Nie ma bezpośredniego związku pomiędzy częstotliwością prądu przemiennego i prędkością obrotową silnika elektrowni wodnej, istnieje jednak związek pośredni.
Niezależnie od rodzaju urządzenia do wytwarzania energii elektrycznej, po wytworzeniu energii elektrycznej musi ona zostać przesłana do sieci elektroenergetycznej, co oznacza, że generator musi być podłączony do sieci, aby wytwarzać energię elektryczną. Im większa sieć elektroenergetyczna, tym mniejszy zakres wahań częstotliwości i tym bardziej stabilna częstotliwość. Częstotliwość sieci elektroenergetycznej zależy wyłącznie od tego, czy moc czynna jest zrównoważona. Gdy moc czynna emitowana przez agregat prądotwórczy jest większa niż moc czynna energii elektrycznej, ogólna częstotliwość sieci elektroenergetycznej wzrośnie i odwrotnie.
Bilans mocy czynnej jest poważnym problemem w sieci energetycznej. Ponieważ obciążenie użytkowników energią elektryczną stale się zmienia, sieć energetyczna musi zawsze zapewniać równowagę między mocą wyjściową a obciążeniem. Najważniejszym zastosowaniem elektrowni wodnych w systemie elektroenergetycznym jest regulacja częstotliwości. Oczywiście głównym zastosowaniem superskalowej elektrowni wodnej Trzech Przełomów jest wytwarzanie energii elektrycznej. W porównaniu z innymi typami elektrowni, elektrownie wodne mają nieodłączne zalety w zakresie regulacji częstotliwości. Turbina wodna może szybko regulować prędkość, co pozwala na szybką regulację mocy czynnej i biernej generatora, aby szybko zrównoważyć obciążenie sieci, podczas gdy energia cieplna i jądrowa itp. regulują moc silnika w stosunku do znacznie wolniejszych. Dopóki moc czynna sieci jest dobrze zrównoważona, napięcie jest stosunkowo stabilne. Dlatego elektrownia wodna ma stosunkowo duży wkład w stabilność częstotliwości sieci.
Obecnie wiele małych i średnich elektrowni wodnych w kraju znajduje się bezpośrednio pod siecią energetyczną, a sieć energetyczna musi mieć absolutną kontrolę nad głównymi elektrowniami o zmiennej częstotliwości, aby zapewnić stabilność częstotliwości i napięcia sieci energetycznej. Mówiąc prościej:
1. Sieć energetyczna określa prędkość silnika. Obecnie do wytwarzania energii elektrycznej stosuje się silniki synchroniczne, co oznacza, że szybkość zmian jest równa prędkości sieci energetycznej, czyli 50 zmian na sekundę. Dla generatora używanego w elektrowni cieplnej z tylko jedną parą elektrod wynosi ona 3000 obrotów na minutę. Dla generatora wodnego z n parami elektrod wynosi ona 3000/n obrotów na minutę. Koło wodne i generator są zazwyczaj połączone ze sobą za pomocą przekładni o stałym przełożeniu, więc można powiedzieć, że jest ona również determinowana przez częstotliwość sieci.
2. Jaka jest rola mechanizmu regulacji przepływu wody? Reguluje on moc wyjściową generatora, czyli moc, jaką generator wysyła do sieci. Zazwyczaj utrzymanie znamionowej prędkości obrotowej generatora wymaga określonej mocy, ale po podłączeniu generatora do sieci jego prędkość jest określana przez częstotliwość sieci, a zazwyczaj zakładamy, że częstotliwość sieci się nie zmienia. W ten sposób, gdy moc generatora przekroczy moc wymaganą do utrzymania znamionowej prędkości obrotowej, generator wysyła moc do sieci i odwrotnie, pobiera energię. Dlatego, gdy silnik generuje moc przy dużym obciążeniu, po odłączeniu go od pociągu jego prędkość szybko wzrośnie z prędkości znamionowej do kilku razy, co łatwo o wypadek spowodowany przekroczeniem prędkości!
3. Moc generowana przez generator wpływa z kolei na częstotliwość sieci, a jednostka hydroelektryczna jest zwykle wykorzystywana jako jednostka z modulacją częstotliwości ze względu na stosunkowo wysoki współczynnik regulacji.
Czas publikacji: 05.09.2022
