A frequência da corrente alternada não está diretamente relacionada à velocidade do motor de uma usina hidrelétrica, mas sim indiretamente.
Independentemente do tipo de equipamento de geração de energia, ele precisa transmitir energia para a rede elétrica após a geração, ou seja, o gerador precisa estar conectado à rede para gerar energia. Uma vez conectado à rede, ele se integra à rede elétrica como um todo, e as frequências em toda a rede são exatamente as mesmas. Quanto maior a rede elétrica, menor a faixa de flutuação de frequência e mais estável ela se torna. No entanto, a frequência da rede elétrica está diretamente relacionada ao equilíbrio da potência ativa. Quando a potência ativa gerada pelo grupo gerador é maior que a potência ativa da rede elétrica, a frequência geral da rede aumenta, e vice-versa.
O equilíbrio de potência ativa é uma questão crucial para a rede elétrica. Como a demanda de energia dos usuários está em constante mudança, a rede deve sempre garantir o equilíbrio entre a geração de energia e a carga. A principal aplicação das usinas hidrelétricas no sistema elétrico é a modulação de frequência. Naturalmente, a gigantesca usina hidrelétrica das Três Gargantas é utilizada principalmente para geração de energia. Comparadas a outros tipos de usinas, as hidrelétricas possuem vantagens inerentes na modulação de frequência. A turbina hidráulica pode ajustar rapidamente sua velocidade, o que também permite o ajuste rápido da potência ativa e reativa gerada, equilibrando a carga da rede com agilidade. Já as usinas termelétricas e nucleares ajustam a potência gerada de forma muito mais lenta. Enquanto o equilíbrio de potência ativa da rede elétrica for adequado, a tensão se mantém relativamente estável. Portanto, as usinas hidrelétricas contribuem significativamente para a estabilidade da frequência da rede elétrica.
Atualmente, muitas usinas hidrelétricas de pequeno e médio porte na China estão diretamente conectadas à rede elétrica. A rede elétrica deve ter controle absoluto sobre as principais usinas de modulação de frequência, a fim de garantir a estabilidade da frequência e da tensão da rede. Em outras palavras:
1. A rede elétrica determina a velocidade do motor. Atualmente, utilizamos motores síncronos para geração de energia, ou seja, a taxa de variação é a mesma da rede elétrica, isto é, 50 rotações por segundo. Para um gerador de usina termelétrica com apenas um par de eletrodos, a rotação é de 3000 rotações por minuto. Para o gerador de uma usina hidrelétrica com n pares de eletrodos, a rotação é de 3000/N rotações por minuto. A turbina hidráulica e o gerador geralmente são conectados por meio de um mecanismo de transmissão com relação fixa, portanto, pode-se dizer que a velocidade de rotação também é determinada pela frequência da rede elétrica.
2. Qual é a função do mecanismo de regulação de água? Ajustar a potência de saída do gerador, ou seja, a potência enviada pelo gerador para a rede elétrica. Normalmente, é necessária uma certa potência para manter o gerador em sua velocidade nominal, mas, uma vez conectado à rede elétrica, a velocidade do gerador é determinada pela frequência da rede. Nesse momento, geralmente assumimos que a frequência da rede permanece inalterada. Assim, quando a potência do gerador excede a potência necessária para manter a velocidade nominal, o gerador envia potência para a rede e, inversamente, absorve potência. Portanto, quando o motor gera energia sob carga pesada, ao ser desconectado da rede, sua velocidade aumentará rapidamente, passando da velocidade nominal para várias vezes, o que aumenta o risco de acidentes!
3. A energia gerada pelo gerador, por sua vez, afetará a frequência da rede, e as unidades hidrelétricas são geralmente usadas como unidades de modulação de frequência devido à sua taxa de regulação relativamente alta.
Data da publicação: 20 de outubro de 2021
