Synchronisatie van alternatoren
dmv. een synchroscoop
Synchroscoop
Root server » TechTalk » Electriciteit » Generatoren » Synchronisatie
Bij gelijkspanningsgeneratoren (dynamo's) moeten de apparaten niet gesynchroniseerd worden. Dit is wel het geval met alternatoren.

Synchroniseren van alternatoren

Een synchroscoop,
een voltmeter en
een frekwentiemeter


Men gebruikt nu electronische synchroscopen. Deze modules regelen het vermogen van de generator (rotatiessnelheid) en de bekrachtigingsstroom (netspanning). Eenmaal de generator op het net gesynchroniseerd wordt er een relais die de verbinding met het net maakt bediend.


De samenloop wordt gecontroleerd met lampen die over de relaiscontacten geplaatst worden.


Een generator die zowel los als gekoppeld gebruikt kan worden. Let op de synchronisatielampen.


Synchronisatie door middel van satureerbare spoelen

Voorwaarden voor het synchroniseren

Er moeten aan 5 voorwaarden voldaan worden voordat generatoren gesynchroniseerd kunnen worden. Er zijn algemene voorwaarden (compatibiliteit), regelvoorwaarden (2 tot 4) en een tijdcritische voorwaarde (faseverschil):
  1. De generatoren moeten compatibel zijn (zie voorwaarden voor parallelbedrijf)

  2. De generatoren moeten correct aangesloten zijn (fasevolgorde). Dit kan best gecontroleerd worden met de synchronisatielampen (zie afbeelding rechts). Als de fasevolgorde niet juist is, dan branden de lampen niet synchroon en is er nooit een moment dat alle lampen gedoofd zijn.

  3. De spanning van de generatoren moet identiek zijn De te koppelen generator mag een spanning hebben die een paar percenten hoger is.

  4. De frekwentie moet identiek zijn De te koppelen generator mag een frekwentie hebben die wat hoger is, maximaal 0.2% om het koppelen goed te laten verlopen.

  5. Het koppelen moet gebeuren als het faseverschil zeer klein is (faseverschil tussen te koppelen generator en de "barren").
Als aan alle voorwaarden voldoen wordt, kan de koppeling gebeuren.

De werking van een synchroscoop wordt hier besproken.

Generator synchroniseren met het net of onderling synchroniseren

Om de generator te synchroniseren gebruikt men een synchroscoop. In feite heeft de technieker 3 apparaten tot zijn beschikking: een synchroscoop, een voltmeter en een frekwentiemeter.

De frekwentiemeter bestaat uit een spoel die een reeks trilplaatjes in beweging brengt. Iedere trilplaatje heeft een licht verschillende trilfrekwentie. Enkel het trilplaatje waarvan de resonantiefrekwentie overeenkomt met de netfrekwentie zal zichtbaar trillen (vibrating reed frequency meter).

  • Men stelt de veldstroom (bekrachtiging) zodanig in dat de alternator de juiste spanning levert (men meet dat op de voltmeter). Zowel de voltmeter als de frekwentiemeter hebben twee schalen, één voor de generator, één voor het electriciteitsnet. De generator mag niet onderbekrachtigd zijn (anders zal hij niet vergrendelen op de netfrekwentie), de generatorspanning wordt dus een paar % hoger ingesteld dan de netspanning.

  • Men stelt de rotatiesnelheid van de generator in met de frekwentiemeter. De frekwentie-indikatie is een ruwe controle-indikatie.

  • Met de synchroscoop stelt men de fase van de generator in. Het is een ronddraiende indicator die het faseverschil tussen alternator en electriciteitsnet aangeeft. Als er een frekwentieverschil is, draait de indicator naar links of rechts.
Men stelt de generator zodanig in dat de generatorfrekwentie lichtje hoger ligt dan de netfrekwentie (de indicator draait langzaam in wijzerszin, maximaal 4 toeren/minuut). Juist voordat het faseverschil nul wordt, wordt de generator met het electriciteitsnet gekoppeld. Eenmaal de verbinding tot stand gebracht blijft de alternator in fase draaien, en dit blijft zo zolang er een stabiele koppeling met het net is en de alternator niet onderbekrachtigd is.

Bij een electriciteitscentrale wordt eerst de locale bus op het net aangesloten, dan worden de generatoren één voor één gesynchroniseerd en gekoppeld met de lokale bus. Bij onderhoudswerken of als er overproductie is kunnen één of meerdere generatoren losgekoppeld worden.

Een bijkomend systeem om de fase te controleren zijn lampen die tussen de alternator en het net geplaatst worden. Als de rotatiesnelheid van de generator niet juist is, dan knipperen de lampen min of meer snel. Als de synchronisatie tot stand is gebracht, dan zijn de lampen gedooft. Als het niet mogelijk beide lichten gedoofd te krijgen, dan is de cablage verkeerd (RTS in plaats van RST): het volstaat twee fasen om te leggen aan de generator die aan het net gekoppeld moet worden.

Tegenwoordig gebeurt het koppelen van een generator aan het net volledig automatisch.

Stroom en vermogen bij parallelbedrijf

Het vermogen dat de generator levert is afhankelijk van het vermogen van de dieselmotor of turbine. Door meer brandstof in te spuiten (of meer stoom) zal de generator automatisch meer vermogen leveren. Als de bekrachtiging correct is gaat de synchronisatie niet verloren. Bij een groep gesynchroniseerde generatoren zal men het vermogen zo regelen dat ieder generator een gelijke deel van het gezamelijk vermogen levert.

De stroom die iedere generator levert hangt af van de bekrachtiging. Bij een te lage bekrachtiging is de ontwikkelde spanning te laag en vloeit er stroom naar de generator, bij een te hoge bekrachtiging levert de generator meer stroom dan de andere generatoren op de bus. Dit is vergelijkbaar met het parallel verbinden van een lege met een volle batterij (omdat de lege batterij niet opgeladen kan worden geraakt de volle batterij ook leeg). Dit is blindvermogen (reactief vermogen), dat wil zeggen stroom zonder vermogen. Men zal de bekrachtiging zodanig instellen dat de stroom die iedere generator levert ongeveer gelijk is.

In de praktijk is er altijd een klein verschil in stroom en vermogen: dit vormt geen probleem zolang een generator geen vermogen gaat opnemen (de generator gedraagt zich als een motor). In dit geval gaat de terugwatt-beveiliging aanspreken en de betreffende generator van het net ontkoppelen.

Synchronisatie met spoelen of magnetische versterkers

In het geval van groepen die regelmatig aan het net gekoppeld moeten worden (stroomgroepen die de peikbelastingen van het net moeten opvangen: peak shaving) gebruikt men een systeem dat wat complexer is zodat de stroom- en spanningspieken bij het schakelen beperkt worden.

Een van de eerste systemen die gebruikt werden, waren sterke spoelen te gebruiken. De spoelen werken als een weerstand en beperken de stroompieken. Als de synchronisatie bereikt is, wordt contactor B gesloten. Door de egalisatiestroom die nu kan lopen wordt de alternator perfekt met het net gesynchroniseerd. De contactor A wordt nu gesloten. Het vermogen van de alternator kan nu opgevoerd worden zodat die vermogen op het net kan steken. Omdat de alternator nu perfekt in de pas loopt bij het sluiten van contactor A is de piekstroom beperkt. De contactoren gaan veel langer mee.

Maar het kan nog beter door magnetische versterkers te gebruiken. Dit zijn spoelen waarvan men de zelf-inductie kan wijzigen door een gelijkspanning. Men sluit hier ook eerst contactor B. Omdat de zelf-inductie zeer hoog is, is er maar een lage egalisatiestroom. Er wordt nu een gelijkstroombron op de verzadigbare spoelen aangesloten. De zelf-inductie wordt veel lager en de egalisatiestromen nemen toe. Deze stromen synchroniseren de alternator met het net. We sluiten nu contactor A, onderbreken de gelijkstroomvoeding van de spoelen en voeren het vermogen van de stroomgroep op.

Door het werken met verzadigbare spoelen worden de stroompieken vermeden als de contacten gesloten worden. Er zijn geen spanningspieken of dips op het net, zelfs al liep de alternator niet perfect synchroon met het net.

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