วิเคราะห์สาเหตุของความไม่แน่นอนของความถี่ของเครื่องกำเนิดพลังน้ำ

ความถี่ไฟฟ้ากระแสสลับไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับความเร็วเครื่องยนต์ของสถานีไฟฟ้าพลังน้ำ แต่เกี่ยวข้องโดยตรง

ไม่ว่าอุปกรณ์ผลิตไฟฟ้าประเภทใด จำเป็นต้องส่งพลังงานไฟฟ้าไปยังโครงข่ายไฟฟ้าหลังจากสร้างพลังงานไฟฟ้า นั่นคือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะต้องเชื่อมต่อกับกริดเพื่อผลิตไฟฟ้าหลังจากเชื่อมต่อกับโครงข่ายแล้ว ก็จะเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าโดยรวม และความถี่ทุกที่ในโครงข่ายไฟฟ้าจะเหมือนกันทุกประการยิ่งโครงข่ายไฟฟ้ามีขนาดใหญ่เท่าใด ช่วงความผันผวนของความถี่ก็จะยิ่งเล็กลงและความถี่ก็มีเสถียรภาพมากขึ้นอย่างไรก็ตาม ความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้านั้นสัมพันธ์กับพลังงานที่ใช้งานสมดุลเท่านั้นเมื่อพลังงานที่ใช้งานที่ปล่อยออกมาจากชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามากกว่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้งาน ความถี่โดยรวมของโครงข่ายไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้น และในทางกลับกัน

สมดุลพลังงานที่ใช้งานอยู่เป็นหัวข้อหลักของโครงข่ายไฟฟ้าเนื่องจากโหลดพลังงานของผู้ใช้มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ตารางส่งไฟฟ้าจึงควรตรวจสอบเอาต์พุตของการผลิตไฟฟ้าและความสมดุลของโหลดเสมอจุดประสงค์ที่สำคัญของสถานีไฟฟ้าพลังน้ำในระบบไฟฟ้าคือการปรับความถี่แน่นอนว่าพลังน้ำขนาดใหญ่มากของ Three Gorges นั้นส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าเมื่อเทียบกับโรงไฟฟ้าประเภทอื่น สถานีไฟฟ้าพลังน้ำมีข้อดีโดยธรรมชาติในการปรับความถี่กังหันน้ำสามารถปรับความเร็วได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งยังสามารถปรับเอาท์พุตแอกทีฟและรีแอกทีฟของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว เพื่อที่จะปรับสมดุลโหลดกริดอย่างรวดเร็ว ในขณะที่พลังงานความร้อนและพลังงานนิวเคลียร์จะปรับเอาท์พุตของเครื่องยนต์ให้ช้าลงมากตราบใดที่สมดุลพลังงานที่ใช้งานของโครงข่ายไฟฟ้านั้นดี แรงดันไฟฟ้าก็ค่อนข้างคงที่ดังนั้นสถานีไฟฟ้าพลังน้ำจึงมีส่วนสนับสนุนอย่างมากต่อความเสถียรของความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้า

ปัจจุบัน สถานีไฟฟ้าพลังน้ำขนาดเล็กและขนาดกลางจำนวนมากในประเทศจีนอยู่ภายใต้โครงข่ายไฟฟ้าโดยตรงโครงข่ายไฟฟ้าต้องมีการควบคุมโรงไฟฟ้ามอดูเลตความถี่หลัก เพื่อให้มั่นใจในความเสถียรของความถี่และแรงดันไฟฟ้าของโครงข่ายไฟฟ้าพูดง่ายๆ ว่า:
1. โครงข่ายไฟฟ้ากำหนดความเร็วของมอเตอร์ตอนนี้เราใช้มอเตอร์ซิงโครนัสสำหรับการผลิตพลังงาน นั่นคือ อัตราการเปลี่ยนแปลงจะเหมือนกับของกริดพลังงาน นั่นคือ 50 ครั้งในหนึ่งวินาทีสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโรงไฟฟ้าพลังความร้อนที่มีขั้วไฟฟ้าเพียงคู่เดียว เครื่องจะหมุนรอบ 3000 รอบต่อนาทีสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำที่มีขั้วไฟฟ้า n คู่ จะหมุน 3000 / N ต่อนาทีกังหันน้ำและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยทั่วไปเชื่อมต่อเข้าด้วยกันผ่านกลไกการส่งผ่านอัตราส่วนคงที่ ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่ามันถูกกำหนดโดยความถี่ของโครงข่ายไฟฟ้าด้วย
2. กลไกการควบคุมน้ำมีบทบาทอย่างไร?ปรับเอาท์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า นั่นคือ กำลังที่เครื่องกำเนิดไฟฟ้าส่งไปยังโครงข่ายไฟฟ้าโดยปกติจำเป็นต้องใช้พลังงานบางอย่างเพื่อให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีความเร็วตามที่กำหนด แต่เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื่อมต่อกับกริด ความเร็วของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะถูกกำหนดโดยความถี่ของกริดในเวลานี้ เรามักจะถือว่าความถี่ของกริดยังคงไม่เปลี่ยนแปลงด้วยวิธีนี้ เมื่อพลังของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเกินกำลังที่จำเป็นในการรักษาความเร็วที่กำหนด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะส่งพลังงานไปยังกริดและดูดซับพลังงานในทางตรงกันข้ามดังนั้น เมื่อมอเตอร์สร้างพลังงานภายใต้ภาระหนัก เมื่อตัดการเชื่อมต่อ ความเร็วของมอเตอร์จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจากความเร็วที่กำหนดเป็นหลายเท่า ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดอุบัติเหตุจากการบินได้!
3. พลังงานที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะส่งผลต่อความถี่ของกริด และหน่วยไฟฟ้าพลังน้ำมักใช้เป็นหน่วยมอดูเลตความถี่เนื่องจากอัตราการควบคุมค่อนข้างสูง