Частота переменного тока напрямую не связана со скоростью вращения двигателя гидроэлектростанции, но имеет косвенную связь.
Независимо от типа генерирующего оборудования, после выработки электроэнергии оно должно передавать её в электросеть, то есть генератор должен быть подключен к сети для выработки электроэнергии. После подключения к сети он становится частью всей электросети, и частоты во всей сети становятся абсолютно одинаковыми. Чем больше электросеть, тем меньше диапазон колебаний частоты и тем стабильнее частота. Однако частота электросети зависит только от баланса активной мощности. Когда активная мощность, вырабатываемая генераторной установкой, превышает активную мощность электроэнергии, общая частота электросети увеличивается, и наоборот.
Баланс активной мощности является одной из важнейших задач энергосистемы. Поскольку нагрузка потребителей постоянно меняется, энергосистема должна постоянно обеспечивать баланс выработки электроэнергии и нагрузки. Наиболее важным применением гидроэлектростанций в энергосистеме является частотная модуляция. Конечно, сверхкрупные гидроэлектростанции «Три ущелья» в основном используются для выработки электроэнергии. По сравнению с другими типами электростанций, гидроэлектростанции обладают присущими им преимуществами в частотной модуляции. Водяная турбина может быстро регулировать скорость вращения, что также позволяет быстро регулировать активную и реактивную мощность генератора, тем самым быстро балансируя нагрузку сети, в то время как тепловые и атомные электростанции регулируют мощность двигателей гораздо медленнее. Пока баланс активной мощности в энергосистеме хороший, напряжение относительно стабильно. Поэтому гидроэлектростанции вносят большой вклад в стабильность частоты в энергосистеме.
В настоящее время многие малые и средние гидроэлектростанции в Китае находятся непосредственно под управлением энергосистемы. Энергосистема должна осуществлять полный контроль над основными электростанциями с частотной модуляцией, чтобы обеспечить стабильность частоты и напряжения в сети. Проще говоря:
1. Скорость вращения двигателя определяется электросетью. В настоящее время для выработки электроэнергии используются синхронные двигатели, то есть частота их вращения совпадает с частотой электросети, а именно 50 раз в секунду. Генератор тепловой электростанции с одной парой электродов вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту. Генератор гидроэлектростанции с n парами электродов вращается со скоростью 3000/N в минуту. Водяная турбина и генератор обычно соединены между собой с помощью механизма передачи с фиксированным передаточным отношением, поэтому можно сказать, что частота вращения также определяется частотой электросети.
2. Какова роль механизма регулирования мощности? Он регулирует выходную мощность генератора, то есть мощность, передаваемую генератором в электросеть. Обычно для поддержания номинальной скорости генератора требуется определенная мощность, но как только генератор подключен к электросети, его скорость определяется частотой электросети. В этом случае обычно предполагается, что частота электросети остается неизменной. Таким образом, как только мощность генератора превышает мощность, необходимую для поддержания номинальной скорости, генератор передает мощность в сеть и, наоборот, потребляет мощность. Поэтому, когда двигатель работает под большой нагрузкой, после отключения от сети его скорость быстро увеличивается с номинальной в несколько раз, что может привести к аварийным ситуациям!
3. Мощность, вырабатываемая генератором, в свою очередь, влияет на частоту сети, и гидроэлектростанции обычно используются в качестве устройств частотной модуляции из-за относительно высокой скорости регулирования.
Дата публикации: 20 октября 2021 г.
