لا يرتبط تردد التيار المتردد بشكل مباشر بسرعة محرك محطة الطاقة الكهرومائية، ولكنه يرتبط بشكل غير مباشر.
بغض النظر عن نوع معدات توليد الطاقة، يجب نقل الطاقة إلى شبكة الكهرباء بعد توليدها، أي أن المولد يجب أن يكون متصلاً بالشبكة لتوليد الطاقة. بعد توصيله بالشبكة، يتم توصيله بشبكة الكهرباء ككل، وتكون الترددات في جميع أنحاء الشبكة متماثلة تمامًا. كلما كبرت شبكة الكهرباء، قلّ نطاق تذبذب التردد وازداد استقراره. ومع ذلك، يرتبط تردد شبكة الكهرباء فقط بتوازن الطاقة الفعالة. عندما تكون الطاقة الفعالة التي تولدها مجموعة المولدات أكبر من الطاقة الفعالة للكهرباء، يزداد التردد الإجمالي لشبكة الكهرباء، والعكس صحيح.
يُعد توازن الطاقة النشط مشكلة رئيسية في شبكة الكهرباء. نظرًا لتغير حمل الطاقة للمستخدمين باستمرار، يجب أن تضمن شبكة الكهرباء دائمًا إنتاج الطاقة وتوازن الحمل. أهم استخدام لمحطة الطاقة الكهرومائية في نظام الطاقة هو تعديل التردد. بالطبع، تُستخدم الطاقة الكهرومائية فائقة الحجم في الخوانق الثلاثة بشكل أساسي لتوليد الطاقة. بالمقارنة مع أنواع أخرى من محطات الطاقة، تتميز محطات الطاقة الكهرومائية بمزايا جوهرية في تعديل التردد. يمكن لتوربين الماء ضبط السرعة بسرعة، مما يمكنه أيضًا ضبط الناتج النشط والتفاعلي للمولد بسرعة، وذلك لموازنة حمل الشبكة بسرعة، بينما تضبط الطاقة الحرارية والطاقة النووية خرج المحرك ببطء أكبر. طالما كان توازن الطاقة النشط لشبكة الطاقة جيدًا، يكون الجهد مستقرًا نسبيًا. لذلك، تساهم محطات الطاقة الكهرومائية بشكل كبير في استقرار تردد شبكة الطاقة.
في الوقت الحالي، تخضع العديد من محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة والمتوسطة الحجم في الصين مباشرةً لشبكة الكهرباء. يجب أن تتمتع شبكة الكهرباء بالسيطرة المطلقة على محطات توليد الطاقة الرئيسية ذات التعديل الترددي، وذلك لضمان استقرار تردد وجهد شبكة الكهرباء. باختصار،
١. تُحدد شبكة الطاقة سرعة المحرك. نستخدم الآن محركات متزامنة لتوليد الطاقة، أي أن معدل التغيير مُطابق لسرعة شبكة الطاقة، أي ٥٠ مرة في الثانية. بالنسبة لمولد محطة الطاقة الحرارية المزود بزوج واحد من الأقطاب الكهربائية، يدور بسرعة ٣٠٠٠ دورة في الدقيقة. أما بالنسبة لمولد محطة الطاقة الكهرومائية المزود بـ n زوج من الأقطاب الكهربائية، فيدور بسرعة ٣٠٠٠ دورة/نيوتن في الدقيقة. عادةً ما يتم توصيل التوربين المائي والمولد معًا من خلال آلية نقل ذات نسبة ثابتة، لذا يُمكن القول إن تردد شبكة الطاقة يُحدد أيضًا.
٢. ما دور آلية تنظيم الماء؟ ضبط خرج المولد، أي الطاقة المرسلة منه إلى شبكة الكهرباء. عادةً، يلزم طاقة معينة للحفاظ على سرعة المولد المقدرة، ولكن بمجرد توصيل المولد بشبكة الكهرباء، يتم تحديد سرعته بواسطة تردد شبكة الكهرباء. في هذا الوقت، عادةً ما نفترض أن تردد شبكة الكهرباء يبقى دون تغيير. بهذه الطريقة، بمجرد أن تتجاوز طاقة المولد الطاقة المطلوبة للحفاظ على السرعة المقدرة، يرسل المولد الطاقة إلى الشبكة ويمتص الطاقة بالعكس. لذلك، عندما يولد المحرك الطاقة تحت حمل ثقيل، بمجرد فصله عن المحرك، ستزداد سرعته بسرعة من السرعة المقدرة إلى عدة مرات، مما يجعله عرضة لحوادث الطيران!
3. ستؤثر الطاقة التي يولدها المولد بدورها على تردد الشبكة، وعادةً ما تُستخدم وحدات الطاقة الكهرومائية كوحدات تعديل تردد بسبب معدل التنظيم المرتفع نسبيًا.
وقت النشر: ٢٠ أكتوبر ٢٠٢١
