Neexistuje priamy vzťah medzi frekvenciou striedavého prúdu a otáčkami motora vodnej elektrárne, ale existuje nepriamy vzťah.
Bez ohľadu na typ zariadenia na výrobu energie, po výrobe elektriny je potrebné ju preniesť do elektrickej siete, to znamená, že generátor musí byť pripojený k sieti, aby mohol vyrábať elektrinu. Čím väčšia je elektrická sieť, tým menší je rozsah kolísania frekvencie a tým stabilnejšia je frekvencia. Frekvencia siete súvisí iba s tým, či je činný výkon vyvážený. Keď je činný výkon vyžarovaný generátorom väčší ako činný výkon elektriny, celková frekvencia elektrickej siete sa zvýši a naopak.
Bilancia činného výkonu je v elektrickej sieti hlavným problémom. Keďže sa zaťaženie spotrebiteľov elektrickou energiou neustále mení, elektrická sieť musí vždy zabezpečiť výkon výroby energie a bilanciu záťaže. Najdôležitejším využitím vodných elektrární v energetickej sústave je regulácia frekvencie. Hlavným využitím superrozmernej vodnej energie Troch roklín je samozrejme výroba elektriny. V porovnaní s inými typmi elektrární majú vodné elektrárne inherentné výhody v regulácii frekvencie. Vodná turbína dokáže rýchlo upraviť rýchlosť, čím sa rýchlo upraví činný a jalový výkon generátora, čím sa rýchlo vyrovná zaťaženie siete, zatiaľ čo tepelné a jadrové elektrárne upravujú výkon motora oveľa pomalšie. Pokiaľ je činný výkon siete dobre vyvážený, napätie je relatívne stabilné. Vodná elektráreň preto má relatívne veľký vplyv na stabilitu frekvencie siete.
V súčasnosti je mnoho malých a stredných vodných elektrární v krajine priamo napojených na elektrickú sieť a elektrická sieť musí mať absolútnu kontrolu nad hlavnými elektrárňami s moduláciou frekvencie, aby sa zabezpečila stabilita frekvencie a napätia elektrickej siete. Jednoducho povedané:
1. Rýchlosť motora určuje elektrická sieť. V súčasnosti sa na výrobu energie používajú synchrónne motory, čo znamená, že rýchlosť zmien je rovnaká ako rýchlosť elektrickej siete, teda 50 zmien za sekundu. Pre generátor používaný v tepelnej elektrárni s iba jedným párom elektród je to 3000 otáčok za minútu. Pre vodný generátor s n pármi elektród je to 3000/n otáčok za minútu. Vodné koleso a generátor sú vo všeobecnosti spojené nejakým mechanizmom prevodu s pevným prevodovým pomerom, takže možno povedať, že je určená aj frekvenciou siete.
2. Aká je úloha mechanizmu na nastavenie vody? Nastavenie výstupu generátora, teda výkonu, ktorý generátor odosiela do siete. Zvyčajne je potrebné určité množstvo energie na udržanie menovitých otáčok generátora, ale akonáhle je generátor pripojený k sieti, rýchlosť generátora je určená frekvenciou siete a zvyčajne predpokladáme, že frekvencia siete sa nemení. Týmto spôsobom, akonáhle výkon generátora prekročí výkon potrebný na udržanie menovitých otáčok, generátor odosiela energiu do siete a naopak absorbuje energiu. Preto, keď motor generuje energiu s veľkým zaťažením, po odpojení od vlaku sa jeho rýchlosť rýchlo zvýši z menovitých otáčok na niekoľkonásobok a je ľahké spôsobiť nehodu z dôvodu prekročenia rýchlosti!
3. Energia generovaná generátorom následne ovplyvní frekvenciu siete a vodná elektráreň sa zvyčajne používa ako frekvenčne modulačná jednotka kvôli relatívne vysokej regulačnej rýchlosti.
Čas uverejnenia: 5. septembra 2022
