Częstotliwość prądu przemiennego nie jest bezpośrednio związana z prędkością obrotową silnika elektrowni wodnej, ale ma związek pośredni.
Niezależnie od rodzaju urządzenia do wytwarzania energii, musi ono przesyłać energię do sieci elektroenergetycznej po jej wytworzeniu, co oznacza, że generator musi być podłączony do sieci w celu wytwarzania energii. Po podłączeniu do sieci jest on połączony z siecią elektroenergetyczną jako całością, a częstotliwości w całej sieci elektroenergetycznej są identyczne. Im większa sieć elektroenergetyczna, tym mniejszy zakres wahań częstotliwości i tym bardziej stabilna częstotliwość. Częstotliwość sieci elektroenergetycznej zależy jednak wyłącznie od tego, czy moc czynna jest zrównoważona. Gdy moc czynna generowana przez agregat prądotwórczy jest większa niż moc czynna energii elektrycznej, ogólna częstotliwość sieci elektroenergetycznej wzrośnie i odwrotnie.
Bilans mocy czynnej jest istotną kwestią sieci elektroenergetycznej. Ponieważ obciążenie użytkowników stale się zmienia, sieć elektroenergetyczna powinna stale zapewniać równowagę mocy i obciążenia. Najważniejszym zastosowaniem elektrowni wodnych w systemie elektroenergetycznym jest modulacja częstotliwości. Oczywiście, elektrownie wodne o dużej mocy w Zatoce Trzech Przełomów służą głównie do wytwarzania energii elektrycznej. W porównaniu z innymi typami elektrowni, elektrownie wodne mają nieodłączne zalety w postaci modulacji częstotliwości. Turbina wodna może szybko regulować prędkość, co z kolei pozwala na szybką regulację mocy czynnej i biernej generatora, co pozwala na szybkie zrównoważenie obciążenia sieci, podczas gdy elektrownie cieplne i jądrowe regulują moc silnika znacznie wolniej. Dopóki bilans mocy czynnej sieci elektroenergetycznej jest prawidłowy, napięcie jest stosunkowo stabilne. Dlatego elektrownie wodne w znacznym stopniu przyczyniają się do stabilności częstotliwościowej sieci elektroenergetycznej.
Obecnie wiele małych i średnich elektrowni wodnych w Chinach znajduje się bezpośrednio pod siecią energetyczną. Sieć energetyczna musi sprawować pełną kontrolę nad głównymi elektrowniami z modulacją częstotliwości, aby zapewnić stabilność częstotliwości i napięcia sieci energetycznej. Mówiąc prościej:
1. Sieć energetyczna określa prędkość silnika. Obecnie do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystujemy silniki synchroniczne, co oznacza, że częstotliwość zmian jest taka sama jak w sieci energetycznej, czyli 50 razy na sekundę. Generator elektrowni cieplnej z jedną parą elektrod wykonuje 3000 obrotów na minutę. Generator elektrowni wodnej z n parami elektrod wykonuje 3000 obrotów na minutę. Turbina wodna i generator są zazwyczaj połączone za pomocą przekładni o stałym przełożeniu, więc można powiedzieć, że jest ona również determinowana przez częstotliwość sieci energetycznej.
2. Jaka jest rola mechanizmu regulacji wody? Regulacja mocy wyjściowej generatora, czyli mocy wysyłanej przez generator do sieci elektroenergetycznej. Zazwyczaj do utrzymania znamionowej prędkości obrotowej generatora potrzebna jest określona moc, ale po podłączeniu generatora do sieci elektroenergetycznej jego prędkość jest określana przez częstotliwość sieci elektroenergetycznej. W tym przypadku zazwyczaj zakładamy, że częstotliwość sieci elektroenergetycznej pozostaje niezmieniona. W ten sposób, gdy moc generatora przekroczy moc potrzebną do utrzymania znamionowej prędkości obrotowej, generator wysyła moc do sieci elektroenergetycznej i odwrotnie, pobiera moc. Dlatego, gdy silnik generuje moc pod dużym obciążeniem, po odłączeniu od silnika jego prędkość szybko wzrośnie z prędkości znamionowej do kilku razy, co jest podatne na wypadki lotnicze!
3. Moc generowana przez generator wpływa z kolei na częstotliwość sieci, a jednostki hydroenergetyczne są zwykle wykorzystywane jako jednostki modulacji częstotliwości ze względu na stosunkowo wysoki współczynnik regulacji.
Czas publikacji: 20-10-2021
