De wisselstroomfrequentie houdt niet rechtstreeks verband met het toerental van de waterkrachtcentrale, maar wel indirect.
Ongeacht het type stroomopwekkingsapparatuur is het noodzakelijk om elektrische energie naar het elektriciteitsnet te transporteren na het opwekken van elektriciteit. Dat wil zeggen dat de generator op het net moet worden aangesloten voor de stroomopwekking. Na aansluiting op het net is deze verbonden met het elektriciteitsnet als geheel, en de frequenties in het elektriciteitsnet zijn overal exact hetzelfde. Hoe groter het elektriciteitsnet, hoe kleiner het frequentiebereik en hoe stabieler de frequentie. De frequentie van het elektriciteitsnet hangt echter alleen af van de vraag of het actieve vermogen in balans is. Wanneer het actieve vermogen van de generatorset groter is dan het actieve vermogen van het elektriciteitsverbruik, zal de totale frequentie van het elektriciteitsnet stijgen, en vice versa.
De actieve vermogensbalans is een belangrijk onderdeel van het elektriciteitsnet. Omdat de stroombelasting van gebruikers voortdurend verandert, moet het elektriciteitsnet altijd zorgen voor een evenwichtige stroomproductie en -belasting. Het belangrijkste doel van waterkrachtcentrales in het elektriciteitsnet is frequentiemodulatie. De supergrootschalige waterkrachtcentrale van de Drieklovenvlakte wordt voornamelijk gebruikt voor stroomopwekking. Vergeleken met andere typen elektriciteitscentrales hebben waterkrachtcentrales inherente voordelen op het gebied van frequentiemodulatie. De waterturbine kan de snelheid snel aanpassen, wat ook het actieve en reactieve vermogen van de generator snel kan aanpassen, om de netbelasting snel in evenwicht te brengen, terwijl thermische energie en kernenergie het motorvermogen veel langzamer aanpassen. Zolang de actieve vermogensbalans van het elektriciteitsnet goed is, is de spanning relatief stabiel. Daarom leveren waterkrachtcentrales een grote bijdrage aan de frequentiestabiliteit van het elektriciteitsnet.
Momenteel zijn veel kleine en middelgrote waterkrachtcentrales in China direct aangesloten op het elektriciteitsnet. Het elektriciteitsnet moet de belangrijkste frequentiemodulatiecentrales aansturen om de stabiliteit van de netfrequentie en -spanning te waarborgen. Simpel gezegd:
1. Het elektriciteitsnet bepaalt de snelheid van de motor. We gebruiken tegenwoordig synchrone motoren voor energieopwekking, wat betekent dat de snelheid waarmee de motor verandert hetzelfde is als die van het elektriciteitsnet, namelijk 50 keer per seconde. Een generator van een thermische elektriciteitscentrale met slechts één paar elektroden draait 3000 omwentelingen per minuut. Een generator van een waterkrachtcentrale met n paar elektroden draait 3000 omwentelingen per minuut. De waterturbine en de generator zijn over het algemeen met elkaar verbonden via een transmissiemechanisme met een vaste overbrengingsverhouding, dus we kunnen stellen dat de frequentie ook wordt bepaald door de frequentie van het elektriciteitsnet.
2. Welke rol speelt het waterregelmechanisme? Het aanpassen van de output van de generator, dat wil zeggen het vermogen dat de generator naar het elektriciteitsnet stuurt. Normaal gesproken is een bepaald 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. Hierbij gaan we er meestal van uit dat de netfrequentie ongewijzigd blijft. Zodra het vermogen van de generator het vermogen overschrijdt dat nodig is om de nominale snelheid te handhaven, stuurt de generator stroom naar het net en neemt hij daarentegen stroom op. Wanneer de motor dus onder zware belasting stroom opwekt, zal de snelheid, zodra deze van het net wordt losgekoppeld, snel toenemen van de nominale snelheid tot meerdere keren de nominale snelheid, wat kan leiden tot vliegongelukken!
3. De door de generator opgewekte energie beïnvloedt op zijn beurt de netfrequentie. Waterkrachtcentrales worden doorgaans gebruikt als frequentiemodulatie-eenheden vanwege de relatief hoge regelsnelheid.
Geplaatst op: 17 mei 2022
