Wie synchronisiert man einen Generator mit dem Stromnetz?

Ich werde dieser Antwort voranstellen, indem ich sage, dass ich zu diesem Zeitpunkt keine praktische Erfahrung mit der Stromerzeugung habe . Die folgenden Kommentare stammen aus Geschichten, die ich gehört habe, und Dokumenten, die ich gelesen habe. Sie sollten sich bei ernsthafter technischer Arbeit nicht auf diese Informationen verlassen .

Mit diesem Haftungsausschluss aus dem Weg ...

Die Antwort "Wie synchronisiert man eine Einheit mit einer anderen Einheit oder mit dem Netz" hängt von der Größe und dem Typ der Einheit ab.

Sie haben nichts über den Typ oder die Größe der Einheiten angegeben, die Sie synchronisieren möchten. Sie haben auch nicht erwähnt, welche Aspekte Sie erklärt haben wollten (die Hardware? die Steueralgorithmen? die regulatorischen Anforderungen?). Daher werde ich einen sehr allgemeinen Überblick auf hoher Ebene geben, mit einigen anderen Dingen, die für das allgemeine Interesse eingeworfen werden.

Das Benutzerhandbuch für den Anschluss von Generatoren bis 10 MW an das Western Power SWIN-Verteilungssystem geht auf einige der Anforderungen für den Anschluss kleiner Generatoren (bis 10 MW) an das (australische) South West Interconnected Network ein. Es wird nicht so viel über die Synchronisierung gesprochen, sondern über die erforderlichen Schutz- und Steuerschemata.

Kleine Einheiten < 1 MW

Bei kleinen Dieselgeneratoren für Haushalt oder Gewerbe werden diese normalerweise mit einem Umschalter installiert. Der Umschalter ist verriegelt, um sicherzustellen, dass der Generator nicht mit dem Netz parallel laufen kann.

Bei Solarwechselrichtern, die parallel zum Netz betrieben werden, müssen diese mit Netzausfallerkennung installiert werden. Dadurch wird verhindert, dass der Solarwechselrichter Strom in ein totes Netz zurückspeist, was die Menschen gefährden würde, die versuchen, das Netz zu reparieren.

Mittlere Einheiten - 1 MW - 10 MW

Die Synchronisation erfolgt durch einen Auto-Synchronizer. Dabei wird die Spannungs- und Phasendifferenz zwischen dem Gerät und dem Netz betrachtet. Es gibt Steuersignale aus, die die Geschwindigkeit, den Phasenwinkel und die Spannung der Einheit variieren, bis sie synchronisiert sind.

Geschwindigkeit und Phasenwinkel werden durch Steuern der Drosselklappe des Geräts (auch bekannt als „Governor“, „automatischer Generatorregler“) variiert. Die Spannung wird durch Steuern des automatischen Spannungsreglers (AVR) des Geräts eingestellt.

Separat wird ein Synchronisationsprüfrelais (ANSI 25) verwendet. Das Sync-Check-Relais verhindert, dass das Gerät nicht synchron schließt.

Ein nicht synchrones Schließen verursacht starke elektrische und mechanische Belastungen und ist zu vermeiden. Die Sync-Check-Funktion ist daher als „hochzuverlässige“ Schutzfunktion mit möglichst wenigen „beweglichen Teilen“ konzipiert.

An das Netz angeschlossene mittelgroße Einheiten sind in der Regel auch mit einer Art Inselschutz ausgestattet. Auch dies soll verhindern, dass ein totes Netz wieder mit Energie versorgt wird. Übliche Schutzschemata hierfür sind "Frequenzänderungsrate" und "Spannungsvektorverschiebung".

Große Einheiten - Kraftwerke - 40 MW+

Große Einheiten in Kraftwerken haben wie oben einen Synchronisierer und ein Synchronprüfrelais.

Zusätzlich kann ihre Frequenz absichtlich angepasst werden, um die Gitterfrequenz und -phase im Gleichschritt mit einer Atomuhrreferenz zu halten.

Anti-Islanding, bei dem die Einheit vom Netz getrennt ist, ist weniger ein Problem, da das Kraftwerk das Netz ist . Das Hauptproblem sind Schäden an der Einheit durch Lasttransienten – entweder durch plötzliches Entfernen oder Hinzufügen von Last. Der Über- und Unterfrequenzschutz ist eine Möglichkeit, diese Bedingungen zu erkennen. Zusätzlich werden ausfallsichere mechanische Schutzvorrichtungen verwendet (z. B. mechanische Überdrehzahl, niedriges/hohes Kesseltrommelniveau).

Endlich -

Ich habe auf YouTube nach praktischen Tutorials gesucht, aber keine nützlichen Informationen gefunden. Hat jemand?

Eine Anleitung zum Einrichten eines Auto-Synchronizers oder eines Sync-Check-Relays finden Sie auf Youtube nicht.

Solche Geräte sollten von qualifizierten Elektrotechnikern entworfen und installiert werden, die sich in der Regel keine Youtube-Videos ansehen, um eine professionelle Beratung zu erhalten.

Die Informationen sind weitaus wahrscheinlicher in den technischen Handbüchern für jeden Teil des Stromaggregats zu finden. Ich würde vermuten, dass Sie die Handbücher für den Generator, die Generatorsteuerung, den automatischen Spannungsregler, den Synchronisierer und das Sync-Check-Relais lesen müssten. Nachdem Sie jedes dieser Dokumente gelesen haben, sind Sie in der Lage, die erforderliche Ausrüstung und Konfiguration zu verstehen.

Nahezu alle Solar-/Wind-/Brennstoffzellen-Wechselrichter verwenden einen Software-Phasenregelkreis. Ich habe eine Reihe solcher Konverter entworfen, sowohl einphasige als auch dreiphasige.

Die PLL bestimmt die Netzfrequenz und den Winkel. Ihr Stromrichter verwendet dann die Daten, um die entsprechende Menge an Wirk- und manchmal Blindleistung zu erzeugen.

Ein guter Ausgangspunkt für Sie ist hier ( Software Phase Locked Loop Design Using C2000™ Microcontrollers for Single Phase Grid Connected Inverter): http://www.ti.com/lit/an/sprabt3/sprabt3.pdf

Bitte beachten Sie, dass alle Wechselrichter Stromquellen sind.

Übrigens. Das Netz ist eine starre Spannungsquelle, daher möchten Sie keinen Generator direkt daran anschließen. In Häusern verwendete Generatoren verfügen über einen Umschalter, mit dem kritische Hauslasten entweder an das Netz oder an den Generator angeschlossen werden können.

Ich habe das damals mit mehreren 500-kVA-LKW-Maschinen auf einem Festivalgelände gemacht, wenn es ungefähr so ​​​​geht:

Stellen Sie die Leerlaufspannung der beiden Maschinen auf etwa ein Volt ein. Stellen Sie die Leerlaufdrehzahl der beiden Maschinen auf etwa 1/4 Hz ein. Stellen Sie den Droop-Prozentsatz für Volllast so ein, dass der Spannungsabfall bei Volllast beider Maschinen gleich ist (Wichtig für die Blindleistungsteilung).

Schalten Sie eine Maschine auf die Sammelschienen (Zu diesem Zeitpunkt ist der Bus noch von den Verbrauchern getrennt).

Sie haben zwei Glühbirnen in Reihe zwischen jedem der L1-, L2- und L3-Paare von den beiden Maschinen verdrahtet, diese blinken, wenn die beiden Maschinen in und aus der Phase gleiten, ein Syncrometer ist besser, aber Glühbirnen sind mehr verfügbar.

Sie stellen den Gashebel an einer Maschine ein, um die Geschwindigkeiten nahezu gleich zu machen (die Lichter blinken langsamer, wenn sie sich der Synchrongeschwindigkeit nähern), und wenn die Lichter erlöschen, legen Sie den Schalter um und setzen die andere Maschine in den Bus (Ein cleveres Drosselvariante ist ein Warmwasserbereiter, mit dem Sie eine Maschine leicht herunterladen können, und ein Schalter, der weniger nervig ist als ein Stück Holz, das auf das Schwungrad drückt).

Die Maschinen werden jetzt beide mit genau der gleichen Geschwindigkeit betrieben (ggf. motorisch). Überprüfen Sie, ob die Kreisströme klein sind (wenn nicht, haben Sie die Leerlaufspannung falsch eingestellt).

Schließen Sie den Lasttrennschalter.

Wenn Sie die Droop richtig eingestellt haben, teilen sich die beiden Maschinen die Last proportional zu ihren Nennwerten.

Es lohnt sich, ein Rückwärtsleistungsrelais hinzuzufügen, um eine Maschine zu trennen, die aufgrund eines Kraftstoff- oder mechanischen Problems aufhört zu erzeugen, aber Sie müssen dies möglicherweise für eine Sekunde oder so umgehen, wenn Sie eine Maschine online schalten, da sie jagen, bis sie beide vollständig synchronisieren Geschwindigkeit und Phase.

Die Zirkustournee im ehemaligen Sowjetblock kurz nach dem Fall der Mauer war wegen der manchmal beteiligten improvisierten Technik denkwürdig.

Ich würde das nicht mit einem einphasigen Satz versuchen, und es ist mehr Mühe, als es sich bei kleineren Maschinen lohnt.