การวิเคราะห์สาเหตุของความถี่ไม่เสถียรของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ

ไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับกับความเร็วรอบเครื่องยนต์ของสถานีพลังงานน้ำ แต่มีความสัมพันธ์ทางอ้อม
ไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าประเภทใดก็จำเป็นต้องส่งพลังงานไปยังกริดหลังจากผลิตไฟฟ้า นั่นคือเครื่องกำเนิดไฟฟ้าต้องเชื่อมต่อกับกริดเพื่อผลิตไฟฟ้า ยิ่งกริดไฟฟ้ามีขนาดใหญ่ ช่วงความผันผวนของความถี่ก็จะยิ่งเล็กลง และความถี่ก็จะเสถียรมากขึ้น ความถี่ของกริดจะเกี่ยวข้องเฉพาะกับว่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้งานนั้นสมดุลหรือไม่ เมื่อกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานที่ปล่อยออกมาจากชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามากกว่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้งาน ความถี่โดยรวมของกริดไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น ในทางกลับกัน
ความสมดุลของพลังงานที่ใช้งานอยู่เป็นปัญหาสำคัญในโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากโหลดไฟฟ้าของผู้ใช้มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา โครงข่ายไฟฟ้าจึงต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าผลผลิตของการผลิตไฟฟ้าและสมดุลของโหลดอยู่เสมอ การใช้งานที่สำคัญที่สุดของโรงไฟฟ้าพลังน้ำในระบบไฟฟ้าคือการควบคุมความถี่ วัตถุประสงค์หลักของโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่คือการผลิตไฟฟ้า เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น โรงไฟฟ้าพลังน้ำมีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติในการควบคุมความถี่ กังหันน้ำสามารถปรับความเร็วได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งสามารถปรับเอาต์พุตที่ใช้งานและตอบสนองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้สมดุลโหลดของโครงข่ายได้อย่างรวดเร็ว ในขณะที่พลังงานความร้อน พลังงานนิวเคลียร์ ฯลฯ ปรับเอาต์พุตของเครื่องยนต์ได้ช้ากว่ามาก ตราบใดที่พลังงานที่ใช้งานของโครงข่ายมีความสมดุลดี แรงดันไฟฟ้าก็ค่อนข้างเสถียร ดังนั้น โรงไฟฟ้าพลังน้ำจึงมีส่วนสนับสนุนที่ค่อนข้างมากต่อเสถียรภาพความถี่ของโครงข่าย
ในปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กและขนาดกลางหลายแห่งในประเทศอยู่ภายใต้โครงข่ายไฟฟ้าโดยตรง และโครงข่ายไฟฟ้าจะต้องควบคุมโรงไฟฟ้าหลักที่ปรับความถี่อย่างเต็มรูปแบบเพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพของความถี่และแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้า พูดง่ายๆ ก็คือ:
1. กริดไฟฟ้าเป็นตัวกำหนดความเร็วของมอเตอร์ ปัจจุบันเราใช้มอเตอร์แบบซิงโครนัสในการผลิตไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าอัตราการเปลี่ยนแปลงจะเท่ากับกริดไฟฟ้า นั่นคือ 50 รอบต่อวินาที สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีอิเล็กโทรดเพียงคู่เดียว จะอยู่ที่ 3,000 รอบต่อนาที สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำที่มีอิเล็กโทรด n คู่ จะอยู่ที่ 3,000 รอบต่อนาที โดยทั่วไปแล้วกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกันด้วยกลไกการส่งสัญญาณที่มีอัตราส่วนคงที่ ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าความถี่ของกริดยังถูกกำหนดด้วย

2.กลไกการปรับน้ำมีบทบาทอย่างไร? ปรับเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นั่นคือ พลังงานที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่งไปยังกริด โดยปกติต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่งเพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอยู่ที่ความเร็วที่กำหนด แต่เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับกริดแล้ว ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยความถี่ของกริด และเรามักจะถือว่าความถี่ของกริดไม่เปลี่ยนแปลง ด้วยวิธีนี้ เมื่อพลังงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกินพลังงานที่จำเป็นในการรักษาความเร็วที่กำหนด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะส่งพลังงานไปยังกริด และในทางกลับกัน จะดูดซับพลังงาน ดังนั้น เมื่อมอเตอร์สร้างพลังงานที่มีโหลดขนาดใหญ่ เมื่อตัดการเชื่อมต่อจากรถไฟ ความเร็วจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากความเร็วที่กำหนดเป็นหลายเท่า และอาจทำให้เกิดอุบัติเหตุจากความเร็วเกินกำหนดได้ง่าย!
3. พลังงานที่ผลิตได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะส่งผลต่อความถี่ของกริด และหน่วยพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำมักใช้เป็นหน่วยปรับความถี่เนื่องจากอัตราการควบคุมที่ค่อนข้างสูง