Detección de un fallo de sincronización con la red eléctrica

La sincronización significa minimizar la diferencia de voltaje, frecuencia y ángulo de fase entre las fases correspondientes de la salida del generador y la red eléctrica. Un generador de corriente alterna debe sincronizarse con la red antes de la conexión. No puede proporcionar energía a menos que opere a la misma frecuencia que la red. La sincronización debe realizarse antes de conectar el generador a una red. La sincronización se puede realizar de forma manual o automática. El propósito de la sincronización es monitorear, acceder, activar y tomar acciones de control automáticamente para prevenir anomalías de voltaje y frecuencia.

Se deben seguir las reglas para la sincronización:

Fluctuación de voltaje:

Cuando un generador está sincronizado con una red eléctrica, normalmente hay una fluctuación de voltaje en la línea de distribución. Durante la sincronización, la fluctuación de voltaje no debe exceder el 3 % en el punto de acoplamiento común.

Límites de sincronización:

Los límites que permiten la sincronización son

1. Ángulo de fase- +/-20 grados
2. Diferencia máxima de voltaje - 7%
3. Frecuencia máxima de deslizamiento - 0,44%

Relé:

Para verificar la sincronización, se debe utilizar el "Relé de verificación de sincronización". El uso de relés no puede aplicarse a los generadores de inducción. El uso del relé de control de temporización es aceptarlo como respaldo durante la temporización y garantizar que un generador no se conecte a una línea de distribución muerta.

Sincronización de generadores de inducción:

Para sincronizar generadores de inducción, simplemente ejecútelo a la velocidad de sincronización y conéctelo. Para ello, se utilizarán controladores de motor estándar. Para impulsar mecánicamente los generadores hasta la velocidad de sincronización, se utilizará la potencia del eje de la turbina. La velocidad de los motores depende de la frecuencia suministrada y del número de polos de los generadores.

Sincronización de Máquinas Síncronas:

Para generadores síncronos, la forma de onda de salida debe estar en fase con la forma de onda del voltaje de red o dentro de los límites especificados. La tasa de cambio de ángulo de fase entre la red y la máquina (generador) debe estar dentro de los límites especificados.

Algunas otras reglas son la disposición del variador de velocidad para mantener una frecuencia de salida constante, la protección de la interconexión entre el generador y el sistema de distribución.

La sincronización falló:

El circuito de temporización puede no responder a un pulso de entrada recibido cuando el pulso de entrada recibido es más corto que el período de muestreo del sincronizador. Entonces no tendrá lugar ninguna interpretación sincronizada. Cuando la frecuencia de pulso de la señal de entrada es más alta que la frecuencia de sincronización del sincronizador, es posible que tampoco responda. A veces, el sincronizador mismo puede fallar al ignorar los eventos de entrada. Todas estas son circunstancias que podrían crear problemas si no se detectan. Hay varias razones para la falla de la sincronización de la red eléctrica.

Fallos de sincronización y sus detecciones:

En algunas situaciones, los generadores y algunas cargas locales fueron desconectados de las principales líneas de distribución. Debido a esta reducción en la calidad de la energía, puede evitar que los dispositivos se vuelvan a conectar automáticamente. Esto se llama isla. Por esta razón, la formación de islas debe detectarse de inmediato y la generación de energía debe detenerse de inmediato.

Debido a la formación de islas, pueden ocurrir los siguientes peligros

1. Las líneas generalmente distribuidas están conectadas a tierra solo en la subestación. Cuando las líneas de distribución y los generadores están desconectados, la línea no está conectada a tierra. Por esta razón, los voltajes de línea pueden ser excesivos.
2. La contribución del nivel de falla de la red a la subestación puede perderse. Esto afectará el funcionamiento de la protección en las líneas distribuidas. Debido a esto, es posible que no se genere suficiente corriente.
3. Debido al funcionamiento en isla, no se puede mantener la sincronización. Cuando el controlador intenta volver a conectarse a la línea de distribución, puede perder la sincronización en el punto de reconexión. De repente, grandes flujos de energía pueden dañar los generadores, las unidades de distribución y los productos de consumo.

Algunas otras desventajas debido al funcionamiento en isla son que los niveles de voltaje pueden salirse de los límites operativos normales y la calidad de la energía puede reducirse.

Métodos de detección de islas:

La detección de islas se puede realizar mediante métodos activos y pasivos. Los métodos pasivos buscan eventos transitorios en la red y los métodos activos sondean la red enviando señales desde el punto de distribución de la red. La protección de pérdida de red (LoM) se diseñará para detectar la desconexión de generadores y cargas cuando se haya creado una isla. Es posible que los métodos de detección de LoM más utilizados no detecten la formación de islas cuando la producción coincide con el consumo en el área de la isla. Esta zona ciega se denomina zona de no detección (NDZ). El tamaño de NDZ se puede reducir ajustando los relés de configuración de LoM.

Métodos activos:

La medición de impedancia, la detección de impedancia a una frecuencia específica, el desplazamiento de frecuencia del modo de deslizamiento, el sesgo de frecuencia y los métodos de detección de salto de frecuencia son métodos pasivos de detección de islas. La ventaja del método de medición de impedancia es una NDZ extremadamente pequeña para un solo inversor. El método de cambio de frecuencia del modo de deslizamiento es relativamente fácil de implementar. Es muy eficaz para prevenir la formación de islas en comparación con otros métodos de detección.

Métodos pasivos:

Todos los inversores fotovoltaicos conectados a la red deben tener métodos de protección de sobre/baja frecuencia y métodos de protección de bajo/sobre voltaje que eviten que el inversor alimente a la red eléctrica si la frecuencia o el voltaje de la red en el punto de acoplamiento.

Estos métodos de protección protegen el equipo del consumidor y también brindan mantenimiento como métodos anti-isla. La detección de salto de fase de voltaje y la detección de armónicos de voltaje son métodos más pasivos para detectar la formación de islas. Se requieren métodos de protección contra bajo/sobrevoltaje y métodos de sub/sobrefrecuencia, además de la prevención de formación de islas. Varios métodos de prevención de la formación de islas producen voltaje y frecuencia anormales. Los métodos de protección contra bajo/sobrevoltaje y los métodos de protección contra bajo/sobrefrecuencia son métodos económicos para detectar la formación de islas.

Aplicaciones de detección de fallas en la red eléctrica:

La iluminación es una de las principales causas de falla del sistema eléctrico. Todo el sistema eléctrico se compone eléctricamente de centrales eléctricas, subestaciones y líneas de transmisión, líneas de distribución y consumidores de energía. La detección de fallas de sincronización entre los generadores y la red eléctrica es el mayor beneficio, como el ahorro de energía. Entonces podemos evitar la pérdida de consumo de energía desconectando los dispositivos que consumen energía.

Cuando hay bajo/sobre voltaje o bajo/sobre frecuencia, el comparador detectará la diferencia entre la potencia real y la reactiva. Si no hay fallo de sincronización con la red eléctrica, los detectores darán valores cero. Según los valores de sub/sobrevoltaje y sub/sobrefrecuencia, las fuentes de alimentación se desconectarán si se observan valores fuera de rango.

Espero que hayamos discutido claramente la detección de tiempo de la red eléctrica. Si tiene alguna otra pregunta sobre este tema o proyectos eléctricos y electrónicos, deje los comentarios a continuación.