วิเคราะห์สาเหตุของความไม่เสถียรของความถี่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ

ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับความเร็วเครื่องยนต์ของสถานีพลังงานน้ำ แต่มีความสัมพันธ์โดยอ้อม

ไม่ว่าอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าประเภทใดก็จำเป็นต้องส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังโครงข่ายไฟฟ้าหลังจากผลิตไฟฟ้า นั่นคือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อผลิตไฟฟ้า หลังจากเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าแล้ว เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าทั้งหมด และความถี่ทุกที่ในโครงข่ายไฟฟ้าจะเท่ากันทุกประการ ยิ่งโครงข่ายไฟฟ้ามีขนาดใหญ่ ช่วงความผันผวนของความถี่ก็จะยิ่งเล็กลงและความถี่ก็จะเสถียรมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้าจะเกี่ยวข้องเฉพาะกับว่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่สมดุลกันหรือไม่ เมื่อกำลังไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ที่ปล่อยออกมาจากชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามากกว่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ของการใช้ไฟฟ้า ความถี่โดยรวมของโครงข่ายไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน

ความสมดุลของพลังงานที่ใช้งานอยู่เป็นหัวข้อหลักของโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากโหลดไฟฟ้าของผู้ใช้มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา โครงข่ายไฟฟ้าจึงควรตรวจสอบเอาต์พุตการผลิตไฟฟ้าและความสมดุลของโหลดอยู่เสมอ วัตถุประสงค์ที่สำคัญของโรงไฟฟ้าพลังน้ำในระบบไฟฟ้าคือการมอดูเลตความถี่ แน่นอนว่าโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดใหญ่พิเศษของ Three Gorges นั้นใช้เป็นหลักในการผลิตไฟฟ้า เมื่อเปรียบเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่นแล้ว โรงไฟฟ้าพลังน้ำมีข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติในการมอดูเลตความถี่ กังหันน้ำสามารถปรับความเร็วได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งสามารถปรับเอาต์พุตที่ใช้งานและตอบสนองของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้สมดุลโหลดของโครงข่ายได้อย่างรวดเร็ว ในขณะที่พลังงานความร้อนและพลังงานนิวเคลียร์ปรับเอาต์พุตของเครื่องยนต์ได้ช้ากว่ามาก ตราบใดที่สมดุลของพลังงานที่ใช้งานอยู่ของโครงข่ายไฟฟ้านั้นดี แรงดันไฟฟ้าก็ค่อนข้างเสถียร ดังนั้น โรงไฟฟ้าพลังน้ำจึงมีส่วนสนับสนุนอย่างมากต่อเสถียรภาพความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้า

ปัจจุบันโรงไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กและขนาดกลางหลายแห่งในประเทศจีนอยู่ภายใต้โครงข่ายไฟฟ้าโดยตรง โครงข่ายไฟฟ้าจะต้องควบคุมโรงไฟฟ้าที่ปรับความถี่หลัก เพื่อให้แน่ใจว่าความถี่และแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้ามีเสถียรภาพ กล่าวอย่างง่ายๆ ก็คือ:
1. กริดไฟฟ้ากำหนดความเร็วของมอเตอร์ ปัจจุบันเราใช้มอเตอร์ซิงโครนัสในการผลิตไฟฟ้า นั่นคือ อัตราการเปลี่ยนแปลงจะเท่ากันกับกริดไฟฟ้า นั่นคือ 50 ครั้งในหนึ่งวินาที สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีอิเล็กโทรดเพียงคู่เดียว หมุนได้ 3,000 รอบต่อนาที สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่มีอิเล็กโทรด n คู่ หมุนได้ 3,000 รอบต่อนาที โดยทั่วไปกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกันผ่านกลไกการส่งผ่านอัตราส่วนคงที่ ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่าถูกกำหนดโดยความถี่ของกริดไฟฟ้าด้วย
2.กลไกการควบคุมน้ำมีบทบาทอย่างไร? ปรับเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นั่นคือ พลังงานที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่งไปยังกริดไฟฟ้า โดยปกติแล้วจำเป็นต้องใช้พลังงานจำนวนหนึ่งเพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานถึงความเร็วที่กำหนด แต่เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับกริดแล้ว ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยความถี่ของกริด ในเวลานี้ เรามักจะถือว่าความถี่ของกริดยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ด้วยวิธีนี้ เมื่อพลังงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกินพลังงานที่จำเป็นในการรักษาความเร็วที่กำหนด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะส่งพลังงานไปยังกริดและดูดซับพลังงานในทางตรงกันข้าม ดังนั้น เมื่อมอเตอร์สร้างพลังงานภายใต้ภาระหนัก เมื่อตัดการเชื่อมต่อจากกริด ความเร็วจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากความเร็วที่กำหนดเป็นหลายเท่า ซึ่งอาจเกิดอุบัติเหตุได้!
3. พลังงานที่ผลิตได้จากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะส่งผลต่อความถี่ของกริด และหน่วยพลังงานน้ำมักใช้เป็นหน่วยมอดูเลตความถี่ เนื่องจากมีอัตราการควบคุมที่ค่อนข้างสูง