fundo

Estou realizando algumas pesquisas para um projeto de software que monitora a geração e o consumo de energia de uma grande nave espacial fictícia. Minha justificativa é que eu gostaria de entender primeiro como funciona a geração de energia no mundo real antes de começar a tornar o aplicativo o mais autêntico possível ao usá-lo.

Base

Minha pergunta deriva do meu entendimento atual de como a rede elétrica funciona. A energia é gerada através de qualquer mecanismo (vapor / mecânico, foto-voltaico) e depois é intensificada através de uma subestação de alta tensão para transmissão a longa distância. Grandes fábricas (siderúrgicas, usinas de microchip etc.) podem ter uma subestação dedicada a elas para suas operações. Caso contrário, uma subestação reduz a HV para a MV para distribuição em menor escala (fábricas, grandes edifícios de escritórios, etc.). Isso é repetido novamente para LV, para entrega em residências e pequenas empresas. É um modelo simples, embora enganoso, porque apresenta uma cadeia linear de fluxo da fonte para a carga, com um único gerador de energia. No mundo real, existem várias estações funcionando para atender à demanda, e elas se adaptam à medida que a demanda muda com o tempo.

Questão

Suponha que um grande evento, como uma estação geradora, desligue inesperadamente. Que equipamento estaria envolvido na "reencaminhamento" de energia para minimizar a possibilidade de apagões? Ou, se um apagão contínuo fosse implementado temporariamente devido à alta demanda, que equipamento ou processo estaria envolvido?

Perguntas relacionadas

• Para coordenar várias estações geradoras: Como várias fontes de energia são sincronizadas em uma grade que usa um anel de distribuição?
• Para cargas pesadas transitórias: Qual é o efeito de cargas pesadas na rede elétrica?
• Modelagem de Rede de Energia Elétrica

Que equipamento estaria envolvido na "reencaminhamento" de energia para minimizar a possibilidade de apagões?

As estações de comutação de transmissão reorganizam as coisas quando há problemas com geradores ou seção da rede: -

Como você pode ver, todo gerador se conecta à rede (nacional) via TS. Esta página wiki deve ajudar. Fotos tiradas daqui ou daqui, se não forem membros do Quora

Suponha que um grande evento, como uma estação geradora, desligue inesperadamente. Que equipamento estaria envolvido na "reencaminhamento" de energia para minimizar a possibilidade de apagões?

As redes de energia são projetadas para suportar a falha de qualquer componente.

Para falhas do gerador: deve haver geração sobressalente suficiente funcionando para cobrir a perda do maior gerador. Isso é chamado de "reserva rotativa". Observe que ter geradores de reserva parados não ajuda em nada. Um gerador a frio leva minutos a horas para iniciar, mas a geração sobressalente deve assumir o controle do gerador com falha em um período de segundos.

Nota: Isso significa que as empresas de geração são pagas por manter os geradores girando, mas sem produzir energia. As pessoas se perguntam por que estão sendo pagas por não produzir nada! Os geradores não estão produzindo energia, mas estão fornecendo um serviço essencial.

Também é importante que os geradores de reserva rotativa possam reagir rapidamente à mudança de carga. "Resposta transitória" a "oscilações de carga" são as palavras-chave a serem procuradas. Grandes usinas de carvão / nuclear não são boas para isso, pois respondem lentamente ao controle de insumos. As turbinas a gás são muito melhores em balanços.

Para falhas na infraestrutura de transmissão, ou seja, linhas de transmissão, subestações - acho que a resposta de Andy abordou isso.

Projetamos sistemas de transmissão para ter pelo menos redundância N-1, para que possamos perder qualquer componente e ainda manter a maior parte do sistema em funcionamento.

Como não tenho experiência com sistemas de transmissão HV, evitarei dizer mais alguma coisa.

Ou, se um apagão contínuo fosse implementado temporariamente devido à alta demanda, que equipamento ou processo estaria envolvido?

Existem duas maneiras de gerenciar carga excessiva.

O sistema tradicional reage à carga excessiva desativando o fornecimento a centros de carga inteiros, ou seja, uma subestação inteira ou um alimentador inteiro. Este é um "sistema de redução de carga".

As cargas seriam desativadas em ordem de prioridade. Você desligaria uma fábrica antes de desligar um hospital. Você continua desligando as coisas até que a carga seja reequilibrada com a geração disponível.

A outra maneira é gerenciar pró-ativamente a carga, ou seja, usando sinais de controle de ondulação. Isso desativa equipamentos específicos de clientes, como aparelhos de ar condicionado, em momentos de alta demanda. Isso não ajudará em severas faltas de energia, por isso ainda é necessário um sistema de redução de carga.

O equipamento real em uma subestação de transmissão que "alterna" a eletricidade é o Quadrature Booster, também conhecido como Transformador de regulação de ângulo de fase . Essencialmente, alterando a fase de energia em relação à fonte, você altera a resistência ao fluxo de energia, regulando assim o fluxo de energia através de um segmento específico da grade.