Güç şebekesinde aşırı gerilime ne sebep olur?

Yaşadığım bölgede, şebeke voltajı sapmasının sürekli olarak yüzde 5 içinde ve kısa süreler için yüzde 10 içinde olabileceğini söyleyen bir devlet standardı var, bu nedenle şebeke voltajı bu aralıklar dahilindeyse - sorun değil. Nominal voltaj 220 volttur, bu nedenle sürekli olarak 209.231 volt aralığında ve 198..242 volt aralığında kısa süreler olabilir.

Şimdi anlıyorum ki bazen cılız kablolar ve büyük kayıplar ve kötü kablo bağlantıları ve bu durum tüketici bölgesinde düşük gerilime neden olabilir.

Aşırı gerilime ne sebep olur? Yani, dikkatle izlenen "doğru" hızlarda dönen ve dikkatle önceden hesaplanmış voltaj üreten, dikkatlice tasarlanmış jeneratörler var. Sonra, her sargıda tekrar doğru sayıda rüzgara sahip olan ve böylece doğru voltajı diğer doğru voltaja dönüştüren transformatörler var. Bu yüzden voltajın aniden tasarlandığından nasıl yükseleceğini görmüyorum. Yine de oldukça büyük sapmalara izin veren bir devlet standardı bile var.

Güç şebekesinde aşırı gerilimlere tam olarak ne sebep olur?

Şebeke gerilimi neden nominal değerin üstünde? Kenar boşluklarını bırakan güç artışlarından bahsetmiyorum. Standart operasyonlardan bahsediyoruz. Tasarım gereği, güç üst kenar boşluğuna ortadan daha yakın olarak ayarlanır. Sebepler şunlardır:

Standart güç jeneratörlerinin tümü, şebeke frekansı ile senkronize edilen belirli bir dönme hızıyla çalışır. Jeneratörün dönme frekansı ayrıca kaç kutup ile donatıldığına da bağlıdır, örneğin 50Hz ızgaralarındaki tüm 4 kutuplu jeneratörler 1500 / dak ile çalışır.

Şebeke frekansı, şebekeden bekleyebileceğiniz tek sabit değerdir.

Sabit hızda, bir jeneratörün güç çıkışı alan bobinlerinin uyarılması ve türbin veya motordaki mekanik giriş ile düzenlenir. Her iki değer de birlikte düzenlenmelidir. Mekanik girişi arttırmadan uyarmayı artırırsanız, makine yavaşlar ve engellenmesi gereken senkronizasyondan çıkar.

Bazı tür santraller asenkron çalışır (volan, güneş, rüzgar çoğunlukla), bu da güç çıkışlarının şebekeye sığması için elektronik olarak ayarlanması gerektiği anlamına gelir.

Birkaç nedenden dolayı güç tedarikçileri üst tarafa doğru düzenleme yapacaklardır.

İlk olarak, güç çıkışını azaltmak için daha hızlı tepki verebilirler: Biraz buharı yönlendirin, uyarmayı azaltın, bitti. Yukarı tepki vermek için önce daha fazla buhar yapmaları gerekir, bu da zaman alır. Bu yüzden üst sınırda olmak daha güvenlidir.

İkinci olarak, aynı güç, Voltaj daha yüksek olduğunda daha verimli bir şekilde taşınabilir. Kayıplar neredeyse sadece akımdan kaynaklanır, daha yüksek voltaj daha az akım anlamına gelir, bu nedenle daha az kayıp, daha büyük voltaj yüzdesi müşteriye ulaşır ve sadece gelen güç ödenir.

Son olarak, kullanılan gücün bir kısmı, daha yüksek voltajla daha fazla güç tüketen, daha yüksek tüketim ve daha yüksek satışlara yol açan saf elektrik direncidir. Sanırım bu çok önemli değil.

Artık güç tedarikçileri ortalama olarak ne kadar güç tüketileceğini çok iyi biliyorlar. Şükran günü gibi özel günlerde (o gün her soba eylemde) veya süper yay gününde daha ne kadar ihtiyaç duyulacağını biliyorlar. Bir süre önceden plan yapacaklar.

Şebeke hatlarının kalitesi burada dikkate alınır: Eğer bir mahalledeki voltaj düşüşünün oldukça yüksek olduğunu bilirlerse, o mahalleye olan besleme planlanan voltajın mümkünse müşterilere ulaşması için kurulacaktır. Yüksek / orta / alçak gerilim şebekeleri arasındaki transformatörler bir dereceye kadar düzenlenebilir. ( http://en.wikipedia.org/wiki/Tap_%28transformer%29 adresindeki ULTC'ye bakın )

Bu nedenle, voltaj düşüşleri ve faz kaymaları tedarikçilere zarar verir: Bu iki faktör, kendileri için ödemek zorunda oldukları hatlarda daha büyük kayıplara neden olur.

Izgaranın ince ayarlandığından emin olursunuz, ancak bu sizi inandırmaya sevk edecek kadar statik değildir. Tüm ızgara oldukça kararsız olan muazzam bir makinedir. Sistemin istikrarlı çalışmalarını sürdürmesi için sürekli izleme ve yeniden ayarlama gereklidir.

Bir jeneratörün kararlı bir voltaj (çoğunlukla) ürettiğini doğrularken, şebeke üzerindeki yük her saniye değişir. Bu değişiklikleri izleyen sistemler, özellikle jeneratörler gibi büyük hareketli nesneler söz konusu olduğunda, her zaman anında tepki veremez.

Evinizde başlayalım. Bölgenizi besleyen transformatörün üç fazı vardır. Şehir / kasaba planlayıcısı, mahallenizdeki evleri her aşamada (neredeyse) eşit miktarda tasarlardı. Şimdi yükler farklıysa, fazlar dengesizleştikçe her fazdaki gerilimlerde küçük kaymalara neden olacaktır. Bu genellikle küçüktür, ancak gördüğünüz küçük dalgalanmalara kolayca neden olabilir. Ölçümleri zaman içinde grafikleyebiliyorsanız, pik saatlerde (sabah ve akşam) dalgalanmaların nasıl göründüğü ilginç olmalıdır.

Şebekenin dinamik olmasının başka birçok yolu vardır: İletim hatları ısınır ve dirençlerini değiştirerek soğur, güneş aktivitesi iletim hatlarındaki akımları indükler, tüm kasabalar bir kaza nedeniyle şebekeden atılır. Benim en sevdiğim kararsızlık jeneratör aşaması. Jeneratörlerin fazda ve frekansta tutulması gerekir, ancak üzerlerindeki yük (şebeke) değiştiğinde jeneratörün biraz hızlanmasına veya yavaşlamasına neden olur. Bu, jeneratörden enerjiyi serbest bırakan ve emen reaksiyon tekerlekleri ile telafi edilir.

Yukarıdakilerin hepsi şebekedeki yükü değiştirir ve bu nedenle voltaj dalgalanmalarını göreceksiniz.

Diğerlerinin de söylediği gibi, temel sorun talebin hızlı bir şekilde değişebilmesidir, ancak elektrik üreten büyük makineler ve bunlara güç girişi bu kadar çabuk değiştirilemez.

Burada ABD'de standart, her şeyin 4 saniyede bir yeniden değerlendirilmesi. Her bölge için kontrol merkezi, çeşitli iletim hatlarındaki akımları, çeşitli yerlerdeki voltajları ve büyük üreticilerin her biri tarafından şebekeye atılan gücü izler.

Her üreticinin özellikleri bilinir ve her 4 saniyede bir güç çıkışlarını yukarı veya aşağı ayarlayıp düzenlemeyecekleri söylenir. Nükleer santraller reaksiyonu en yavaş olanlardır ve genellikle "baz" yükte tutulurlar. Daha sonra çok daha hızlı tepki verebilen, ancak elektriği daha pahalı hale getirebilen "zirve yapan" bitkiler var. Pik tesisleri genellikle bir jeneratörü çalıştıran turboşaft motorlarıdır. Bunlar yüksek talep dışında genellikle kapalı tutulur. Hidro tesislerin kendi karakteristik özellikleri vardır. Büyük talep değişikliklerine bir dakika veya birkaç dakika içinde oldukça hızlı tepki verebilirler. Kısmen 4 saniye seçildi çünkü o zaman hiçbir şey bu kadar hızlı tepki veremedi. Her 4 saniyede bir sinyal gönderen merkezi kontrolör de bir adillik algoritması uygular. Örneğin, bölgede birkaç tepe noktası bitkisi varsa, onları eşit olarak kullanmaya çalışır. Şebekeyi yönetmek karmaşık bir sorundur ve yanlış yapılarak boşa harcanacak çok para vardır.

Şebeke için volan depolama sistemleri yapan yerel bir şirket olan Beacon Power var . Bunlar, manyetik yataklara binen tahliye odalarında büyük volanlardır. Her volan yaklaşık 100 kWh elektrik depolayabilir. Bu sadece üretim değil, depolamadır, ancak avantaj, gücün depolanması ve toplanmasının elektronik olarak yapılması ve bu nedenle çok hızlı tepki verebilmesidir. Bu volanların kurulumu için hem emici hem de üreten kısa vadeli zirve için bir iş vakası yapmak mümkündür. Bazı yeni elektrik üretim tesisleri bu tür kısa süreli depolamayı yerel olarak içerecektir. Bu, nihai güç kaynağı hidro, kömür veya petrol olsa bile, genel kurulumun iyi kalpli, esnek ve hızlı tepki veren bir güç istasyonu gibi görünmesini sağlar.

Duymak yakınında Northfield Dağ Rezervuarı adı verilen ilginç bir bitki daha var . Suyun potansiyel enerjisi üzerinde çalışan çok daha büyük bir enerji depolama istasyonudur. Yavaş tepki veren elektrik santralleri gereğinden fazla üretim yaparken hafif yükler sırasında, Connecticut Nehri'nden yokuş yukarı Northfield Dağ Rezervuarı'na su pompalanır. Yüksek talep sırasında, su nehre doğru yokuş aşağı akar ve enerji üretir. İstasyonda, her biri 270 MW gücünde 4 adet tersinir jeneratör bulunmaktadır, böylece tüm istasyon bir süre için 1 GW'lık tepe gücü sağlayabilir.

Çoğu durumda söylediklerinin az çok. Artı:

Çok büyük makineler varsa güç çıkışını değiştirmek son derece zaman alır. Hidro türbin vanalarının tonlarca akan suyu etkileyen açılması veya kapatılması gerekir.Kömür beslemeli kazanlara sahip ekip türbinleri, yük düşerse fırındaki enerjiyle uğraşmalıdır - veya yük aniden atlarsa ekstra yakıt ilave edilmelidir.

Aydınlatma çarpmaları / bir araba bir direğe / bir ev yangına ya da kesik bir çizgiyi besleyiciye vurur. Kesiciler açılır. Arıza zinciri ilerletmeyebilir veya bir şekilde olabilir. Yük aniden düşer. Dönen makine kontrolörleri enerji girişinin kapatılmasını gerektirir. Türbin damlalarına su beslemesi, ateş yakmak için kömür beslemesi .... Voltaj hızla yükselir ve ardından tekrar sabit duruma döner.

NZ ve Fransa, Rugby dünya kupası finalinde yarı yarıya 12-11 yaşlarında. Ceza verilmez. Hakem düdüğünü çalıyor ve iki takım sahadan çıkıyor. 1.300.000 Yeni Zelanda TV izlemeyi bıraktı. % 22'si tuvalete gidiyor. Su besleme pompası istasyonu, birkaç dakika boyunca dalgalanmayı fark etmeyecektir. Hızlı bir fincan kahve için 127.000 elektrikli sürahi açılır. Daha. Güç yükü büyük ölçüde artar. Gerilim düşer. Daha fazla su aranıyor. daha fazla kömür, daha .... İki takım sahaya koşar, su ısıtıcılar tıklar. Işıklar kapalı. Tuvaletler boşaltılır. ... Yük düşüyor. Kömür halen eklenmekte .... Voltaj yükseliyor ....

Tüm bu jeneratörler, üretildikleri kesin voltajları üretirler .. bu yol boyunca olan şeydir ... çoğunlukla jeneratörden fişinize kadar.

• Güney Afrika'da elektrik fırtınaları sırasında, aydınlatma yüksek gerilim hattının yakınında veya doğrudan aşağı inen istasyonlarda katliama neden olacak - bunun için koruma var (ve hemen tepki vermeye çalışıyor), ancak çoğu zaman yakın kasabalardan insanlar ertesi gün elektrik tamir atölyelerini doldurun çünkü televizyonları patladı. Bu sivri uçlar% 10 tolerans seviyeleri nedeniyle izin verilen ağı dalgalandırır. (Deneyimden söz ediyorum ve burada bir şeyler yapmıyorum)

• Dünyanın diğer bölgelerinde kasırgalar, depremler.

• Diğer durumlarda, yüksek güç hatlarına düşen bir ağaç neden olabilir

• Atmosferik özelliklerde ani değişiklik.

• Güç şebekesi yeniden yönlendirmesi (bakım çağrıları)

• Ama aynı zamanda evde geri besleme üreten cihazlarla kendi kendine neden olabilir.

Yıllar geçtikçe ve yeni kablolama yasalarının getirilmesiyle bu düşüşler / zirveler çoğunlukla kaldırıldı. Ancak tolerans hala oradadır ve son kullanıcı cihazları bu sapmayı tolere eder, çünkü akım cihazdaki transformatörler kullanılarak daha da rafine edilir.

Diğerlerinin söylediği gibi, ızgara sürekli değişen bir şeydir. Hollanda'da yerel elektrik şirketleri hakkında bazı belgeseller gördüm. Duyduğunuz en yaygın şey, elektrik üretmeleri gereken 'tipik' pik dönemlere sahip olmalarıdır. Genellikle elektrik santralleri bu anlara hazırlanır; artan talebi karşılayacak yeterli kapasite var mı?

Hatta bazı enerji şirketleri (özellikle beklenmedik) yağmur, duşlar vb. İçin hava durumu radarını seyrediyorlar. Tipik (yani ortalama) yanıt, insanların her şeyi sıcak tutmak için daha fazla elektrik ve güç kullanacağıdır. Buna karşı güç istasyonu, yağmur yağacak gibi göründüğünde daha fazla kapasiteye hazırlanır, çünkü her zamanki gibi daha fazla enerji vermeleri gerektiğini bilirler.

Tüm bu efektler bilgisayarlar tarafından kontrol edilir. Belli koşullar altında pek çok statik ve 'tipik beklenen' eğriler, ızgarayı bir miktar sabit tutmak için modellenmiştir. Aslında, sadece birkaç operatör santrallerin kendisinde. Küçük santralin kendisinde 1-2 teknisyen ve ofiste 1-2 operatör olabilir.

Sorunuza geri dönelim: şebekeyi sabit tutmak çok zor. Makinelerden daha hızlı değişebilen yük nedeniyle, 'beklenen modeller' üzerinde birçok düzenleme yapılır. Şebekeye rüzgar türbinleri eklemek, rüzgar kuvvetli eserken birkaç ekstra MW üretebildikleri ve birkaç dakika sonra durduğunda gidebileceği için düzenlemeyi biraz daha zorlaştırır.

Aşırı gerilimlerin ana nedeni

1. Şimşek
2. Anahtarlama dalgalanmaları
3. Yalıtım hatası
4. rezonans

Yükler dirençli, endüktif ve kapasitif niteliktedir. bu endüktif ve kapasitif doğada reaktif yükler iken rezistif yüke Gerçek (güç) denir. Normal bir çalışan güç sisteminde gerçek güç ve reaktif güç dengede olmalıdır, yani (kabaca) üretilen gerçek güç = gerçek güç tüketilen (yük + Kayıplar) diğer jeneratör ve frekans hızı artacak veya azalacaktır. Benzer şekilde üretilen reaktif güç = başka tüketilen reaktif güç voltajı artacak ve azalacaktır. Normalde jeneratörler Gerilim ve frekansı izleyerek yük gereksinimine göre gerçek ve reaktif gücü ayarlamak için donatılmıştır. Yıldırım geçişi gibi faaliyetler ani değişime neden olur ve bu da aşırı gerilimlere neden olur. Endüktans, akımdaki değişime karşıdır. daha fazla referans için.