Nguyên nhân nào gây ra sự bất ổn định tần số của máy phát điện thủy điện

Tần số AC không liên quan trực tiếp đến tốc độ động cơ của nhà máy thủy điện, nhưng nó liên quan gián tiếp.
Bất kể loại thiết bị phát điện nào, sau khi phát điện cần phải truyền tải điện năng lên lưới điện, tức là máy phát điện cần được kết nối với lưới điện để phát điện. Sau khi kết nối với lưới điện, nó được kết nối với toàn bộ lưới điện và tần số ở mọi nơi trong lưới điện đều giống hệt nhau. Lưới điện càng lớn thì phạm vi dao động tần số càng nhỏ và tần số càng ổn định. Tuy nhiên, tần số lưới điện chỉ liên quan đến việc công suất tác dụng có cân bằng hay không. Khi công suất tác dụng do tổ máy phát điện tạo ra lớn hơn công suất tác dụng của điện thì tần số chung của lưới điện sẽ tăng lên và ngược lại.
Cân bằng công suất chủ động là vấn đề chính của lưới điện. Do tải điện của người dùng liên tục thay đổi nên lưới điện phải luôn đảm bảo sản lượng phát điện và cân bằng tải. Công dụng quan trọng nhất của nhà máy thủy điện trong hệ thống điện là điều chế tần số. Tất nhiên, thủy điện quy mô siêu lớn của Tam Hiệp chủ yếu được sử dụng để phát điện. So với các loại nhà máy điện khác, nhà máy thủy điện có ưu điểm vốn có về điều chế tần số. Tua bin nước có thể điều chỉnh tốc độ nhanh chóng, cũng có thể điều chỉnh nhanh chóng sản lượng chủ động và phản ứng của máy phát điện, do đó cân bằng nhanh chóng tải lưới điện, trong khi nhiệt điện và điện hạt nhân điều chỉnh sản lượng động cơ chậm hơn nhiều. Miễn là cân bằng công suất chủ động của lưới điện tốt thì điện áp tương đối ổn định. Do đó, nhà máy thủy điện có đóng góp to lớn vào sự ổn định tần số của lưới điện.

Hiện nay, nhiều nhà máy thủy điện vừa và nhỏ ở Trung Quốc nằm trực tiếp dưới lưới điện. Lưới điện phải kiểm soát tuyệt đối các nhà máy điện điều chế tần số chính, để đảm bảo tính ổn định của tần số và điện áp lưới điện. Nói một cách đơn giản:
1. Lưới điện quyết định tốc độ của động cơ. Hiện nay chúng ta sử dụng động cơ đồng bộ để phát điện, tức là tốc độ thay đổi giống như tốc độ của lưới điện, tức là 50 lần trong một giây. Đối với máy phát điện của nhà máy nhiệt điện chỉ có một cặp điện cực, nó quay 3000 vòng/phút. Đối với máy phát điện của nhà máy thủy điện có n cặp điện cực, nó quay 3000/N trong 1 phút. Tua bin nước và máy phát điện thường được kết nối với nhau thông qua một số cơ cấu truyền động tỷ số cố định, vì vậy có thể nói rằng nó cũng được xác định bởi tần số lưới điện.
2. Vai trò của cơ chế điều chỉnh nước là gì? Điều chỉnh đầu ra của máy phát điện, tức là công suất mà máy phát điện gửi đến lưới điện. Thông thường, cần một công suất nhất định để giữ cho máy phát điện ở tốc độ định mức, nhưng sau khi máy phát điện được kết nối với lưới điện, tốc độ của máy phát điện được xác định bởi tần số lưới điện. Lúc này, chúng ta thường cho rằng tần số lưới điện không đổi. Theo cách này, khi công suất của máy phát điện vượt quá công suất cần thiết để duy trì tốc độ định mức, máy phát điện sẽ gửi công suất đến lưới điện và ngược lại sẽ hấp thụ công suất. Do đó, khi động cơ tạo ra công suất dưới tải nặng, một khi ngắt kết nối với động cơ, tốc độ của nó sẽ nhanh chóng tăng từ tốc độ định mức lên gấp nhiều lần, dễ xảy ra tai nạn bay!
3. Công suất do máy phát điện tạo ra sẽ ảnh hưởng đến tần số lưới điện và các tổ máy thủy điện thường được sử dụng làm bộ điều chế tần số do tỷ lệ điều chỉnh tương đối cao.