Почему генераторы должны вращаться с меньшей частотой, если спрос превышает предложение?

Жители ЕС могли заметить, что некоторые часы в их доме не синхронизируются с другими часами. По-видимому, причина этого в том, что поставщики электроэнергии должны были снизить частоту, с которой сеть переменного тока чередует ток. Я понимаю, что скорость, с которой тикают эти часы, основана на частоте сети переменного тока, так что пока это имеет смысл. Чего я не понимаю, так это того, что, согласно отчетам, поставщики электроэнергии должны были снизить частоту, потому что региональный поставщик на Балканах не предоставил свою справедливую долю электроэнергии в сеть. Я прочитал статью на веб-сайте швейцарской энергосистемы по адресу https://www.swissgrid.ch/swissgrid/en/home/experts/topics/frequency.html , в которой говорится:

Если потребление электроэнергии ниже производства, то частота выше; если потребление выше, чем производство, частота ниже. Причина этого в следующем: электрические генераторы электрической сети вращаются легче и быстрее, когда потребление низкое. Следовательно, они вращаются с более высокой частотой. И наоборот, электрические генераторы вращаются с большим трудом и с меньшей частотой, когда потребление больше.

Таким образом, генераторы должны вращаться медленнее, если спрос превышает предложение. Почему? Я имею в виду, я даже не понимаю, как сеть остается работоспособной, если спрос превышает предложение. обычно, если спрос превышает предложение, часть спроса не удовлетворяется. Я могу неправильно понять, как энергосистема в целом справляется с такой ситуацией. Я особенно не понимаю, какая связь между недостатком электроэнергии в сети и механической скоростью генераторов. Я практически ничего не знаю об электросети, так что это тоже не поможет.

Потому что дополнительная нагрузка на них замедляет их, как при езде на велосипеде в гору.
Кто-то в курсе своих хакерских новостей

Ответы (5)

Таким образом, генераторы должны вращаться медленнее, если спрос превышает предложение. Почему?

Это не совсем так. Мощность крутящего момента X скорость. Для увеличения мощности не обязательно увеличивать скорость; крутящий момент можно увеличить. Крутящий момент увеличивается за счет увеличения настройки дроссельной заслонки. Все системы генерации имеют какой-то дроссельный механизм. Однако работа дроссельной заслонки не является мгновенной. Что приводит к кратковременному снижению скорости при увеличении нагрузки (потребности). Когда различные генераторы, подключенные к сети, замедляются, их дроссели автоматически регулируются, чтобы скорректировать снижение скорости. Электрические сети, как правило, имеют достаточно резервной мощности, чтобы справиться с возросшим спросом. Если резерва недостаточно, падение напряжения и частоты может сохраняться в течение более длительного времени.

Когда спрос падает, генераторы будут работать быстрее, чем обычно, в течение короткого периода времени. Это имело бы тенденцию корректировать часы так, чтобы в течение 24 часов было мало или совсем не было чистой ошибки. Однако, если пропускная способность сети недостаточна, это приведет к продолжительным периодам пониженного напряжения и частоты.

Таким образом, генераторы должны вращаться медленнее, если спрос превышает предложение. Почему?

Механическая мощность в генераторе равна крутящему моменту, умноженному на скорость вращения, поэтому, если выходная электрическая мощность слишком высока, вы можете уменьшить эту выходную мощность, снизив скорость вращения.

Я имею в виду, не является ли выпуск в этом случае слишком низким, потому что спрос превышает предложение?
Спрос не может опережать предложение. Если нагрузка становится слишком большой, то что-то должно уступить, и во избежание серьезного механического или электрического отказа проблема подачи слишком большого механического крутящего момента решается путем снижения скорости (что также снижает крутящий момент).
@Andyaka «Спрос» может превышать предложение. «фактическое потребление» должно быть равно предложению. Если спрос превышает предложение, то каждый получает немного меньше, чем требует.
@asdfex вы семантически правильны.
Но электрическая мощность от генератора равна напряжению x ток. Хотя верно, что напряжение, в свою очередь, пропорционально скорости вращения, существуют и другие способы воздействия на напряжение (ток обмотки возбуждения генератора, отводы трансформатора). Почему сеть не снижает только напряжение (независимо от частоты), чтобы свести к минимуму девиацию частоты?
@jms Да, это, конечно, правда, но если вы уменьшите частоту и большинство ваших нагрузок (крупные факторы и установки) представляют собой трехфазные асинхронные двигатели, то уменьшение F уменьшит скорость этих якорей, а механическая выходная мощность уменьшится. Это уравновешивание — будет много нагрузок с контурами управления, которые будут корректировать снижение частоты или напряжения для поддержания выходной мощности, но большинство (более 50%?) не будут этого делать, и небольшое снижение скорости будет неважным. .

Если спрос превышает предложение, генераторы замедляются и в конечном итоге останавливаются в течение нескольких минут. Этого еще не произошло, потому что существуют чрезвычайные меры для предотвращения этого.

Обычно каждый оператор электростанции производит именно то количество энергии, которое заказали их клиенты. В этом случае спрос равен предложению, а сеть работает на номинальной частоте 50 Гц.

Если кто-то получает больше энергии, чем он заказал, начинается цикл:

  1. Спрос превышает предложение, поэтому генераторы начинают тормозить.
  2. Как только частота генераторов снижается до 49,95 Гц или ниже, вступают в действие аварийные процедуры. На всех электростанциях включаются сирены, люди выкрикивают команды, а в печи засыпают еще угля, чтобы защитить сеть.
  3. Растущее предложение аварийного питания соответствует спросу. Генераторы разгоняются до 50 Гц в течение нескольких минут.
  4. Как только частота восстанавливается, аварийные процедуры прекращаются, и электростанции возвращаются к нормальной работе.
  5. Промыть и повторить.

Во время цикла сеть колеблется между 50 Гц и нормальной мощностью и 49,95 Гц и аварийной мощностью. Средняя мощность всегда равна потребности, а средняя частота будет чуть ниже 50 Гц. Фактическое усреднение производится по импульсу генераторов.

Частота сети незначительно колеблется в зависимости от потребности, поэтому в любой момент частота будет находиться в пределах установленного допуска.

Суммарная разница сравнивается со стандартными часами и корректируется путем корректировки генерируемой мощности для компенсации электрических часов (синхронных).

Таким образом, на циферблате не должно быть заметного увеличения/уменьшения времени, за исключением полного отключения питания.

Необходимо ответить на следующий вопрос: «Почему поставщики электроэнергии позволяют потребителям потреблять больше, чем их производственные возможности?»

Обычно электроэнергетические компании имеют судебные разбирательства с другими (близлежащими) коммунальными предприятиями о покупке их избыточной мощности, когда часть их собственных генерирующих мощностей отключена. (из-за неисправности или технического обслуживания)

Я рекомендую купить часы с батарейным питанием или два для вашей жилой площади или использовать время мобильного телефона в качестве стандарта. (которые устанавливаются сотовой вышкой со спутников GPS)