La fréquence du courant alternatif n'est pas directement liée à la vitesse du moteur de la centrale hydroélectrique, mais elle est indirectement liée.
Quel que soit le type d'équipement de production d'électricité, il est nécessaire de transmettre l'énergie électrique au réseau après sa production. Le générateur doit donc être connecté au réseau pour produire de l'électricité. Une fois connecté au réseau, il est connecté au réseau électrique dans son ensemble, et les fréquences sont parfaitement identiques partout sur le réseau. Plus le réseau est étendu, plus les fluctuations de fréquence sont faibles et plus la fréquence est stable. Cependant, la fréquence du réseau électrique n'est liée qu'à l'équilibre de la puissance active. Lorsque la puissance active émise par le groupe électrogène est supérieure à la puissance active consommée, la fréquence globale du réseau électrique augmente, et inversement.
L'équilibre de la puissance active est un enjeu majeur du réseau électrique. La charge électrique des utilisateurs étant en constante évolution, le réseau doit toujours assurer la production d'électricité et l'équilibre de la charge. La modulation de fréquence est un rôle important des centrales hydroélectriques dans le système électrique. La très grande centrale hydroélectrique des Trois Gorges est principalement utilisée pour la production d'électricité. Comparées à d'autres types de centrales, les centrales hydroélectriques présentent des avantages inhérents en matière de modulation de fréquence. La turbine hydraulique peut ajuster rapidement sa vitesse, ce qui permet également d'ajuster rapidement la puissance active et réactive du générateur, afin d'équilibrer rapidement la charge du réseau, tandis que les centrales thermiques et nucléaires ajustent la puissance du moteur beaucoup plus lentement. Tant que l'équilibre de la puissance active du réseau électrique est bon, la tension est relativement stable. Les centrales hydroélectriques contribuent donc grandement à la stabilité de la fréquence du réseau électrique.
Actuellement, de nombreuses centrales hydroélectriques de petite et moyenne taille en Chine sont directement raccordées au réseau électrique. Le réseau électrique doit contrôler les principales centrales à modulation de fréquence afin de garantir la stabilité de la fréquence et de la tension du réseau. En résumé :
1. Le réseau électrique détermine la vitesse du moteur. Nous utilisons actuellement des moteurs synchrones pour la production d'électricité, dont la vitesse de variation est identique à celle du réseau électrique, soit 50 fois par seconde. Un générateur de centrale thermique à une seule paire d'électrodes tourne à 3 000 tours par minute. Un générateur de centrale hydroélectrique à n paires d'électrodes tourne à 3 000 tours par minute. La turbine hydraulique et le générateur sont généralement reliés par un mécanisme de transmission à rapport fixe ; on peut donc dire que la fréquence du réseau électrique détermine également cette vitesse.
2. Quel est le rôle du mécanisme de régulation de l'eau ? Il régule la puissance du générateur, c'est-à-dire la puissance qu'il envoie au réseau électrique. Généralement, une certaine puissance est nécessaire pour maintenir le générateur à sa vitesse nominale, mais une fois connecté au réseau, sa vitesse est déterminée par la fréquence du réseau. On suppose alors généralement que la fréquence du réseau reste inchangée. Ainsi, lorsque la puissance du générateur dépasse la puissance nécessaire pour maintenir la vitesse nominale, il envoie de l'énergie au réseau et en absorbe au contraire. Par conséquent, lorsque le moteur produit de l'énergie sous forte charge, une fois déconnecté, sa vitesse augmente rapidement de plusieurs fois la vitesse nominale, ce qui est propice aux accidents aériens !
3. L'énergie générée par le générateur affectera à son tour la fréquence du réseau, et les unités hydroélectriques sont généralement utilisées comme unités de modulation de fréquence en raison du taux de régulation relativement élevé.
Date de publication : 17 mai 2022
