Als voorbeeld gebruiken we een systeem met onafhankelijke synchroniser. De synchroniser controleert de voorwaarden en koppelt automatisch de generator aan het net. Eenmaal de koppeling tot stand gebracht wordt het parallelbedrijf beheerd door een ander module die de exciterspanning en de brandstofinspuiting bijregelt.
De parameters zijn anders als men een generator aan het electriciteitsnet of een lokaal net koppelt:
- Men koppelt aan het distributienetwerk om het net te ontlasten of omdat men gaat overschakelen op eigen stroomvoorziening (schip dat gaat wegvaren en overschakelt van walvoeding naar eigen bedrijf)
- Men koppelt aan een lokaal netwerk als men meer vermogen nodig heeft en het aantal ingeschakelde generatoren niet voldoende zijn (eilandbedrijf).
De parameters moeten fijner ingesteld worden (minder toleranties) als men aan het distributienetwerk koppelt: doorgaans zijn dit zware generatoren die het distributienetwerk kunnen verstoren als de koppeling niet correct verloopt. Een lokaal net is dooraans minder stabiel, waardoor een synchroniser die met te nauwe parameters ingesteld staat niet zou kunnen synchroniseren op een lokaal net waarvan de frekwentie en spanning onvoldoende stabiel is.
Het koppelen van eigen generatoren aan het electriciteitsnetwerk gebeurt vaker dan je zou denken, ziehier twee voorbeelden:
- Grote verbruikers betalen niet alleen het effektief verbruik, maar ook het piekverbruik. Als de fabriek een zware belasting in gebruik moet nemen, dan wordt een eigen generator ingeschakeld om de piekbelasting op te vangen ("peak shaving").
- Bepaalde fabrieken produceren als afval brandbare gassen die in gasturbines gebruikt kunnen worden. Deze turbines produceren dan electriciteit die op het net gestoken wordt. Een voorbeeld zijn hoogovens die een enorme hoeveelheid brandbare gassen produceren. De calorische waarde van deze gassen is echter laag, waardoor het niet interessant is om deze gassen op te slaan of te vervoeren: ze worden vaak ter plaatse gebruikt om de gebouwen op te warmen of om electriciteit te produceren.
De synchroniser ontvangt verschillende signalen en kan zo bepalen wanneer alle voorwaarden voor een correcte synchronisatie voldoen zijn. De synchroniser ontvangt natuurlijk de netspanning op de bus bar, maar ook de spanning van de generator. De generatorspanning wordt door de hoofdmodule van de generator beheerd (regeling van de exciterspanning), de synchroniser kan enkel de spanning en de fase controleren.
Voordat de koppeling kan plaatsvinden worden volgende parameters gecontroleerd:
- Generatorspanning lichtjes hoger dan de netspanning
- Rotatiesnelheid zodanig dat de frekwentie wat hoger is dan de netfrekwentie
- Het koppelen gebeurt op het ogenblik dat de fase van de generator overeenkomt met de fase van de netspanning, rekening houdend dat de breaker een tijd nodig heeft om te koppelen.
Dit zijn de instelmogelijkheden van een FAS-113DG synchroniser:
- Tn: bepaalt de pulsduur voor de Woodward (snelheidsregelaar)
25..500ms, beginwaarde 200ms
Het veranderen van de ingestelde motorsnelheid gebeurt met kleine stapjes van vaste duur. Als de regelaar snel reageert, dan moet de pulsduur korter zijn om overshoot te vermijden. Indien de pulsduur te kort is, dan stelt de generator zich te traag in en heeft moeite om de frekwentie van het lokaal net te volgen als die niet stabiel is (eilandbedrijf).
- Bereik van de lineaire werking
0.25..2.5Hz, beginwaarde: 2.5Hz
In de lineaire correctiezone varieert het aantal impulsen naargelang de frekwentieafwijking: hoe meer de generatorfrekwentie van de netfrekwentie afwijkt, hoe meer pulsen per tijdseenheid opgewekt worden. Buiten de lineaire zone is de puls continu (sneller of trager). Indien het venster klein is, dan stelt de generator zich sneller in, maar met een neiging tot pendelen, waardoor de frekwentie niet lang genoeg constant gehouden wordt om te kunnen synchroniseren.
- Frekwentieverschil om de synchronisatie toe te laten
0.1..0.5Hz, beginwaarde: 0.5Hz
De synchroniser zal de generator niet op het net koppelen zolang het frekwentieverschil te groot is. Hoe hoger de ingestelde waarde, hoe sneller de synchronisatie kan gebeuren, maar er kan ook een plotse mechanische en electrische belasting ontstaan als er gekoppeld wordt.
- Toegelaten spanningsverschil om de synchronisatie toe te laten
2..12%
De synchroniser zal de generator niet koppelen zolang het spanningsvershil tussen het net en de generator te groot is. Men gebruikt een lagere waarde als men een zware generator aan een stabiel net koppelt (distributienetwerk) om blindstromen te vermijden. Men kan een hogere waarde gebruiken als het lokaal net niet niet erg stabiel is.
- Tijd nodig om de breker te sluiten
20..200ms
De breker heeft een korte tijd nodig om de generator met het net te verbinden. Deze waarde staat in de technische fiche van de breker. De sluitpuls wordt dus niet eggeven als het faseverschil nul is, maar een hondertal miliseconden ervoor.
De synchroniser regelt de frekwentie (de rotatiesnelheid van de motor) door + of - pulsen uit te sturen. Deze pulsen doen kortstondig een gelijkspanningsmotor draaien, zodat de Woodwaard (snelheidsregelaar) de motorsnelheid kan bijregelen. De synchroniser kan de voedingsspanning niet bijregelen, dit gebeurt door de hoofdmodule (regeling van de exciterspanning).
Als de verbinding tot stand is gekomen heeft de synchroniser geen invloed meer. Het effektief en blindvermogen worden door een andere module gemeten, deze bepalen de brandstofinspuiting en de exciterstroom. De verbinding wordt verbroken als de stroom te hoog is, als het vermogen naar de generator vloeit of als het geleverd vermogen te hoog is. De beveiligingen zijn zodanig ingesteld dat een kortstondige overbelasting toegestaan is.
De synchroniser heeft de volgende indicatoren:
- Generatorspanning binnen de limieten om het koppelen mogelijk te maken
- Netspanning binnen de grenzen (+/- 20% van de nominale spanning)
De generatorspanning moet aangepast worden aan de netspanning, maar enkel als de netspanning binnen bepaalde grenzen zit.
- Frekwentieverschil binnen de grenzen
- Twee leds lichten ook op als er een puls naar de Woodward gestuurd wordt om de frekwentie bij te regelen
De synchoniser zal het koppelen enkel laten gebeuren als het faseverschil klein genoeg is. De synchroniser zal ook geen koppeling toestaan als de generatorfrekwentie niet stabiel genoeg is (frekwentieverandering van meer dan 2.5Hz/seconde).
Na de koppeling levert de generator nauwelijks vermogen aan het net. Een module is nodig om parallelbedrijf correct te laten verlopen (opvoeren van het geleverd vermogen en controleren van de werkingsparameters). De gekoppelde generatoren hebben meestal een signaalverbinding om door te geven hoeveel vermogen een generator moet leveren.
|
Als voorbeeld gebruiken we een systeem met onafhankelijke synchroniser. De synchroniser controleert de voorwaarden en koppelt automatisch de generator aan het net. Eenmaal de koppeling tot stand gebracht wordt het parallelbedrijf beheerd door een ander module die de exciterspanning en de brandstofinspuiting bijregelt.
