Neexistuje přímý vztah mezi frekvencí střídavého proudu a otáčkami motoru vodní elektrárny, ale existuje nepřímý vztah.
Bez ohledu na typ zařízení na výrobu energie se jedná o zařízení, které po výrobě elektřiny musí přenášet energii do sítě, tj. generátor musí být k síti připojen, aby mohl vyrábět elektřinu. Čím větší je elektrická síť, tím menší je rozsah kolísání frekvence a tím stabilnější je frekvence. Síťová frekvence souvisí pouze s tím, zda je činný výkon vyrovnaný. Pokud je činný výkon vyzařovaný generátorovým agregátem větší než činný výkon elektřiny, celková frekvence elektrické sítě se zvýší a naopak.
Bilance činného výkonu je v energetické síti zásadním problémem. Protože se elektrické zatížení uživatelů neustále mění, musí energetická síť vždy zajistit výkon výroby energie a vyrovnání zátěže. Nejdůležitějším využitím vodních elektráren v energetické soustavě je regulace frekvence. Hlavním účelem velkých vodních elektráren je výroba elektřiny. Ve srovnání s jinými typy elektráren mají vodní elektrárny inherentní výhody v regulaci frekvence. Vodní turbína dokáže rychle upravit otáčky, což také umožňuje rychle upravit činný a jalový výkon generátoru, aby se rychle vyrovnalo zatížení sítě, zatímco tepelné elektrárny, jaderné elektrárny atd. upravují výkon motoru relativně pomaleji. Pokud je činný výkon sítě dobře vyrovnaný, napětí je relativně stabilní. Vodní elektrárna proto má relativně velký podíl na stabilitě frekvence sítě.
V současné době je mnoho malých a středních vodních elektráren v zemi přímo napojeno na elektrickou síť a elektrická síť musí mít plnou kontrolu nad hlavními elektrárnami s frekvenčně modulovanou regulací, aby byla zajištěna stabilita frekvence a napětí elektrické sítě. Jednoduše řečeno:
1. Rychlost motoru určuje elektrická síť. V současnosti se pro výrobu energie používají synchronní motory, což znamená, že rychlost změn je stejná jako v elektrické síti, tj. 50 změn za sekundu. Pro generátor používaný v tepelné elektrárně s pouze jedním párem elektrod je to 3000 otáček za minutu. Pro vodní generátor s n páry elektrod je to 3000/n otáček za minutu. Vodní kolo a generátor jsou obecně spojeny nějakým převodovým mechanismem s pevným převodovým poměrem, takže lze říci, že je také určena frekvencí sítě.
2. Jaká je role mechanismu pro regulaci hladiny vody? Upravuje výstup generátoru, tj. výkon, který generátor vysílá do sítě. Obvykle je zapotřebí určité množství energie k udržení jmenovitých otáček generátoru, ale jakmile je generátor připojen k síti, jsou otáčky generátoru určeny frekvencí sítě a obvykle předpokládáme, že se frekvence sítě nemění. Jakmile tedy výkon generátoru překročí výkon potřebný k udržení jmenovitých otáček, generátor vysílá energii do sítě a naopak energii absorbuje. Proto když motor generuje energii s velkým zatížením a po odpojení od vlaku se jeho rychlost rychle zvýší z jmenovitých otáček na několikrát, což může snadno způsobit nehodu způsobenou překročením rychlosti!
3. Energie generovaná generátorem následně ovlivní frekvenci sítě a vodní elektrárna se obvykle používá jako frekvenčně modulační jednotka kvůli relativně vysoké regulační rychlosti.
Čas zveřejnění: 25. února 2022
