So funktioniert es: Generator-Synchronisation

Sind Sie jemals in Panik geraten, nachdem Sie in Ihrem Auto auf die Uhr geschaut haben, um zu sehen, dass Sie eine ganze Stunde zu spät zur Arbeit kommen? Und nachdem Sie sich überlegt haben, was Sie Ihrem Chef sagen wollen, fällt Ihnen ein, dass an diesem Wochenende Sommerzeit war und Sie die Uhrzeit Ihrer Autouhr noch nicht umgestellt haben?

Wir kennen das alle, und wir verlassen uns viel mehr auf Synchronisation, als wir vielleicht denken.

Aber so sehr wir uns darauf verlassen, um Dinge wie die Zeit im Auge zu behalten, verlassen wir uns auch auf Prozesse wie die Synchronisation von Generatoren. Tatsächlich ist die Synchronisierung von Generatoren der Grund, warum wir keinen Stromausfall am Arbeitsplatz haben, wenn ein Generator zur Reparatur abgeschaltet wird.

Wenn Sie nichts über die Generatorsynchronisierung oder deren Funktionsweise wissen, lesen Sie weiter, um eine vollständige Aufschlüsselung von allem zu erhalten, was Sie jemals über diesen lebenswichtigen Prozess wissen müssen, der unsere Energie am Laufen hält.

Generatorsynchronisierung: So funktioniert es

Was ist Generatorsynchronisation? Die Generatorsynchronisierung muss erfolgen, um Elemente wie Spannung, Frequenz, Phasenwinkel oder Phasenfolgen und die Wellenform des Generators anzupassen, damit das Stromsystem funktionsfähig bleibt.

Wenn zwei oder mehr Synchronisierer Energie an eine Stromquelle liefern, ist es notwendig, die Generatoren zu synchronisieren. Elektrische Lasten sind nicht immer konstant, was bedeutet, dass oft mehr als ein Generator verwendet werden muss, um größere Stromlasten zu liefern.

Das Synchronisieren oder Parallelschalten von Generatoren passt die Parameter eines Generators an einen anderen an, sodass sie zusammenarbeiten können.

Warum es wichtig ist

Da ein Generator nur dann Energie in ein Stromnetz bringen kann, wenn alle notwendigen Parameter genau mit denen des Netzes abgestimmt sind, ist die Synchronisierung von Generatoren für jedes Stromsystem von entscheidender Bedeutung.

Gewerbliche Kraftwerke bevorzugen die Verwendung mehrerer kleinerer Energieversorgungseinheiten anstelle einer einzigen großen Einheit. Wenn kleinere Einheiten verwendet werden, müssen mehr Einheiten installiert werden, um genügend Strom zu erzeugen.

Dies erfordert eine Generatorsynchronisierung und muss jedes Mal erfolgen, wenn eine neue Einheit hinzugefügt oder eingeschaltet wird. Der Parallelbetrieb kleinerer Generatoren erweist sich aus fünf Hauptgründen als deutlich vorteilhafter.

Es ist zuverlässiger

Die Wahrscheinlichkeit eines Generatorausfalls sollte berücksichtigt werden, insbesondere wenn für die Arbeit oder den Alltag auf Strom angewiesen ist.

Aus diesem Grund dient der Einsatz mehrerer Generatoren anstelle von nur einer großen Einheit als Ausfallsicherheit für Pannen, die sonst für eine große Anzahl von Menschen große Probleme verursachen könnten.

Es setzt den Dienst fort

Wenn ein Generator ausfällt oder anderweitig gewartet werden muss, ermöglicht das Vorhandensein anderer Leistungseinheiten, dass die Versorgungslast ohne Unterbrechung fortgesetzt wird, selbst wenn die eine reparaturbedürftige Einheit abgeschaltet oder entfernt wird.

Unterschiedliche Lastanforderungen erfordern unterschiedliche Einheiten

Der Energieverbrauch ist nicht immer konstant, und manchmal werden Netzteile in Zeiten geringer Lastanforderungen nicht benötigt.

Da ein Generator nicht teilweise abgeschaltet werden kann, um den Schwachlastbedarf zu decken, ist es viel intelligenter und effizienter, einen oder zwei Generatoren gleichzeitig laufen zu lassen. Dies ermöglicht auch die Synchronisierung von mehr Einheiten in Zeiten hoher Belastung.

Es macht die Effizienz viel höher

Um einen einzelnen Generator optimal zu nutzen, sollten mehrere Generatoren gleichzeitig mit ihrer empfohlenen Ausgangskapazität verwendet werden, anstatt die Ausgangskapazität nur einer Einheit zu erhöhen und diese möglicherweise zu beschädigen.

Dies hilft der Effizienz der Generatoren, insbesondere bei wechselnden Leistungsanforderungen in Schwach- oder Hochlastzeiten.

Mehr Kapazitätserweiterung

Der Einsatz vieler Generatoren bedeutet, dass Raum für Erweiterungen besteht, wenn der Strombedarf wächst. Neue Generatoren können nach dem Hinzufügen zum Kraftwerk einfach parallel synchronisiert werden und ermöglichen eine höhere Energieabgabe.

Was passiert, wenn Generatoren synchronisiert werden?

Die Generatorsynchronisierung ist für den bestehenden Stromverbrauch notwendig und von entscheidender Bedeutung, aber es gibt bestimmte Anforderungen, die erfüllt sein müssen, damit sie funktioniert. Spannung, Frequenz, Phasenwinkel und Phasenfolge sind die vier Hauptkomponenten, die bei der Synchronisierung von Einheiten berücksichtigt werden müssen.

Spannungsgröße

Der quadratische Mittelwert (RMS) des neuen Generators sollte derselbe sein wie der der Stromschiene oder des Stromnetzes, an das er angeschlossen wird.

Die Eingangsspannung ist höher als die der Sammelschiene oder des Stromnetzes, es fließt eine hohe Blindleistung vom Generator ins Netz.

Wenn die ankommende Spannung niedriger ist als die Spannung der Sammelschiene (oder des Stromnetzes), nimmt der ankommende Generator tatsächlich die hohe Blindleistung aus dem Netz auf.

Es ist besser, die Blindleistung gleichmäßig zu haben, damit die vereinigenden Quellen zusammenarbeiten, anstatt sich gegenseitig zu überwältigen.

Frequenz

Der ankommende Generator und die Sammelschiene müssen ebenfalls übereinstimmende Frequenzen haben. Wenn die Frequenzen nicht synchronisiert sind, führt die versuchte Parallelisierung zu einer hohen Beschleunigung und Verzögerung in der Hauptbewegung, die für die Erhöhung des Drehmoments verantwortlich ist.

Der inkonsistente Fluss, der durch nicht angepasste Frequenzen verursacht wird, führt dazu, dass der Generator nicht so effizient arbeitet, wenn überhaupt.

Phasenwinkel

Der Phasenwinkel ist eine entscheidende Komponente bei der Generatorsynchronisation, die eine anständige Menge an Informationen über einen bestimmten Generator liefert.

Die Phasenwinkel der ankommenden Generatorspannung und der Sammelschienenspannung müssen auf Null gesetzt werden. Die Phasenwinkel beider können beobachtet werden, indem man die Kreuzung und die Spitzen der Spannungswellenformen vergleicht.

Phase Sequenz

In einer dreiphasigen Sequenz, wie in einem Generatorsystem, gibt es drei Arten von Spannungen, die die gleiche Größe erzeugen, aber die Frequenz von jeder ist um einen Winkel von 120 Grad unterschiedlich.

Die Phasenfolge der drei Phasen des einspeisenden Generators muss mit der Phasenfolge der Sammelschiene übereinstimmen, an die er angeschlossen wird.

Dies ist einer der komplizierteren Schritte des Synchronisationsprozesses und Probleme treten meistens nach der Erstinstallation des Generators oder nach der Wartung auf.

Techniken zur Generatorsynchronisation

Es gibt drei hauptsächliche manuelle Techniken für die Generatorsynchronisation: Die Dunkellampenmethode, Die Zwei-Hell-, Eine-Dunkel-Methode und Die Drei-Hell-Lampenmethode. Diese Verfahren verwenden tatsächliche Lampenfäden, um zu zeigen, ob bestimmte Parameter synchronisiert wurden oder nicht.

Dunkellampenmethode

Die Drei-Dunkel-Lampen-Methode verwendet die Stromschiene, um den ankommenden Generator zu synchronisieren. Obwohl diese Methode einfach erscheint, kann sie keine Informationen über die Generator- oder Sammelschienenfrequenz liefern, was bedeutet, dass viele Informationen fehlen – oder Sie im Dunkeln lassen – für eine fundierte Synchronisierung.

Die Dunkellampenmethode ist oft kostengünstiger in der Durchführung. Es ist auch einfacher, die richtige Reihenfolge zu bestimmen.

Diese Methode kann jedoch unzuverlässig sein, da viel Raum für Fehler vorhanden ist. Beispielsweise wird die Lampe bei der Hälfte der üblichen Spannungsrate dunkel, was bedeutet, dass der Synchronisierungsschalter tatsächlich ausgeschaltet werden könnte, selbst wenn eine Phasendifferenz vorhanden ist.

Da diese Methode darauf beruht, dass die Lampen „aus“ oder dunkel erscheinen, könnte ein durchgebrannter Lampenfaden fälschlicherweise eine Synchronisation anzeigen.

Das Flackern der drei Lampen zeigt nicht an, welche Frequenz höher ist, was bedeutet, dass Unsicherheit hinsichtlich des Aspekts der Frequenzbestimmung besteht.

Zwei helle, eine dunkle Methode

Die Zwei-Hell-Ein-Dunkel-Methode misst die Frequenz des Generators und der Sammelschiene, kann aber die Korrektheit der Phasenfolge nicht überprüfen. Während also die Frequenzen sicher angepasst werden können, können die mehreren Phasen der Phasensequenzen nicht angepasst werden und müssen wahrscheinlich nach der Installation repariert werden.

Syncroskop-Methode

Die Synchroskop-Methode gibt an, ob die Generatorfrequenz höher oder niedriger als die Netzfrequenz ist. Diese Methode berücksichtigt einen der Parameter bei der Bestimmung einer Parallele, aber nicht alle.

Diese drei Methoden erfordern eine manuelle Synchronisation, die durch das Vorhandensein von Lampen bestimmt wird. Moderne Methoden automatisieren den Prozess der Synchronisation und sind daher weitaus zuverlässiger als die drei oben aufgeführten Methoden.

Synchronisationsnutzung in der realen Welt

Wenn Sie nicht in einem Kraftwerk arbeiten, müssen Sie wahrscheinlich nicht mehr als die Uhr in Ihrem Auto mit der auf Ihrem Telefon synchronisieren.

Wenn Sie jedoch wissen, wie die Generatorsynchronisation tatsächlich funktioniert, können Sie sich ein besseres Bild davon machen, wie unsere elektrischen Systeme funktionieren.

Jetzt, da Sie wissen, wie das funktioniert, gehen Sie raus und denken Sie daran, dass es jemanden gibt, der Generatoren auf der ganzen Welt synchronisiert, damit wir Strom haben, ohne zu viel darüber nachzudenken.

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