La frequenza della corrente alternata non è direttamente correlata alla velocità del motore della centrale idroelettrica, ma lo è indirettamente.
Indipendentemente dal tipo di apparecchiatura di generazione di energia, dopo aver generato energia elettrica è necessario trasmetterla alla rete elettrica; in altre parole, il generatore deve essere collegato alla rete per poter produrre energia. Una volta collegato alla rete, il generatore è connesso all'intera rete elettrica e le frequenze sono uniformi in tutti i suoi punti. Maggiore è la rete elettrica, minore è l'escursione di frequenza e più stabile è la frequenza stessa. Tuttavia, la frequenza della rete elettrica dipende esclusivamente dall'equilibrio della potenza attiva. Quando la potenza attiva generata dal gruppo elettrogeno è maggiore della potenza attiva richiesta dalla rete elettrica, la frequenza complessiva della rete elettrica aumenta, e viceversa.
L'equilibrio della potenza attiva è una questione fondamentale per la rete elettrica. Poiché il carico di potenza degli utenti è in continua evoluzione, la rete deve sempre garantire un equilibrio tra la produzione di energia e il carico. L'utilizzo più importante delle centrali idroelettriche nel sistema elettrico è la modulazione di frequenza. Naturalmente, il gigantesco impianto idroelettrico delle Tre Gole è utilizzato principalmente per la produzione di energia. Rispetto ad altri tipi di centrali elettriche, le centrali idroelettriche presentano vantaggi intrinseci nella modulazione di frequenza. La turbina idraulica può regolare rapidamente la velocità, consentendo di adattare altrettanto rapidamente la potenza attiva e reattiva del generatore, bilanciando così velocemente il carico di rete, a differenza delle centrali termoelettriche e nucleari che regolano la potenza dei motori molto più lentamente. Finché l'equilibrio della potenza attiva della rete elettrica è buono, la tensione rimane relativamente stabile. Pertanto, le centrali idroelettriche contribuiscono in modo significativo alla stabilità di frequenza della rete elettrica.
Attualmente, molte centrali idroelettriche di piccole e medie dimensioni in Cina sono direttamente collegate alla rete elettrica. La rete elettrica deve esercitare un controllo assoluto sulle principali centrali a modulazione di frequenza, al fine di garantire la stabilità della frequenza e della tensione della rete. In parole semplici:
1. La rete elettrica determina la velocità del motore. Oggi utilizziamo motori sincroni per la generazione di energia, ovvero la loro frequenza di variazione è la stessa di quella della rete elettrica, cioè 50 volte al secondo. Per un generatore di una centrale termoelettrica con una sola coppia di elettrodi, la velocità di rotazione è di 3000 giri al minuto. Per un generatore di una centrale idroelettrica con n coppie di elettrodi, la velocità di rotazione è di 3000/N giri al minuto. La turbina idraulica e il generatore sono generalmente collegati tra loro tramite un meccanismo di trasmissione a rapporto fisso, quindi si può affermare che anche la loro velocità è determinata dalla frequenza della rete elettrica.
2. Qual è il ruolo del meccanismo di regolazione dell'acqua? Regolare la potenza erogata dal generatore, ovvero la potenza inviata dal generatore alla rete elettrica. Di solito, è necessaria una certa potenza per mantenere il generatore alla sua velocità nominale, ma una volta collegato alla rete elettrica, la velocità del generatore è determinata dalla frequenza della rete. In questo caso, si presume generalmente che la frequenza della rete elettrica rimanga invariata. In questo modo, quando la potenza erogata dal generatore supera la potenza necessaria per mantenere la velocità nominale, il generatore invia energia alla rete e, al contrario, assorbe energia. Pertanto, quando il motore genera energia sotto carico elevato, una volta scollegato dalla rete, la sua velocità aumenterà rapidamente dalla velocità nominale a valori molto più elevati, il che può causare incidenti dovuti al volo!
3. La potenza generata dal generatore influenzerà a sua volta la frequenza della rete, e le centrali idroelettriche sono solitamente utilizzate come unità di modulazione di frequenza grazie al loro tasso di regolazione relativamente elevato.
Data di pubblicazione: 20 ottobre 2021
