Non esiste una relazione diretta tra la frequenza della corrente alternata e la velocità del motore della centrale idroelettrica, ma esiste una relazione indiretta.
Indipendentemente dal tipo di apparecchiatura di generazione di energia, dopo aver generato elettricità è necessario trasmettere energia alla rete; in altre parole, il generatore deve essere collegato alla rete per poter produrre elettricità. Maggiore è la dimensione della rete elettrica, minore è l'intervallo di fluttuazione della frequenza e più stabile è la frequenza stessa. La frequenza di rete dipende esclusivamente dall'equilibrio della potenza attiva. Quando la potenza attiva emessa dal gruppo elettrogeno è maggiore della potenza attiva richiesta dalla rete elettrica, la frequenza complessiva della rete elettrica aumenterà. E viceversa.
L'equilibrio della potenza attiva è una questione fondamentale nella rete elettrica. Poiché il carico elettrico 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 regolazione della frequenza. Lo scopo principale degli impianti idroelettrici su larga scala è la generazione di elettricità. Rispetto ad altri tipi di centrali elettriche, le centrali idroelettriche presentano vantaggi intrinseci nella regolazione della 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. Al contrario, le centrali termoelettriche, nucleari, ecc., regolano la potenza del motore in tempi molto più lunghi. Finché la potenza attiva della rete è ben bilanciata, la tensione rimane relativamente stabile. Pertanto, le centrali idroelettriche contribuiscono in modo significativo alla stabilità della frequenza di rete.
Attualmente, molte centrali idroelettriche di piccole e medie dimensioni nel paese sono direttamente collegate alla rete elettrica, e la rete elettrica deve avere il pieno controllo sulle principali centrali di modulazione di frequenza per 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, il che significa che la frequenza di variazione è uguale a quella della rete elettrica, ovvero 50 variazioni al secondo. Per un generatore utilizzato in una centrale termoelettrica con una sola coppia di elettrodi, la velocità è di 3000 giri al minuto. Per un generatore idroelettrico con n coppie di elettrodi, la velocità è di 3000/n giri al minuto. La ruota idraulica e il generatore sono generalmente collegati tra loro tramite un meccanismo di trasmissione a rapporto fisso, quindi si può affermare che la velocità è determinata anche dalla frequenza della rete.
2. Qual è il ruolo del meccanismo di regolazione dell'acqua? Regolare la potenza erogata dal generatore, ovvero la potenza che il generatore invia alla rete. Di solito è necessaria una certa quantità di potenza per mantenere il generatore alla sua velocità nominale, ma una volta che il generatore è collegato alla rete, la sua velocità è determinata dalla frequenza di rete, e di solito si presume che la frequenza di rete non cambi. In questo modo, quando la potenza del generatore supera la potenza necessaria per mantenere la velocità nominale, il generatore invia energia alla rete e viceversa assorbe energia. Pertanto, quando il motore genera energia con un carico elevato, una volta scollegato dal treno, la sua velocità aumenterà rapidamente dalla velocità nominale a valori molto più elevati, con il rischio di incidenti dovuti all'eccesso di velocità!
3. La potenza generata dal generatore influenzerà a sua volta la frequenza della rete, e l'unità idroelettrica viene solitamente utilizzata come unità di modulazione della frequenza grazie al suo tasso di regolazione relativamente elevato.
Data di pubblicazione: 25 febbraio 2022
