Er is geen direct verband tussen de wisselstroomfrequentie en het toerental van de motor van de waterkrachtcentrale, maar er is wel een indirect verband.
Ongeacht het type energieopwekkingsinstallatie, moet de opgewekte elektriciteit aan het net worden geleverd. Met andere woorden, de generator moet op het net aangesloten zijn om elektriciteit te kunnen produceren. Hoe groter het elektriciteitsnet, hoe kleiner de frequentieschommelingen en hoe stabieler de frequentie. De netfrequentie is alleen afhankelijk van de balans van het actieve vermogen. Wanneer het door de generator opgewekte actieve vermogen groter is dan het actieve vermogen van de elektriciteitsleverancier, zal de algehele frequentie van het elektriciteitsnet stijgen, en omgekeerd.
Het in evenwicht houden van het actieve vermogen is een belangrijk vraagstuk in het elektriciteitsnet. Omdat de elektriciteitsvraag van gebruikers constant verandert, moet het net altijd zorgen voor een evenwicht tussen de opgewekte energie en de belasting. De belangrijkste functie van waterkrachtcentrales in het elektriciteitsnet is frequentieregulering. Het hoofddoel van grootschalige waterkrachtcentrales is het opwekken van elektriciteit. Vergeleken met andere typen energiecentrales hebben waterkrachtcentrales inherente voordelen op het gebied van frequentieregulering. De turbine kan snel van snelheid veranderen, waardoor ook het actieve en reactieve vermogen van de generator snel kan worden aangepast. Dit zorgt voor een snelle regulering van de netbelasting, terwijl thermische centrales, kerncentrales, enzovoort, hun vermogen relatief veel trager aanpassen. Zolang het actieve vermogen van het net goed in balans is, blijft de spanning relatief stabiel. Daarom levert een waterkrachtcentrale een relatief grote bijdrage aan de frequentiestabiliteit van het net.
Momenteel zijn veel kleine en middelgrote waterkrachtcentrales in het land rechtstreeks aangesloten op het elektriciteitsnet, en het elektriciteitsnet moet volledige controle hebben over de belangrijkste frequentiemodulerende centrales om de stabiliteit van de netfrequentie en -spanning te garanderen. Simpel gezegd:
1. Het elektriciteitsnet bepaalt de snelheid van de motor. We gebruiken tegenwoordig synchrone motoren voor energieopwekking, wat betekent dat de veranderingssnelheid gelijk is aan die van het elektriciteitsnet, oftewel 50 omwentelingen per seconde. Voor een generator in een thermische energiecentrale met slechts één paar elektroden is dit 3000 omwentelingen per minuut. Voor een waterkrachtgenerator met n paar elektroden is dit 3000/n omwentelingen per minuut. Het waterwiel en de generator zijn over het algemeen met elkaar verbonden door een transmissiemechanisme met een vaste overbrengingsverhouding, dus kan worden gezegd dat de snelheid ook wordt bepaald door de frequentie van het net.
2. Wat is de functie van het waterregelingsmechanisme? Het regelt het vermogen van de generator, oftewel de hoeveelheid stroom die de generator aan het net levert. Normaal gesproken is er een bepaalde hoeveelheid vermogen nodig om de generator op zijn nominale snelheid te houden, maar zodra de generator op het net is aangesloten, wordt de snelheid van de generator bepaald door de netfrequentie. We gaan er meestal van uit dat de netfrequentie niet verandert. Op deze manier levert de generator, zodra het vermogen dat nodig is om de nominale snelheid te handhaven hoger is dan het vermogen dat nodig is om de nominale snelheid te handhaven, extra vermogen aan het net, en neemt de generator juist energie op. Daarom zal de snelheid van een motor die met een grote belasting werkt, na het loskoppelen van de trein, snel toenemen van de nominale snelheid tot vele malen hoger, wat gemakkelijk tot een snelheidsongeval kan leiden!
3. De door de generator opgewekte energie beïnvloedt op zijn beurt de frequentie van het elektriciteitsnet. De waterkrachtcentrale wordt doorgaans gebruikt als frequentiemodulator vanwege de relatief hoge regelingsgraad.
Geplaatst op: 25 februari 2022
