Werking generator
Inleiding koppelen van alternatoren
Parallelbedrijf
Root server » TechTalk » Electriciteit » Generatoren » Inleiding parallelbedrijf
Om meer vermogen te bekomen kunnen generatoren parallel geschakeld worden. Het is natuurlijk ook mogelijk een generator met het electriciteitsnet te verbinden.

In het begin van de electrificatie had gelijkstroom een groot voordeel: gelijkstroom kon gemakkelijker ingezet worden. Men kon gewoon dynamo's bijplaatsen als men meer stroom wou produceren. De generatoren hoefden niet synchroon te lopen, want er was geen netfrekwentie. Men regelde het vermogen van een dynamo door zijn toerental bij te stellen. Als de compoundering van de dynamo correct was (geen overcompensatie) dan konden de dynamo's zonder probleem in parallel aangesloten worden.

Uiteindelijk was men verplicht over te schakelen op wisselspanning die getransformeerd kon worden (door een hogere spanning te gebruiken kan men de verliezen beperken). Wisselspanning heeft echter een nadeel: men moet de generator synchroniseren met het electriciteitsnet. Een alternator zo maar aansluiten op het electriciteitsnet zou enorme stromen veroorzaken en de zekeringen zouden ogenblikkelijk springen. Westinghouse (de onderneming van Nicolas Tesla, de concurrent van Edison die voor General Electric werkte) hebben procedures moeten vastleggen om alternatoren te koppelen aan het electriciteitsnet.

Alternatoren voor huishoudelijk gebruik worden normaal niet gesynchroniseerd met het net (de meeste hebben trouwens niet de instellingen om de generator te synchroniseren). Het vrijlopend werken van een alternator noemt met eilandbedrijf. Ook grote alternatoren kunnen in eilandbedrijf werken. Men heeft het over gekoppeld eilandbedijf als meerdere generatoren samen gekoppeld werken, maar niet verbonden zijn met de electriciteitsdistributie.


Als de vermogen aanduiding negatief wordt, wil dit zeggen dat de generator vermogen opneemt uit het net (de alternator werkt dan als motor om de dieselmotor aan te drijven).

Dit is geen normale situatie en de terugwattrelais moet de verbinding verbreken. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren als de dieselmotor plots zonder brandstof zit.


Curve van Mordey

De bedoeling van parallelbedrijf is dat meerdere alternatoren samen gekoppeld worden zodat ze een zware belasting van energie kunnen voorzien (load sharing). De bedoeling is dat iedere alternator een evenredig deel van de belasting voor zijn rekening neemt. Ook als de verschillende alternatoren parallel werken, worden ze toch beschouwd als eilandbedrijf als ze niet op het electriciteitsnet gekoppeld worden.

In geval van netkoppeling wordt er energie naar het electriciteitsnet gestuurd (de teller loopt achteruit). Het electriciteitsnet wordt aangezien als een oneindig net, dat wil zeggen dat de bijdrage van één enkele generator niet bijdraagt tot het geheel aangezien er veel generatoren op het distributienet gekoppeld zijn, en jouw generator met een vermogen van misschien 1.6MW nauwelijks iets betekent.

De generator kan ook gebruikt worden om het electriciteitsnet te ontlasten, zonder dat er energie naar het netwerk gestuurd wordt. Dit kan bijvoorbeeld nuttig zijn als een afnemer een sterk variabele belasting heeft en extra bijdragen moet betalen als zijn verbruik boven een bepaald niveau komt (peak shaving). De voorwaarden voor gewoon parallelbedrijf en netgekoppeld bedrijf zijn nagenoeg identiek, de verschillen worden aangeduid waar van toepassing.

Het vermogen dat de generator levert wordt bepaald door de aanvoer van energie aan de generator: dit is het aktief vermogen. Het reaktief vermogen (of blindvermogen) wordt bepaald door de exciterstroom. Indien de exciterstroom te laag is, is de openklemspanning te laag en verbruikt de generator reaktief vermogen. Dit is vergelijkbaar met een transfo of een asynchrone motor die reaktief vermogen nodig heeft om een magnetisch veld op te bouwen. Indien de exciterstroom te hoog is, is de openklemspanning te hoog en levert de generator reaktief vermogen.

Bij een te lage exciterstroom ijlt de stroom achter op de spanning. De stroom is maximaal als de spanning reeds aan het dalen is, en het maximaal vermogen van de alternator kan niet geleverd worden. Bij een te hoge exciterstroom hebben we het omgekeerde effekt. Enkel bij een correcte exciterstroom is het reaktief vermogen nul. Het faseverschil wordt aangegeven door de hoek φ. De alternator (en het electriciteitsnetwerk) worden optimaal benut als het faseverschil nul is. De arbeidsfaktor cosφ is dan 1.

Enkel als de bekrachtiging correct is, is de stroom in de vermogenswikkelingen minimaal (de stroom wordt bepaald door het aktief en reaktief vermogen).

Op de figuur zie je het blindvermogen (op de figuur een stroom, maar dit verandert niets aan het betoog), dit zijn de twee rode lijnen. Het blindvermogen is minimaal als de veldwikkeling de juiste stroom krijgt. Bij dit blindvermogen wordt het effektief vermogen opgeteld: het vermogen dat door de alternator geleverd wordt aan het electriciteitsnetwerk.

De groene curve geeft alle punten weer waarbij de alternator optimaal werkt, dus met een arbeidsfaktor cosφ = 1.

Het gebied links dat gekenmerkt wordt door een zeer lage bekrachtigingsstroom geeft een onstabiele werking. Het magnetisch veld is niet sterk genoeg om de alternator synchroon te houden met het net. De fase tussen generator en electriciteitsnet verloopt en er kan een hoge stroom door de statorwikkelingen lopen, waardoor de beveiligingen in werking treden.

Alle alternatoren zijn niet voorzien voor parallelbedrijf. De voorwaarden voor parallelbedrijf staan hier uitgelegd.

Netfrekwentie

Het electriciteitsnet heeft eigenlijk geen vaste frekwentie, maar eerder een streefwaarde. Als het aanbod de vraag overtreft, dan stijgt de frekwentie lichtjes. Het electriciteitsnet gedraagt zich eigenlijk als een auto: als de weg daalt en de belasting dus minder wordt stijgt de snelheid van de auto. De chauffeur zal gas minderen om zijn snelheid te handhaven. Hetzelfde gebeurt met het electriciteitsnet. De producenten stellen de produktie bij om een vaste netfrekwentie te behouden. Met een nauwkeurige frekwentiemeter kan men zelfs de belans van het netwerk meten: zakt de frekwentie, dan is de vraag groter dan het aanbod (de verschillen zijn in de milli-hertz).

Ook een lokaal electriciteitsnet heeft geen vaste frekwentie, maar omdat het aantal stroomgroepen beperkt is kan de frekwentie wat meer variëren.

De noodzaak om generatoren te synchroniseren én synchroon te houden met het electriciteitsnet maakt het zo moeilijk om het net weer onder spanning te zetten na een stroomonderbreking. Als men een te groot deel van het electriciteitsnet opnieuw koppelt kan de vraag plots te hoog worden, waardoor bepaalde generatoren uit synchronisatie vallen. Een generator die uit de pas loopt wordt ogenblikkelijk van het net gekoppeld om schade tegen te gaan. Dit betekent dat het terug onder spanning brengen van een deel van het electriciteitsnet in kleine stapjes moet gebeuren.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's