Não existe relação direta entre a frequência da corrente alternada e a velocidade do motor da central hidroelétrica, mas existe uma relação indireta.
Independentemente do tipo de equipamento de geração de energia, ele precisa transmitir energia para a rede após gerar eletricidade, ou seja, o gerador precisa estar conectado à rede para gerar eletricidade. Quanto maior a rede elétrica, menor a faixa de flutuação de frequência e mais estável a frequência. A frequência da rede está relacionada apenas ao equilíbrio da potência ativa. Quando a potência ativa emitida pelo grupo gerador é maior que a potência ativa da eletricidade gerada, a frequência geral da rede elétrica aumenta, e vice-versa.
O equilíbrio da potência ativa é uma questão crucial na rede elétrica. Como a demanda de eletricidade dos usuários está em constante mudança, a rede elétrica deve sempre garantir o equilíbrio entre a geração de energia e a carga. A principal função das usinas hidrelétricas no sistema elétrico é a regulação de frequência. O objetivo principal das grandes usinas hidrelétricas é gerar eletricidade. Comparadas a outros tipos de usinas, as hidrelétricas possuem vantagens inerentes na regulação de frequência. A turbina hidráulica pode ajustar rapidamente sua velocidade, o que também permite ajustar rapidamente a potência ativa e reativa gerada, equilibrando a carga da rede com agilidade. Já as usinas termelétricas, nucleares, etc., ajustam a potência gerada de forma muito mais lenta. Desde que a potência ativa da rede esteja bem equilibrada, a tensão se mantém relativamente estável. Portanto, as usinas hidrelétricas contribuem significativamente para a estabilidade da frequência da rede.
Atualmente, muitas usinas hidrelétricas de pequeno e médio porte no país estão diretamente conectadas à rede elétrica, e a rede deve ter controle total sobre as principais usinas de modulação de frequência para 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, o que significa que a taxa de variação é igual à da rede elétrica, ou seja, 50 rotações por segundo. Para um gerador utilizado em uma usina termelétrica com apenas um par de eletrodos, essa taxa é de 3000 rotações por minuto. Para um gerador hidrelétrico com n pares de eletrodos, a taxa é de 3000/n rotações por minuto. A roda d'água e o gerador geralmente são conectados por algum mecanismo de transmissão com relação fixa, portanto, pode-se dizer que a velocidade do motor também é determinada pela frequência da rede elétrica.
2. Qual é a função do mecanismo de ajuste de água? Ajustar a potência de saída do gerador, ou seja, a potência que o gerador envia para a rede. Normalmente, é necessária uma certa quantidade de energia para manter o gerador em sua velocidade nominal, mas, uma vez conectado à rede, a velocidade do gerador é determinada pela frequência da rede, e geralmente assumimos que a frequência da rede não muda. Dessa forma, quando a potência do gerador excede a potência necessária para manter a velocidade nominal, o gerador envia energia para a rede e, vice-versa, absorve energia. Portanto, quando o motor gera energia com uma grande carga, assim que é desconectado do trem, sua velocidade aumentará rapidamente da velocidade nominal para várias vezes, podendo facilmente causar um acidente por excesso de velocidade!
3. A energia gerada pelo gerador, por sua vez, afetará a frequência da rede, e a unidade hidrelétrica é geralmente usada como uma unidade moduladora de frequência devido à sua taxa de regulação relativamente alta.
Data da publicação: 25 de fevereiro de 2022
