Прямой зависимости между частотой переменного тока и частотой вращения двигателя гидроэлектростанции нет, но существует косвенная связь.
Независимо от типа оборудования для выработки электроэнергии, после её генерации необходимо передать её в электросеть, то есть генератор должен быть подключен к сети для выработки электроэнергии. Чем больше электросеть, тем меньше диапазон колебаний частоты и тем стабильнее частота. Частота сети 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 важнейшей проблемой в энергосистеме. Поскольку электроэнергетическая нагрузка потребителей постоянно меняется, энергосистема должна всегда обеспечивать баланс выработки электроэнергии и нагрузки. Наиболее важная функция гидроэлектростанций в энергосистеме — регулирование частоты. Конечно, основное назначение сверхкрупных гидроэлектростанций «Три ущелья» — выработка электроэнергии. По сравнению с другими типами электростанций, гидроэлектростанции обладают существенными преимуществами в регулировании частоты. Гидротурбина может быстро регулировать скорость вращения, что 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 активная мощность сети хорошо сбалансирована, напряжение относительно стабильно. Поэтому гидроэлектростанции вносят относительно большой вклад в стабильность частоты сети.
В настоящее время многие малые и средние гидроэлектростанции в стране находятся непосредственно под управлением энергосети, и энергосеть должна осуществлять абсолютный контроль над основными электростанциями, модулирующими частоту, чтобы обеспечить стабильность частоты и напряжения в энергосистеме. Проще говоря:
1. Скорость вращения двигателя определяется электросетью. В настоящее время для выработки электроэнергии используются синхронные двигатели, что означает, что скорость их изменения равна скорости вращения электросети, то есть 50 изменений в секунду. Для генератора, используемого на тепловой электростанции с одной парой электродов, это составляет 3000 оборотов в минуту. Для гидрогенератора с n парами электродов это составляет 3000/n оборотов в минуту. Водяное колесо и генератор обычно соединены между собой механизмом передачи с фиксированным передаточным отношением, поэтому можно сказать, что скорость вращения также определяется частотой электросети.
2. Какова роль механизма регулирования подачи воды? Он регулирует выходную мощность генератора, то есть мощность, которую генератор подает в сеть. Обычно для поддержания номинальной скорости генератора требуется определенное количество мощности, но как только генератор подключен к сети, его скорость определяется частотой сети, и мы обычно предполагаем, что частота сети не меняется. Таким образом, как только мощность генератора превышает мощность, необходимую для поддержания номинальной скорости, генератор подает мощность в сеть, и наоборот, поглощает мощность. Поэтому, когда двигатель вырабатывает мощность с большой нагрузкой, после отключения от поезда его скорость быстро увеличивается с номинальной в несколько раз, что легко может привести к аварии из-за превышения скорости!
3. Мощность, вырабатываемая генератором, в свою очередь, влияет на частоту сети, и гидроэлектростанция обычно используется в качестве модулятора частоты из-за относительно высокой скорости регулирования.
Дата публикации: 05.09.2022
