿Cómo sincronizar un generador en la red eléctrica?

Solución:

Prologaré esta respuesta diciendo que, en este momento, No tengo experiencia práctica con la generación de energía.. Los siguientes comentarios son de historias que he escuchado y documentos que he leído. No debe confiar en ninguna de esta información mientras realiza un trabajo de ingeniería serio..

Con ese descargo de responsabilidad fuera del camino …

La respuesta de “cómo se sincroniza una unidad con otra unidad, o con la cuadrícula” depende del tamaño y tipo de la unidad.

No especificó nada sobre el tipo o tamaño de las unidades que le interesa sincronizar. Tampoco mencionaste qué aspectos querías que se explicaran (el hardware, los algoritmos de control, los requisitos reglamentarios). Por lo tanto, daré una descripción general de alto nivel, con algunas otras cosas incluidas para el interés general.

La Guía del usuario para la conexión de generadores de hasta 10 MW al sistema de distribución Western Power SWIN describe algunos de los requisitos para conectar pequeños generadores (hasta 10 MW) a la Red interconectada del suroeste (Australiano). No habla tanto de sincronización, pero sí habla de los esquemas de protección y control requeridos.


Unidades pequeñas <1 MW

Para pequeños generadores diesel de tipo doméstico o comercial, estos generalmente se instalan con un interruptor de transferencia. El interruptor de transferencia está enclavado para garantizar que el generador no pueda estar en paralelo con la red.

En el caso de los inversores solares, que funcionan en paralelo a la red, estos deben instalarse con detección de pérdida de red. Esto evita que el inversor solar retroalimente la energía a una red muerta, lo que pondría en peligro a las personas que intentan reparar la red.


Unidades medianas – 1 MW – 10 MW

La sincronización se realiza mediante un sincronizador automático. Esto mira la diferencia de voltaje y fase entre la unidad y la red. Emite señales de control que varían la velocidad, el ángulo de fase y el voltaje de la unidad hasta que se sincronizan.

La velocidad y el ángulo de fase se varían controlando el acelerador de la unidad (también conocido como “gobernador”, “controlador automático del generador”). El voltaje se ajusta controlando el regulador automático de voltaje (AVR) de la unidad.

Por separado, se utiliza un relé de verificación de sincronización (ANSI 25). El relé de verificación de sincronización impide que la unidad se cierre fuera de sincronización.

El cierre fuera de sincronización provoca una tensión eléctrica y mecánica severa y debe evitarse. Por lo tanto, la función de verificación de sincronización está diseñada para ser una función de protección de “alta confiabilidad” con la menor cantidad posible de “partes móviles”.

Las unidades de tamaño mediano conectadas a la red también suelen estar equipadas con algún tipo de protección anti-isla. Una vez más, esto es para evitar que se vuelva a energizar una red muerta. Los esquemas de protección comunes para esto son “tasa de cambio de frecuencia” y “cambio de vector de voltaje”.


Grandes unidades – centrales eléctricas – 40 MW +

Las unidades grandes en las centrales eléctricas tienen un sincronizador y un relé de verificación de sincronismo, como se indicó anteriormente.

Además, su frecuencia puede ajustarse deliberadamente para mantener la frecuencia y la fase de la red en sincronía con una referencia de reloj atómico.

El anti-isla donde la unidad está desconectada de la red no es un problema, ya que la central eléctrica es la cuadrícula. La principal preocupación es el daño a la unidad debido a los transitorios de carga, ya sea una remoción repentina o una adición de carga. La protección contra sobrefrecuencia y subfrecuencia es un medio para detectar estas condiciones. Además, se utilizan protecciones mecánicas a prueba de fallas (es decir, sobrevelocidad mecánica, nivel del tambor de caldera bajo / alto).


Finalmente –

Busqué en YouTube tutoriales prácticos pero no encontré información útil. ¿Alguien tiene?

No encontrará instrucciones para configurar un sincronizador automático o un relé de verificación de sincronización en Youtube.

Se supone que dichos dispositivos deben ser diseñados e instalados por ingenieros eléctricos calificados, que generalmente no buscan consejos profesionales en los videos de Youtube.

Es mucho más probable que la información se encuentre en los manuales técnicos de cada parte del grupo electrógeno. Supongo que tendría que leer los manuales del generador, el controlador del generador, el regulador automático de voltaje, el sincronizador y el relé de verificación de sincronización. Después de leer cada uno de estos documentos, estará en condiciones de comprender el equipo y la configuración necesarios.

Casi todos los inversores solares / eólicos / de celdas de combustible utilizan un bucle de bloqueo de fase de software. He diseñado varios convertidores de este tipo, tanto monofásicos como trifásicos.

El PLL determina la frecuencia y el ángulo de la red. Luego, su convertidor de potencia utiliza los datos para producir la cantidad adecuada de potencia real y, a veces, reactiva.

Un buen punto de partida para ti está aquí (Diseño de bucle de bloqueo de fase de software utilizando microcontroladores C2000 ™ para inversores monofásicos conectados a la red): http://www.ti.com/lit/an/sprabt3/sprabt3.pdf

Tenga en cuenta que todos los inversores son fuentes de corriente.

Por cierto. la red es una fuente de voltaje rígido, por lo que no querrá conectar un generador directamente a ella. Los generadores que se utilizan en las casas tienen un interruptor de transferencia, que se puede utilizar para conectar cargas críticas de la casa a la red o al generador.

Hice esto con varias máquinas montadas en camiones de 500KVA en un sitio de festival en el pasado, si pasa algo como esto:

Configure el voltaje sin carga de las dos máquinas para que esté dentro de un voltio más o menos. Configure la velocidad de inactividad de las dos máquinas para que esté dentro de 1 / 4Hz más o menos. Configure el porcentaje de caída para carga completa de modo que cuando ambas máquinas estén a carga completa, la caída de voltaje sea la misma (importante para compartir la potencia reactiva).

Conecte una máquina a las barras colectoras (en este punto, el autobús todavía está desconectado de las cargas).

Tiene dos bombillas en serie conectadas entre cada uno de los pares L1, L2 y L3 de las dos máquinas, estas parpadearán mientras las dos máquinas se deslizan dentro y fuera de fase, un sincrómetro es mejor, pero hay más bombillas disponibles.

Ajusta el acelerador en una máquina para que las velocidades sean muy parecidas (las luces parpadearán más lentamente a medida que se acercan a la velocidad de sincronización), luego, cuando las luces se apagan, acciona el interruptor y coloca la otra máquina en el autobús (un inteligente La variante del acelerador es un calentador de agua que puede usar para cargar una máquina ligeramente, y un interruptor, menos molesto que un trozo de madera presionando el volante).

Ahora las dos máquinas funcionarán exactamente a la misma velocidad (motorizado si es necesario). Compruebe que las corrientes circulantes sean pequeñas (si no, ha configurado incorrectamente la tensión sin carga).

Cierre el disyuntor de carga.

Si tiene la caída configurada correctamente, las dos máquinas compartirán la carga en proporción a sus clasificaciones.

Vale la pena agregar un relé de potencia inversa para desconectar una máquina que deja de generar debido a un problema mecánico o de combustible, pero es posible que deba omitir esto por un segundo más o menos cuando ponga una máquina en línea, ya que buscarán hasta que sincronicen completamente ambos velocidad y fase.

El circo de gira en el antiguo bloque soviético justo después de la caída del muro fue memorable por la ingeniería improvisada que a veces involucraba.

No probaría esto con un conjunto monofásico, y es más problemático de lo que vale la pena con máquinas más pequeñas.

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