Немає прямого зв'язку між частотою змінного струму та швидкістю обертання двигуна гідроелектростанції, але існує непрямий зв'язок.
Незалежно від типу обладнання для виробництва електроенергії, після виробництва електроенергії воно має передавати її до електромережі, тобто генератор має бути підключений до мережі для виробництва електроенергії. Чим більша електромережа, тим менший діапазон коливань частоти та тим стабільніша частота. Частота мережі залежить лише від того, чи збалансована активна потужність. Коли активна потужність, що випромінюється генераторною установкою, перевищує активну потужність електроенергії, загальна частота електромережі зростає, і навпаки.
Баланс активної потужності є важливою проблемою в енергомережі. Оскільки навантаження споживачів електроенергії постійно змінюється, енергомережа повинна завжди забезпечувати вихідну потужність та баланс навантаження. Найважливішим використанням гідроелектростанцій в енергосистемі є регулювання частоти. Звичайно, надмасштабна гідроенергетика Трьох Ущелин використовується головним чином для виробництва електроенергії. Порівняно з іншими типами електростанцій, гідроелектростанції мають переваги в регулюванні частоти. Гідротурбіна може швидко регулювати швидкість, що дозволяє швидко регулювати активну та реактивну потужність генератора, щоб швидко збалансувати навантаження мережі, тоді як теплові та атомні електростанції тощо регулюють потужність двигуна відносно повільніше. Поки активна потужність мережі добре збалансована, напруга відносно стабільна. Тому гідроелектростанція робить відносно великий внесок у стабільність частоти мережі.
Наразі багато малих та середніх гідроелектростанцій у країні безпосередньо підключені до енергомережі, і енергомережа повинна мати абсолютний контроль над основними частотно-модулюючими електростанціями, щоб забезпечити стабільність частоти та напруги енергомережі. Простіше кажучи:
1. Швидкість двигуна визначає електрична мережа. Зараз для вироблення електроенергії використовуються синхронні двигуни, що означає, що швидкість зміни дорівнює швидкості зміни в електричній мережі, тобто 50 змін за секунду. Для генератора, що використовується на тепловій електростанції лише з однією парою електродів, це 3000 обертів за хвилину. Для гідрогенератора з n парами електродів це 3000/n обертів за хвилину. Водяне колесо та генератор зазвичай з'єднані між собою певним механізмом передачі з фіксованим передаточним числом, тому можна сказати, що вона також визначається частотою мережі.
2. Яка роль механізму регулювання води? Регулювання вихідної потужності генератора, тобто потужності, яку генератор подає в мережу. Зазвичай потрібна певна кількість енергії, щоб підтримувати номінальну швидкість генератора, але як тільки генератор підключено до мережі, швидкість генератора визначається частотою мережі, і ми зазвичай припускаємо, що частота мережі не змінюється. Таким чином, як тільки потужність генератора перевищує потужність, необхідну для підтримки номінальної швидкості, генератор подає енергію в мережу, а навпаки поглинає енергію. Тому, коли двигун генерує енергію з великим навантаженням, після відключення від поїзда його швидкість швидко зросте з номінальної швидкості в кілька разів, і це легко спричинить аварію через перевищення швидкості!
3. Потужність, що виробляється генератором, у свою чергу впливатиме на частоту мережі, а гідроелектростанція зазвичай використовується як частотно-модулюючий блок через відносно високу швидкість регулювання.
Час публікації: 05 вересня 2022 р.
