Detecção de falha de sincronização da rede elétrica

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Sincronização significa a minimização da diferença de tensão, frequência e ângulo de fase entre as fases correspondentes da saída do gerador e da alimentação da rede. Um gerador de corrente alternada deve ser sincronizado com a rede antes da conexão. Ele não pode fornecer energia a menos que esteja funcionando na mesma frequência que a rede. A sincronização deve ocorrer antes de conectar o gerador à rede. A sincronização pode ser realizada manualmente ou automaticamente. O objetivo da sincronização é monitorar, acessar, habilitar e executar automaticamente a ação de controle para evitar anormalidades de voltagem e frequência.

As regras devem ser seguidas para a sincronização:

Flutuação de Tensão:

Quando um gerador é sincronizado com uma rede elétrica, normalmente há uma flutuação de tensão na linha de distribuição. Durante a sincronização, a flutuação de tensão não deve exceder 3% no ponto de acoplamento comum.




Limites de sincronização:

Os limites que permitem a sincronização são

  1. Ângulo de fase - +/- 20 graus
  2. Diferença de tensão máxima - 7%
  3. Frequência máxima de escorregamento - 0,44%
Relés:

Para verificar a sincronização, deve ser usado “relé de verificação de sincronização”. O uso de relés não se aplica a geradores de indução. O uso do relé de verificação de sincronização é para aceitar como um backup durante a sincronização e garantir que um gerador não se conecte a uma linha de distribuição morta.



Sincronização de geradores de indução:

Para a sincronização dos geradores de indução, ele só precisa ser executado até a velocidade de sincronização e conectado. Para este propósito, controladores de motor padrão serão usados. Para acionar mecanicamente os geradores até a velocidade de sincronização, a potência do eixo da turbina será usada. A velocidade dos motores depende da frequência fornecida e do número de pólos nos geradores.

Sincronização de máquinas síncronas:

Para geradores síncronos, a forma de onda de saída deve estar em fase com a forma de onda da tensão da rede ou dentro dos limites especificados. A taxa de mudança do ângulo de fase entre a rede e a máquina (gerador) deve estar dentro dos limites especificados.


Algumas outras regras são arranjos de acionamento de velocidade variável para manter uma frequência de saída constante, proteção de interconexão entre o gerador e o sistema de distribuição.

Falha de sincronização:

O circuito de sincronização pode falhar para responder a um pulso de entrada recebido quando o pulso de entrada recebido está em curto do que o período de amostragem do sincronizador. Então, nenhuma representação sincronizada ocorrerá. Quando a taxa de pulso do sinal de entrada é maior do que a taxa de sincronização do sincronizador, ele também pode falhar em responder. Algumas vezes, o próprio sincronizador pode falhar ao ignorar eventos de entrada. Todas essas são as circunstâncias que podem criar problemas se não forem detectadas. Existem várias razões para o fracasso de sincronização da rede elétrica .

Falhas de sincronização e suas detecções:

Existem algumas situações em que os geradores e algumas cargas locais foram desconectados das linhas principais de distribuição. Devido a esta redução na qualidade do fornecimento, pode impedir a reconexão automática dos dispositivos. Isso é chamado de ilhamento. Por esta razão, o ilhamento deve ser detectado imediatamente e a produção de energia deve ser interrompida imediatamente.

Devido ao ilhamento, os seguintes perigos podem ocorrer

  1. As linhas geralmente distribuídas são aterradas apenas na subestação. Quando as linhas de distribuição e geradores são desligados a linha não é aterrada. Por este motivo, as tensões da linha podem ser excessivas.
  2. A contribuição do nível de falha da rede para a subestação pode ser perdida. Isso afetará a operação de proteção em linhas distribuídas. Devido a isso, pode não ser gerada corrente suficiente.
  3. Devido ao ilhamento, a sincronização não pode ser mantida. Quando a garra tenta se reconectar com a linha de distribuição, ela pode estar fora de sincronização no ponto de reconexão. Devido a isso, de repente, grandes fluxos de energia podem causar danos aos geradores, unidades de distribuição e produtos de consumo.

Algumas outras desvantagens devido ao ilhamento são os níveis de tensão podem sair dos limites normais de operação e a qualidade do fornecimento pode ser reduzida.

Métodos de detecção de ilhamento:

A detecção de ilhamento pode ser feita por meio de métodos ativos e passivos. Os métodos passivos procuram por eventos transientes na grade e os métodos ativos sondam a grade enviando sinais do ponto de distribuição da grade. A Proteção contra perda de rede (LoM) será projetada para detectar a desconexão de geradores e cargas quando uma ilha for criada. Os métodos de detecção LoM mais utilizados podem falhar na detecção do ilhamento quando a produção corresponde ao consumo na zona da ilha. Esta área cega é chamada de Zona de Não Detecção (NDZ). O tamanho do NDZ pode ser reduzido apertando os relés de configuração LoM.

Métodos ativos:

Medição de impedância, detecção de impedância em frequência específica, mudança de frequência do modo de escorregamento, polarização de frequência e métodos de detecção de salto de frequência são alguns métodos passivos para detecção de ilhamento. A vantagem do método de medição de impedância é um NDZ extremamente pequeno para um único inversor. O método de deslocamento de frequência do modo deslizante é relativamente fácil de implementar. É altamente eficaz na prevenção de ilhamento quando comparado a outros métodos de detecção.

Métodos passivos:

Todos os inversores fotovoltaicos conectados à rede são obrigados a ter métodos de proteção de sobretensão / subfrequência e métodos de proteção de subtensão / sobretensão que fazem com que o inversor pare de fornecer energia para a rede elétrica se a frequência ou tensão da rede no ponto de acoplamento.

Poder

Sub / Superproteção para Tensão / Frequência
Fonte da imagem - tesla.selinc

Esses métodos de proteção protegem o equipamento do consumidor e também fazem a manutenção como métodos anti-ilhamento. Detecção de salto de fase de tensão e detecção de harmônicos de tensão são alguns métodos mais passivos para detecção de ilhamento. Os métodos de proteção de sub / sobretensão e os métodos de sub / sobretensão são necessários além da prevenção de ilhamento. Vários métodos de prevenção de ilhamento produzem voltagem e frequência anormais. Métodos de proteção de sub / sobretensão e métodos de proteção de sub / sobretensão são métodos de baixo custo para o ilhamento de detecção.

Aplicações de detecção de falha da rede elétrica:

A iluminação é uma das principais causas de falhas no sistema de energia. Todo o sistema de energia é composto eletricamente de usinas, subestações e linhas de transmissão, alimentadores de distribuição e consumidores de energia. Detectar a falha de sincronização entre geradores e rede elétrica é a grande vantagem, como economizar energia. Então, podemos evitar a perda de consumo de energia, desconectando dos dispositivos de consumo de energia.

Malha energética

Quando há uma sub / sobretensão ou sub / sobre frequência, o comparador detectará a diferença entre a potência real e a reativa. Se não houver falha de sincronização da rede elétrica, os detectores fornecerão os valores zero. Com base nos valores de sub / sobretensão e sub / sobretensão, os fornecedores de energia serão desconectados se algum valor fora do limite for observado.

Espero que tenhamos uma discussão clara sobre a detecção da sincronização da rede elétrica, se qualquer outra dúvida sobre este tópico ou sobre os projetos elétricos e eletrônicos deixe os comentários abaixo.