第一、不是所有发电机都是每分钟3000转,水电发电机也就是几十转到一百出头的样子。
白鹤滩水电站100万千瓦水轮机额定转速为每分钟111转。
三峡主力的70万千瓦水轮机是每分钟75转。
第二、也不是所有发电机都恒定速度,风电是可以变速的。
第三、就拿常规的火力发电机组来说,频率和转速也是实时变化的。虽然是额定50赫兹,额定转速是3000转,但也不是题主说的“一直保持一圈也不多一圈也不少的”。如果你进了电厂集控室,盯着转速表和频率表看。数字是一直在波动的。
比如这样。小范围波动都是很正常的。
发电机内心独白:臣妾多想保持3000rpm不变啊,但臣妾做不到啊。
下面,建立一个简单模型,简单解释下:
某城市有两家发电厂,在早上7点50分时,是一个稳定的状态。总发电量等于总消耗电量,系统维持50Hz
而到了早上8点,城市里的某工厂开动机器了。
这一瞬间,城市的电能需求关系不再均衡。
此时的系统,就处于暂时的不平衡状态。
参数要有变化。
问题来了:用电量增加了,系统里是1、2、3、4中的哪一个参数有变?
是电压吗?
当然不是!我个人,最不喜欢的就是用水来解释电。曾见过N多关于电气的问题下,有“专家”说,电就好比水,下游用水量大了,上游的水压就小了。电网用电量大了,像水压一样电压降低了,电就不够用了balbalabala,这就是24K纯外行的说法。
电不是水,电网用电负荷增加了,变化的,恰恰是本题题目中的说的频率。用户用电量突然增大的瞬间,频率就不再是50赫兹,没看错,系统频率是变化的,此刻频率会降低。
系统的频率降低的同时,此刻发电厂发电机的转速也会降低。
系统会变成下面情况
对的,系统频率不再是50,发电机转速也不是3000转,都降低了。
接下来怎么办?
好办。
随便安排一台电网内的发电机组,让它的汽轮机调速气门增大,加大出力,恢复到3000转就可以了。相当于汽车爬坡,轰一脚油门。
套回本题目中的模型,咱们让发电厂1的汽轮机加大进气量,恢复到3000转。
就是这样。
然后呢,就是整个系统恢复频率50赫兹。
发电厂2的发电机转速也自动恢复到3000转。
综合起来全过程:
1、系统原本平衡,保持50赫兹和3000转。
2、用户增加了用电负荷,让系统不再是50赫兹。系统失去平衡。
3、系统反作用于电网下的每一台发电机,让其无法维持3000转。
4、电网调度安排一台机组,增加其汽轮机进汽量,发电机出力增加。
5、被安排的发电机恢复3000转和50赫兹。尝试重新建立平衡。
6、整个系统恢复50赫兹,系统内其他发电机也恢复到3000转。
7、系统又恢复到平衡。
电力系统就在这种 系统平衡——打破平衡——重建平衡,这样的周而复始。
那电网的调度岂不是很累,要时时刻刻不眨眼睛?
不必,是全自动的,我们叫AGC。上述的1-7都是自动完成的。
那早年间没有自动化装置时,是怎么做的?
这你可问对人了,我有一个故事叫:《看频率降了就偷偷拱两千,抢发电量多拿奖金》。但本篇就不写了,省得老有人嘲讽我不好好科普,天天写《故事会》,将来找机会单独发一篇吧。
还是那句话:在技术不足的年代,有一群平凡且普通的劳动者,用自己的精力和辛苦,把它代偿了。