تحليل سبب عدم استقرار تردد المولد المائي

لا توجد علاقة مباشرة بين تردد التيار المتردد وسرعة محرك محطة الطاقة الكهرومائية، ولكن هناك علاقة غير مباشرة.
بغض النظر عن نوع جهاز توليد الطاقة، فإنه بعد توليد الكهرباء، يجب نقلها إلى شبكة الكهرباء، أي أن المولد يجب أن يكون متصلاً بالشبكة لتوليد الكهرباء. كلما كبرت شبكة الكهرباء، قلّ نطاق تذبذب التردد، وزاد استقراره. يرتبط تردد الشبكة فقط بتوازن الطاقة الفعالة. عندما تكون الطاقة الفعالة المنبعثة من المولد أكبر من الطاقة الفعالة للكهرباء، يزداد التردد الإجمالي لشبكة الكهرباء، والعكس صحيح.
توازن الطاقة النشط هو مشكلة رئيسية في شبكة الطاقة. نظرًا لأن الحمل الكهربائي للمستخدمين يتغير باستمرار، يجب على شبكة الطاقة ضمان دائمًا ناتج توليد الطاقة وتوازن الحمل. أهم استخدام لمحطات الطاقة الكهرومائية في نظام الطاقة هو تنظيم التردد. بالطبع، الطاقة الكهرومائية فائقة النطاق في الخوانق الثلاثة الاستخدام الرئيسي هو توليد الكهرباء. بالمقارنة مع أنواع أخرى من محطات الطاقة، تتمتع محطات الطاقة الكهرومائية بمزايا متأصلة في تنظيم التردد. يمكن للتوربينات المائية ضبط السرعة بسرعة، والتي يمكن أن تضبط بسرعة الناتج النشط والتفاعلي للمولد، وذلك لموازنة حمل الشبكة بسرعة، بينما تضبط الطاقة الحرارية والطاقة النووية، وما إلى ذلك، خرج المحرك بالنسبة إلى أبطأ بكثير. طالما أن الطاقة النشطة للشبكة متوازنة جيدًا، يكون الجهد مستقرًا نسبيًا. لذلك، فإن محطة الطاقة الكهرومائية لها مساهمة كبيرة نسبيًا في استقرار تردد الشبكة.

في الوقت الحاضر، تخضع العديد من محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة والمتوسطة الحجم في البلاد مباشرة لشبكة الكهرباء، ويجب أن تتمتع شبكة الكهرباء بالسيطرة المطلقة على محطات الطاقة الرئيسية ذات التردد المعدل، وذلك لضمان استقرار تردد شبكة الطاقة والجهد. ببساطة:
١. تُحدد شبكة الطاقة سرعة المحرك. نستخدم الآن المحركات المتزامنة لتوليد الطاقة، مما يعني أن معدل التغير يساوي معدل شبكة الطاقة، أي ٥٠ دورة في الثانية. بالنسبة لمولد كهربائي يُستخدم في محطة طاقة حرارية بزوج واحد فقط من الأقطاب الكهربائية، يبلغ معدل التغير ٣٠٠٠ دورة في الدقيقة. أما بالنسبة لمولد كهرومائي مزود بـ n زوج من الأقطاب الكهربائية، فيبلغ معدل التغير ٣٠٠٠ دورة/n في الدقيقة. عادةً ما يتم توصيل دولاب الماء والمولد الكهربائي معًا بواسطة آلية نقل ذات نسبة ثابتة، لذا يُمكن القول إن معدل التغير يتحدد أيضًا بتردد الشبكة.
٢. ما دور آلية ضبط الماء؟ ضبط خرج المولد، أي الطاقة التي يرسلها المولد إلى الشبكة. عادةً ما يتطلب الحفاظ على سرعته المقدرة قدرًا معينًا من الطاقة، ولكن بمجرد توصيل المولد بالشبكة، يتم تحديد سرعته بتردد الشبكة، وعادةً ما نفترض أن تردد الشبكة لا يتغير. بهذه الطريقة، بمجرد أن تتجاوز طاقة المولد الطاقة المطلوبة للحفاظ على السرعة المقدرة، يرسل المولد الطاقة إلى الشبكة، والعكس صحيح يمتص الطاقة. لذلك، عندما يولد المحرك طاقة بحمل كبير، بمجرد فصله عن القطار، ستزداد سرعته بسرعة من السرعة المقدرة إلى عدة مرات، ومن السهل التسبب في حادث سرعة!
3. ستؤثر الطاقة المولدة بواسطة المولد بدورها على تردد الشبكة، وعادةً ما تُستخدم وحدة الطاقة الكهرومائية كوحدة تعديل للتردد بسبب معدل التنظيم المرتفع نسبيًا.