Vaihtovirran taajuus ei liity suoraan vesivoimalaitoksen moottorin nopeuteen, mutta se liittyy siihen epäsuorasti.
Sähköntuotantolaitteiston tyypistä riippumatta sen on tuotettava sähköä sähköverkkoon, eli generaattori on kytkettävä sähköverkkoon sähköntuotantoa varten. Verkkoon kytkennän jälkeen se on kytketty koko sähköverkkoon, ja taajuudet kaikkialla sähköverkossa ovat täsmälleen samat. Mitä suurempi sähköverkko, sitä pienempi taajuusvaihtelualue ja sitä vakaampi taajuus. Sähköverkon taajuus liittyy kuitenkin vain siihen, onko pätöteho tasapainossa. Kun generaattorin tuottama pätöteho on suurempi kuin sähkön pätöteho, sähköverkon kokonaistaajuus kasvaa ja päinvastoin.
Pätötehon tasapaino on sähköverkon tärkeä kysymys. Koska käyttäjien tehokuorma muuttuu jatkuvasti, sähköverkon tulisi aina varmistaa sähköntuotannon teho ja kuormituksen tasapaino. Vesivoimalaitosten tärkeä tarkoitus sähköjärjestelmässä on taajuusmodulointi. Kolmen rotkon erittäin suuria vesivoimalaitoksia käytetään luonnollisesti pääasiassa sähköntuotantoon. Verrattuna muuntyyppisiin voimalaitoksiin vesivoimalaitoksilla on luontaisia etuja taajuusmoduloinnissa. Vesiturbiini voi nopeasti säätää nopeutta, mikä voi myös nopeasti säätää generaattorin pätö- ja loistehon, jolloin verkon kuormitus tasapainottuu nopeasti, kun taas lämpövoima ja ydinvoima säätävät moottorin tehoa paljon hitaammin. Niin kauan kuin sähköverkon pätötehon tasapaino on hyvä, jännite on suhteellisen vakaa. Siksi vesivoimalaitokset vaikuttavat merkittävästi sähköverkon taajuusvakauteen.
Tällä hetkellä monet pienet ja keskisuuret vesivoimalaitokset Kiinassa ovat suoraan sähköverkon alaisuudessa. Sähköverkon on hallittava päätaajuusmodulaatiovoimalaitoksia sähköverkon taajuuden ja jännitteen vakauden varmistamiseksi. Yksinkertaisesti sanottuna:
1. Sähköverkko määrää moottorin nopeuden. Sähköntuotantoon käytetään nyt tahtimoottoreita, eli muutosnopeus on sama kuin sähköverkossa, eli 50 kertaa sekunnissa. Lämpövoimalaitoksen generaattorilla, jossa on vain yksi elektrodipari, se pyörii 3000 kierrosta minuutissa. Vesivoimalaitoksen generaattorilla, jossa on n elektrodiparia, se pyörii 3000 kierrosta minuutissa. Vesiturbiini ja generaattori on yleensä kytketty toisiinsa jonkin kiinteän suhteen voimansiirtomekanismin kautta, joten voidaan sanoa, että sen määrää myös sähköverkon taajuus.
2. Mikä on veden säätömekanismin rooli? Säädä generaattorin lähtötehoa eli generaattorin sähköverkkoon lähettämää tehoa. Yleensä generaattorin nimellisnopeuden ylläpitämiseen tarvitaan tietty teho, mutta kun generaattori on kytketty sähköverkkoon, generaattorin nopeus määräytyy sähköverkon taajuuden mukaan. Tässä tapauksessa oletamme yleensä, että sähköverkon taajuus pysyy muuttumattomana. Tällä tavoin, kun generaattorin teho ylittää nimellisnopeuden ylläpitämiseen tarvittavan tehon, generaattori lähettää tehoa verkkoon ja päinvastoin kuluttaa tehoa. Siksi, kun moottori tuottaa tehoa raskaan kuormituksen alaisena, sen nopeus kasvaa nopeasti nimellisnopeudesta moninkertaiseksi, kun se irrotetaan moottorista, mikä on altis lento-onnettomuuksille!
3. Generaattorin tuottama teho puolestaan vaikuttaa verkon taajuuteen, ja vesivoimalaitoksia käytetään yleensä taajuusmodulointiyksiköinä suhteellisen korkean säätönopeuden vuoksi.
Julkaisun aika: 28.12.2021
