Xác định các thông số chủ yếu của trạm thủy điện

Đứng trước thực trạng thiếu hụt điện năng trong thời gian tới,những nguồn thủy năng dễ khai thác cũng không còn và điều kiện tình hình kinh tếcủa nước ta việc xây dựng các công trình thủ

CHƯƠNG I: NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

I Đặt vấn đề

Hệ thống sông Cả là một trong những hệ thống sông lớn của miền TrungViệt Nam, bắt nguồn từ Lào, chảy qua Nghệ An và đổ ra biển Đông Diện tích lưuvực của sông Cả vào khoảng 27.200Km2 Trong đó gần 9.500Km2 nằm trên lãnh thổLào, là hệ thống sông lớn nhất nằm trong khu vực Nghệ An có ảnh hưởng trực tiếpđến đời sống nhiều mặt của hơn 3,8 triệu người sống trong lưu vực Đây là vùng cókhí hậu khắc nghiệt, quanh năm vật lộn với thiên tai, hạn hán và lũ lụt Việc xâydựng các công trình thủy lợi lợi dụng tổng hợp tài nguyên nước để phục vụ đời sốngcon người và hạn chế thiệt hại do thiên tai gây ra là hết sức cần thiết, nhưng cho đếnnay trên lưu vực chỉ mới xây dựng được một vài đập dâng dể lấy nước tưới và ngănmặn trong đó có các đập dâng xây dựng trước năm 1945 như Đô Lương – NamĐàn

Sông Cả có nguồn nước khá dồi dào, có độ dốc lớn, lắm nghềnh thác nên trữlượng thủy năng rất phong phú Từ trước đến nay đã có những nghiên cứu quyhoạch khai thác nguồn thủy năng này nhưng cho đến nay chưa có công trình thủyđiện nào xây dựng Đứng trước thực trạng thiếu hụt điện năng trong thời gian tới,những nguồn thủy năng dễ khai thác cũng không còn và điều kiện tình hình kinh tếcủa nước ta việc xây dựng các công trình thủy điện trên hệ thống sông Cả đã trởthành hiện thực Sơ đồ thủy điện trên sông Cả nhằm đánh giá tiềm năng thủy điệncủa hệ thống khoảng 12 – 17 công trình thủy điện có công suất lắp máy từ 10 -400MW được xây dựng Đặc biệt là công trình thủy điện Bản Vẽ có quy mô nhấtnhì trong hệ thống, công suất khoảng 100 – 200MW Công trình có khả năng chống

lũ và cấp nước cho hạ du

Vị trí công trình Bản Vẽ không những đáp ứng được nhu cầu phát triển kinh

tế của Miền Trung mà còn là một cầu nối của hệ thống lưới điện cả nước Chính vìvậy việc sớm khai thác nguồn thủy năng sông Cả mà chủ yếu là công trình thủyđiện Bản Vẽ có ý nghĩa rất quan trọng không những đối với việc phát triển kinh tếMiền Trung mà quan trọng với quá trình phát triển điện năng cả nước Đồ án nàytrình bày một cách tổng quát nhất và cũng chi tiết nhất quá trình tính toán sơ bộthiết kế công trình thủy điện Bản Vẽ

II Điều kiện tự nhiên lưu vực sông Cả

1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Sông Cả là hệ thống sông lớn nhất Nghệ An, diện tích lưu vực khoảng27200Km2 Trong đó phần chảy trên lãnh thổ Lào chiếm 23,5% (9.470 Km2) Sông

Cả và sông La hợp thành sông Lam tại xã Đức Quang huyện Đức Thọ cách của

sông 35Km Sông Cả bắt nguồn từ rừng núi Mường Khát, Mường Lấp (ở lãnh thổLào) với độ cao trên 1.500m Sông có hướng chảy chủ yếu là Tây - Bắc, Đông –Nam, qua các huyện Kỳ Sơn, Tương Dương, Anh Sơn, Thanh Cương, Nam Đàn.Đoạn từ cửa rào trở lên lòng sông hẹp, độ dốc lớn, bình quân độ dốc đáy 3%, vớitrên 100 nghềnh lớn nhỏ, có hai phụ lưu lớn là sông Nậm Mo (bên phải) và sôngHuôi Nguyên (bên trái), với diện tích lưu vực tương ứng là 37.800Km2 và 800Km2.

Lớp phủ thực vật trên lưu vực khá phong phú và đa dạng gồm nhiều loạirừng khác nhau như rừng tre, nứa, rừng cây to gỗ quý Theo số liệu điều tra rừngđến nay rừng chiếm tới khoảng 46% tổng diện tích lưu vực Rừng già chủ yếu phân

bổ ở biên giới Việt – Lào Khu vực đồng bằng chủ yếu là lúa nước và các loại hoamàu khác

2 Đặc điểm khí hậu lưu vực sông Cả

Việc quan trắc các yếu tố khí tượng và đo mưa trên hệ thống sông Cả đượctiến hành khá sớm tại rất nhiều trạm Trạm khí tượng thủy văn cửa rào và MườngXén có các tài liệu đo đạc từ năm 1959, được dùng để thiết kế công trình thủy điệnBản Vẽ Trên cơ sở phân tích và đánh giá tài liệu quan trắc khí tượng thủy văn trêntoàn bộ lưu vực sông cho thấy: Chất lượng tài liệu quan trắc tốt, mức độ gián đoạn

ít, có thể sử dụng trong quá trình tính toán thủy văn công trình

Lưu vực sông Cả chịu tác động của khí hậu nhiệt đới gió mùa Do địa hìnhnúi cao và hiểm trở, biển chi phối mạnh mẽ, ở đây mùa đông lạnh và khô, mùa hènóng và mưa nhiều, chế độ gió mùa trên lưu vực sông Cả thể hiện sự tương phản rõrệt hai mùa Nhiệt độ trung bình nằm trên lưu vực sông biến đổi từ 220C – 250C,tháng có nhiệt độ cao nhất là tháng 6, 7 có thể đạt tới 410C – 430C Tháng có nhiệt

độ thấp nhất là tháng 1 có thể xuống tới 10C, nhìn chung nhiệt độ tăng dần từ Bắcvào Nam và giảm dần từ Đông sang Tây

Gió trung bình từ 1 – 2m/s, miền đồng bằng và ven biển từ 2 – 3m/s Tốc độgió có thể đạt 200m/s Đặc điểm nổi bật của khu vực này là chịu ảnh hưởng của gióLào, những ngày có gió Lào mạnh nhiệt độ có thể lên đến 500C – 550C Gió Làothường xuât hiện vào tháng 5, 6, 7 Trong một năm có thể có từ 25 - 30 ngày gióLào

Nghệ Tĩnh là một trong những vùng xuất hiện nhiều bão nhất nước ta, trungbình hàng năm có khoảng 3 – 4 trận bão chiếm 30% số trận bão đổ bộ vào nước ta.Ảnh hưởng của các trận gió bão thường tập trung ở vùng đồng bằng ven biển vàtrung du, bão ở Nghệ Tĩnh thường gây mưa lũ lớn trên diện tích rộng, lượng mưa cóthể đạt tới 300 – 400mm, cá biệt có những vùng trận mưa đạt 800 – 900mm Do ảnh

hưởng của chế độ gió và nhiệt đới Độ ẩm trên lưu vực sông Cả đạt khoàng 80 - 85%,những tháng mưa độ ẩm có thể đạt 90%, mùa khô độ ẩm hạ xuống khoảng 80 – 83%.

Bốc hơi là một trong những thành phần chính của chu trình thủy văn lượngbốc hơi trung bình đạt khoảng 800 – 1000mm Các tháng có lượng bốc hơi lớn nhấtthường là mùa hè

Mưa trên lưu vực sông Cả phân bố không đều, vùng Tây Bắc thượng nguồnsông chính lượng mưa trung bình nhiều năm dao động trong khoảng 1600 -2000mm Khu đồng bằng từ 1500 – 1600mm, thung lũng Mường Xén cửa rào(Tương Dương) là một trong những tâm mưa thấp nhất của nước ta với lưu lượngmưa chỉ đạt khảng 1300 – 1400mm Càng về phía Nam lưu vực, sự phân bố trongnăm rất không đồng đều, mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 và kết thúc vào tháng 10.Lượng mưa trong mùa mưa chiếm khoảng 85% lượng mưa cả năm Các tháng cólượng mưa lớn nhất là tháng 7, 8, 9 nhỏ nhất là tháng 1, 2 trong các tháng nàythường xuất hiện mưa phùn

Qua quá trình theo dõi, tổng hợp kết quả ở các trạm thủy văn trong lưu vựccủa các công trình thủy điện Bản Vẽ được kết quả phân phối lượng mưa và bốc hơitheo từng tháng trong năm như trong bảng sau:

Mưa (mm) 6,4 10,2 49 76 160 109 171 210 304 151 40 20,5Lượng bốc hơi bình quân năm: 830 mm/năm

3 Chế độ dòng chảy

Chế độ dòng chảy trên sông Cả phù hợp với chế độ mưa và tùy vào địa hìnhcũng như cấu tạo địa chất trên lưu vực sông Mô đun dòng chảy trung bình nhiềunăm biến đổi từ 201/sKm2, thượng lưu khoảng 301/sKm2, ở trung lưu sông Cả.Dòng lũ trên dòng chính sông Cả kéo dài 5 tháng, từ tháng 5 đến tháng 10 Lượngdòng chảy mùa lũ chiếm khoảng 70 – 75% tổng lượng dòng chảy cả năm Dòngchảy lớn nhất xuất hiện vào tháng 8, 9 chiếm khoảng 22% tổng lượng dòng chảynăm Mùa kiệt thường kéo dài 7 – 8 tháng, lượng dòng chảy mùa kiệt chiếm khoảng

25 – 30% lượng dòng chảy cả năm Ba tháng liên tục có lượng dòng chảy nhỏ nhấtthường xảy vào các tháng 2, 3, 4 Lượng dòng chảy lũ vào từng năm thay đổi, dòngchảy lũ lớn nhất vào các năm 60, 61, 64, 71, 73, 78, 79, 88 Thực tế cho thấy số lũlụt lịch sử trên lưu vực sông Cả xảy ra không đồng bộ Trên dòng chính sông Cả lưulượng lũ lớn nhất quan sát được là 590m3/s (ngày 28/7/1973) Dòng chảy thiết kế tạituyến công trình Bản Vẽ được xây dựng trên cơ sở thực đo của các trạm quan sát

khí tượng thủy văn, chuỗi tài liệu thực được đo kéo dài nhiều năm nhất từ năm 1959đến nay Dựa vào phương trình hồi qui và tương quan hệ Q = f(h) tiến hành tínhtoán thủy văn, chế độ phân phối dòng chảy năm của tuyến công trình Bản Vẽ đượctiến hành tính toán theo 3 năm điển hình Kết quả tính toán phân phối dòng chảyđược trình bày trong bảng sau:

4 Tài liệu bụi cát

Lưu lượng bụi cát lơ lửng trung bình o = 155kg/s

Trọng lượng riêng bụi cát r = 1,5 tấn/m3

Tuổi thọ công trình T = 100 năm

II Đặc điểm địa hình địa chất công trình lưu vực sông Cả

Nói chung là địa hình và cấu tạo địa chất lưu vực sông Cả rất phức tạp, trongphạm vi đồ án chỉ cho phép trình bày cấu tạo địa hình địa chất của tuyến công trình

và lòng hồ Bản Vẽ

CHƯƠNG II: TÀI LIỆU VÀ DÂN SINH KINH TẾ TRONG LƯU VỰC VÀ

LÒNG HỒ BẢN VẼ.

DỰ BÁO NHU CẦU PHỤ TÀI VÀ NHU CẦU DÙNG NƯỚC

Nghệ Tĩnh nằm ở trung tâm vùng Bắc trung bộ có 564 km viên giới Việt Lào

và 227 km bờ biển Đây là vùng đất rộng người đông, dân số của tỉnh vào khoảng3,8 triệu người gồm các dân tộc Mường, Thái và một số dân tộc ít người khác sốngtrên vùng núi cao giáp Lào, trong đó dân tộc Kinh chiếm đa số Mật độ dân số vàokhoảng 135 người/Km2 về đất đai tự nhiên chia làm 3 vùng: Vùng rừng núi, vùngđồng bằng, vùng ven biển Tài nguyên thiên nhiên của tỉnh đa dạng và phong phú:Đất, rừng, biển, sinh vật, khoáng sản là cơ sở để mở mang, khai thác, hình thành cáctrung tâm công nghiệp, nằm trên trục giao thông chính Bắc – Nam về đường sắt,đường bộ cả nước, cạnh đường hàng hải quốc tế Có cảng biển Cửa Lò, Bến Thủy làcửa ngõ ra biển của Lào thông qua trục quốc lộ 7, 8 Thành Vinh là đầu mối giaothông quan trọng là trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa, xã hội, khoa học của tỉnh,

có điều kiện thuận lợi để giao lưu kinh tế với các địa phương khác trong cả nước.Đồng thời mở ra triển vọng lớn về khả năng hợp tác kinh tế quốc tế Phương hướngphát triển và phân bố nghành kinh tế của Nghệ An như sau:

1) Nghành nông nghiệp:

Đây là ngành kinh tế chủ đạo của Nghệ An, tỉnh xác định tập trung thâmcanh khai thác tổng hợp, coi trọng cả lúa lẫn màu và cây công nghiệp như lạc, dứa,thuốc lá, cói, chè, cà phê, cam … đẩy mạnh chăn nuôi, thâm canh vành đai thựcphẩm quanh thành phố, thị trấn, khu công nghiệp, vùng dân cư tập chung Đưa đấtnông nghiệp vào sử dụng từ 350.000ha năm 1990 lên 420.000ha vào năm 2000.Trong đó, tập chung đầu tư thâm canh các vùng trọng điểm lúa với tổng diện tích79.200ha và số lượng 692.550 tấn năm 2000

2) Thủy lợi:

Thủy lợi là biện pháp hàng đầu với phương hướng đến năm 2015:

+ Củng cố vững chắc các hệ thống đê điều để chống lũ, ngăn mặn

+ Quản lý, khai thác, sử dụng có hiệu quả các công trình đã xây dựng, chú ýphục vụ tốt các vùng trọng điểm

+ Xây dựng một số công trình trên cơ sở có luận chứng đạt hiệu quả nhanh

3) Lâm nghiệp:

Bảo vệ, đi vào khai thác có kế hoạch nguồn tài nguyên, các vùng gỗ lớn ởTrường Sơn, hình thành các vùng đặc sản.

4) Các khu công nghiệp:

Xuất phát từ không gian địa lý, nội dung kinh tế xã hội trong quá trình pháttriển và phân bố lại lượng sản xuất ở Nghệ An thành ba khu công nghiệp:

- Vinh, Cửa Lò, Cửa Hội

- Cải tạo hệ thống lưới điện của tỉnh trước hết là thành phố Vinh, đảm bảocấp điện an toàn liên tục

- Kết hợp thủy lợi, thủy điện nhỏ ở các huyện trung du miền núi, các vùnglâm trường phục vụ cho sản xuất công nghiệp đời sống

- Xây dựng một số trạm thủy điện lớn trên hệ thống sông Cả như Bản Mai,Bản Vẽ

Diện tích mặt hồ trạm thủy điện Bản Vẽ khoảng 71km2 Trong lòng hồ có 4

xã với gần 3000 hộ dân, chủ yếu là đất nông nghiệp; lâm nghiệp; các công trình vănhóa công cộng của xã, địa phương, nhân dân; cây cối lâu năm; các công trình giaothông thủy lợi; bưu điện Khi xây dựng hồ sẽ thiệt hại được thống kê như sau:

+ Đất nông nghiệp 80ha

+ Các công trình văn hóa công cộng của các xã (trường học, trạm xá,trụ sở

…) chủ yếu là nhà lợp ngói, tranh tre, diện tích bình quân mỗi xã 850m2 cả vùng là5.950m2

+ Nhà và tài sản của dân: Nhà của dân chủ yếu là nhà gỗ cột kê, cột chân lợptranh, tổng số là 3000 nhà

+ Cây cối lâu năm của dân chủ yếu là cam, chanh Bình quân các loại câytrong gia đình cũng giống các bộ phận khác trong vùng này, công trình phục vụgiếng bao gồm 1.300 cái ước tính hàng chục tỷ đồng

+ Các công trình giao thông thủy lợi, bưu điện:

70km đường số 7 (15km đường nhựa)

50km đường liên xã rải đá

1 cầu treo của Lào.

60km đường dây điện thoại

7 công trình thủy lợi, thủy điện

6) Lâm nghiệp:

Theo viện quy hoạch lâm nghiệp điều tra, giá trị lâm nghiệp bị thiệt hại dongập lụt là 10 tỷ đồng

3 Nhu cầu phụ tải:

Nhà máy thủy điện Bản Vẽ không những phục vụ cho tỉnh Nghệ Tĩnh màcòn hòa vào mạng lưới điện quốc gia và cung cấp điện chủ yếu cho các tỉnh miềnBắc Dự báo nhu cầu phụ tải hệ thống các tỉnh miền Bắc từ năm 2000 đến năm 2010như sau (109Kwh):

4 Yêu cầu dùng nước cho vùng kinh tế Nghệ Tĩnh

Nguồn nước sông Cả rất phong phú với tổng lượng nước bình quân nhiềunăm vào khoảng 24 tỷ m3 thỏa mãn mọi yêu cầu dùng nước của các nghành kinh tếtrong khu vực và cả tỉnh với tần suất đảm bảo từ 75-80% có thể khai thác 3,3 tỷKw/h điện với công suất lắp máy 700Mw Hiện nay các nguồn nước chủ yếu phục

vụ nông nghiệp tưới 10.723ha Tổng lượng nước đã sử dụng cho nông nghiệpkhoảng 1,5 tỷ m3 còn các nghành khác chưa có gì đáng kể Tuy nguồn nước dồi dàosong phân bố không đều theo thời gian và không gian, lại mâu thuẫn với nhu cầudùng nước trên các địa bàn Trong kế hoạch giai đoạn 1990-2000 yêu cầu dùngnước của các nghành đối với hệ thống sông Cả như sau:

CHƯƠNG III: ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH VÀ KHẢ NĂNG CUNG CẤP VẬT LIỆU CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN BẢN VẼ

I Điều kiện địa chất công trình Bản Vẽ.

Tuyến công trình thủy điện Bản Vẽ nằm cách thị trấn Tương Dương 22km về

hạ lưu Vị trí công trình tọa độ 2123-464 Ứng với MNDBT=145m, tuyến dài 650m,tuyến lòng sông rộng 50-70m đa phần bị phủ tạng lăn, cuội, sỏi cát lẫn hỗn hợp dàykhoảng 1m Đôi chỗ lộ đá gốc cát bột kết, phiến sét của hệ thống sông Cả bị nứt nẻmạnh, hai bên sườn độ dốc đạt 30-35, thảm thực vật khá phát triển, bờ phải rậm rạphơn bờ trái

1 Mặt cắt ĐCCTT tuyến:

Toàn bộ tuyến nằm trọn vẹn trên nền đá trầm tích thuộc hệ thống sông Cảgồm bột kết chất mịn phần lớn dày 20-25cm xen các lớp phiến sét phân lớp mỏng(10cm) và các sản phẩm phong hóa của chúng Cát kết có thành phần chủ yếu làthạch anh (50-70%), xi măng gắn kết là sét xeti, bột kết cũng là bột thạch anh, ximăng là sét Mặt cắt tuyến gồm các lợp sau:

+ Lớp sườn trầm tích phủ gần toàn bộ mặt sườn thung lũng gồm a sét a cátmàu nâu vàng, nâu đỏ lẫn nhiều dăm, sạn là các mảnh vụn cát bột kết đã miền bở.Đất khô trạng thái nửa cứng, chiều dày trung bình từ 2-3m Một số tiêu chí cơ lýđặc trưng:

Dăm sạn 27%, cát 42%, bụi sét 31%, wth = 72%

 = 2,59g/m, tn = 1,72g/cm3, k = 1,52g/cm3

n = 44%, Id = 16

Lớp dưới là đối phong hóa mãnh liệt của các đá, cát, bột kết, phiến sét Các

đá vẫn giữ được hình dạng cơ bản của đá gốc nhưng đá mềm do các khe nứt 2-5mmđược xếp nhét bởi bột sét Đá có độ bền thấp, chiều dày 7-10m Một số chỉ tiêu cơ lícủa đã phiến sét được xác đinh như sau:

tn = 1,47g/cm3, Kp h= 0,7 – 0,8

Tiếp theo là đối phong hóa nứt nẻ mạnh đến mức vừa dày từ 15-20m càngxuống sâu mật độ khe nứt càng giảm Các khe nứt ít bị lấp nhét tương đối rắn chắc,một số chỉ tiêu cơ lí:

Cát kết:

k = 1,52g/cm3.Rrk = 560g/cm3.

Bột kết

k = 2,45g/cm.Rrk = 207g/cm3.

Dưới cùng là nền đá cát bột kết, phiến sét phong hóa, nhẹ đến còn tươi, đá cómàu xám đen, rất rắn chắc Thế nằm của đá gối bên bờ phải bờ 170-1900(35-400) bờtrái 110-1200(30-350) ngoài ra còn một số đặc điểm nổi bật cần lưu ý Bờ trái tuyến

có một đồi nứt nẻ rất mạnh, các đá ở đây có thể nằm đối xứng Đây có khả năng làmột đới ảnh hưởng của đứt gãy cắt qua bờ trái của công trình 180-200m, gia đoạnsau cần nghiên cứu thêm đới này Các hoạt động của đới lăn phát triển ở bờ phải,trên sườn có nhiều tảng =10-15cm, rộng 2m Trên mặt sườn không thấy có hoạtđộng của nước ngầm

2 Điều kiện địa chất của công trình vùng hồ chứa Bản vẽ

Với diện tích rộng 180km2, cấu tạo địa chất khá phức tạp nhưng nói chungkhông có gì đặc biệt, ta chỉ cần nghiên cứu kỹ về một số đứt gãy trong lòng hồ cóthể gây ra mất nước

3 Vùng xây dựng công trình năm ở nơi có động đất cấp 8.

4 Khả năng cung cấp vật liệu xây dựng.

- Đất á sét lẫn dăm sạn có thể lấy tại thượng lưu tuyến cách 1,2km gần bảnĐịnh Tiến, Định Phong Xa hơn có thể lấy ở bản Long Na cách 5km hoặc ở bảnMai cách 3km Đất có nguồn gốc sườn tan tích trên các đá bột kết phiến sét hệ tầngsông Cả

- Đất á sét có lẫn sỏi sạn có thể lấy ở bản Tam Bông cách tuyến 5-7km Nhìnchung đất có chất lượng tốt, đồng nhất, dày 4-5m, dễ khai thác Cát sỏi trong khuvực tương đối hiếm, dọc dòng chính sông Cả có nhiều bãi cát sỏi nhưng trữ lượngkhông lớn Đối với tuyến đập bản Vẽ có thể lấy tại bản Xắn cách tuyến 3-4km

- Vật liệu đá: Chủ yếu là đá vôi lấy tại bản Tam Bông cách tuyến đập 7km

5 Tài liệu bùn cát dòng chảy

7 Quan hệ giữa mực nước Zhl với lưu lượng dòng chảy Q

Q(m3/s) 0 70 100 150 200 300 700 2500 4600 8000 11000

Thời gian lũ lên Tl=26h

Thời gian lũ xuống 50h

Đỉnh lũ Qmax = 2340m3/s ứng với tần suất 0,1%

Tổng lượng lũ thiết kế V1=326,3.106m3

Đường quá trình lũ dạng tam giác

Tuổi thọ công trình T=100 năm

PHẦN II : TÍNH TOÁN THỦY NĂNGCHƯƠNG 1 : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 1.1 Các thông số chủ yếu.

Mục đích của tính toán thủy năng là từ tài liệu Thuỷ văn, khí tượng Thuỷ văn,địa hình, địa mạo khu vực xây dựng công trình, tình hình địa chất, địa chất thuỷvăn, các đặc trưng lòng hồ, tính toán để xác định các thông số cơ bản sau:

- Mực nước dâng bình thường (MNDBT)

- Mực nước chết ( MNC ), hay là độ sâu công tác (hct)

- Công suất bảo đảm (Nbđ)

- Công suất lắp máy (Nlm)

- Điện lượng bình quân nhiều năm (Enn)

- Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (hldNlm)

1.2: Chọn tuyến đập và phương thức khai thác thuỷ năng

1.2.1 Chọn phương thức khai thác thuỷ năng

Căn cứ vào tài liệu địa hình, địa chất tuyến công trình đã chọn của TTĐ Bản vẽcho thấy địa chất tại tuyến đập phù hợp với khả năng xây dựng đập cao để tạo cộtnước, hơn nữa địa hình có khả năng tạo hồ chứa, độ dốc đáy sông hạ lưu tương đốinhỏ cho nên việc lợi dụng độ dốc lòng sông để tạo ra cột nước địa hình là khôngkinh tế Vì vậy với trạm thuỷ điện Bản Vẽ tôi chọn phương thức khai thác thuỷ năngkiểu đập và nhà máy thuỷ điện kiểu sau đập

1.3 Chọn mức bảo đảm tính toán

1.3.1 Khái niệm về mức bảo đảm tính toán.

Trạm thuỷ điện làm việc phụ thuộc vào tình hình nguồn nước Trong điều kiệnthuỷ văn thuận lợi, trạm làm việc bình thường; gặp mùa rất kiệt, lưu lượng quá nhỏ,công suất của trạm sẽ giảm; nếu lũ rất to, trạm thuỷ điện kiểu đập cột nước thấpcũng có thể bị giảm công suất do độ chênh lệch mực nước thượng hạ lưu của trạm

bị giảm đáng kể

Khi trạm thuỷ điện làm việc không được bình thường thì việc cung cấp điệncho các hộ dùng sẽ không đảm bảo, khi đó phải hạn chế việc cung cấp điện cho các

hộ dùng và cho các cơ sở sản xuất Việc giảm hoặc cắt điện tất nhiên gây khó khăn

và thiệt hại cho các hộ dùng điện Để đánh giá mức độ chắc chẳn trong việc cungcấp điện của trạm thuỷ điện người ta dùng khái niệm “mức bảo đảm” và nó đượcbiểu thị bằng công thức sau:

Ý nghĩa của biểu thức trên là trong suốt quá trình làm việc (vận hành), trạm thuỷđiện sẽ đảm bảo cung cấp điện bình thường trong P% tổng thời gian, còn (100-P%)thời gian thì không thể cung cấp đầy đủ công suất và điện lượng như chế độ làmviệc bình thường được do tình hình thuỷ văn bất lợi

Khi ta chọn mức bảo đảm thấp thì công suất của TTĐ tăng dẫn đến công suấtlắp máy của TNĐ giảm, làm cho tổng đầu tư vào hệ thống giảm nhưng thời gianphá hoại tăng, thiệt hại do mất điện lớn Do đó việc chọn mức bảo đảm tính toánphải dựa vào phân tích kinh tế Việc phân tích kinh tế gặp rất nhiều khó khăn, vìvậy để chọn mức bảo đảm tính toán ta phải dựa vào các quy phạm hiện hành

1.3.2 Các nguyên tắc chọn mức bảo đảm tính toán.

- Công suất lắp máy của trạm thuỷ điện càng lớn thì mức bảo đảm tính toán phải

chọn càng cao, vì thiệt hại do chế độ làm việc bình thường của TTĐ có công suấtlắp máy lớn bị phá vỡ nghiêm trọng hơn so với trạm có công suất lắp máy nhỏ

- TTĐ có tỷ trọng công suất càng lớn so với tổng công suất của hệ thống điện lựcthì mức bảo đảm tính toán càng phải chọn cao vì khi trạm không làm việc bìnhthường, công suất thiếu hụt khó bù hơn so với các trạm nhỏ, nhất là trong nhữngthời kỳ mà công suất dự trữ của hệ thống đã sử dụng gần hết

- Các hộ dùng điện càng quan trọng về mặt kinh tế, khoa học kỹ thuật thì mức bảođảm tính toán của trạm cung cấp điện càng phải cao, vì lẽ nếu thiếu điện tổn thất sẽnghiêm trọng

- Nếu TTĐ có hồ điều tiết lớn, hệ số điều tiết cao, sự phân bố dòng chảy trongsông lại tương đối điều hoà thì vẫn có thể chọn mức bảo tính toán cao mà vẫn lợi

dụng được phần lớn năng lượng nước thiên nhiên Trong trường hợp không có hồ,điều tiết dài hạn, muốn lợi dụng năng lượng nước được nhiều, không nên chọn mứcbảo đảm cao.

- Nếu TTĐ đóng vai trò chính trong công trình lợi dụng tổng hợp hoặc chỉ cónhiệm vụ phát điện ngoài ra không có ngành dùng nước nào khác tham gia thì mứcbảo đảm tính toán cứ theo các nguyên tắc trên mà chọn Trong trường hợp đó có thểchọn mức bảo đảm tính toán của TTĐ khá cao, nhưng khi TTĐ chỉ giữ vị trí thứ yếutrong công trình lợi dụng tổng hợp mức bảo đảm tính toán của TTĐ phải phục tùngyêu cầu dùng nước chủ yếu mà chọn thấp hơn cho thoả đáng

1.3.3 Chọn mức bảo đảm tính toán cho trạm TĐ Bản vẽ

Theo tiêu chuẩn TCXD 285:2002, cấp công trình được xác định như sau:

- Cụm công trình đầu mối:

Đập trên nền đá, chiều cao lớn nhất trên 90 m, cấp công trình là cấp II TheoTCXD 285:2002, tần suất lưu lượng, mực nước lớn nhất để tính toán thiết kếcông trình là 1%, tần suất lũ kiểm tra là 0,2%

- Nhà máy thuỷ điện:

Trạm thuỷ điện Bản vẽ có công suất lắp máy khoảng 100 - 200 MW, cấp côngtrình là cấp II, theo TCXD 285:2002 ta có mức bảo đảm tính toán cho cấp côngtrình là 90%

1.4 Phân mùa dòng chảy.

Dựa vào bảng số liệu lưu lượng tháng bình quân tháng(m3/s) ta phân liệt năm thành 2 mùa:

+ Mùa lũ: Là các tháng liên tiếp có P(Qi > Qtb) > 50%

+ Mùa kiệt: Các tháng liên tiếp còn lại

90% 80.0 85 204 251 93.4 68.7 28.5 31.8 34.7 24.2 29.9 36.4 50% 166 71.9 339 297 247.5 103.5 46.8 43.9 38.8 32.9 30.7 50.1 10% 176.2 421 394.3 395.4 269.4 187.5 85.5 63.2 48.5 38.5 42.5 50.5

Dựa trên bảng tính ta xác định được mùa lũ bắt đầu từ tháng VI đến tháng X riêng năm nhiều nước mùa lũ kéo dài đến tháng XI, còn lại là mùa kiệt

P%

CHƯƠNG 2 : XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN 2.1 Xác định mực nước dâng bình thường.

2.1.1 Khái niệm (MNDBT).

- Mực nước dâng bình thường là một thông số chủ chốt của công trình thuỷ điện.Đây là mực nước trữ cao nhất trong hồ ứng với các điều kiện thuỷ văn và chế độlàm việc bình thường như tính toán.Mực nước dâng bình thường có ảnh hưởngquyết định đến dung tích hồ chứa, cột nước, lưu lượng, công suất đảm bảo và điệnlượng hàng năm của trạm thuỷ điện Về mặt công trình, nó quyết định đến chiều caođập, kích thước các công trình xả lũ; về mặt kinh tế: vùng hồ, nó có ảnh hưởng trựctiếp đến diện tích vùng ngập nước và các tổn thất do nước ngập ở vùng hồ

- Mối quan hệ giữa MNDBT với chi phí và lợi ích:

Trong thực tế, khi thiết kế công trình, người ta định ra một loạt phương án mựcnước dâng chênh nhau một trị số ∆h nào đó

Với mỗi phương án tính ra vốn đầu tư xây dựng cơ bản KTĐ và chi phí vận hànhnăm là CTĐ nhất định Khi mực nước tăng thêm ∆h, phải xác định trị số vốn đầu tưtăng thêm ∆KTĐ và số tiền chi phí vận hành hàng năm tăng thêm ∆CTĐ Kể cả tiềnđầu tư và chi phí cho mọi loạt công trình thiết bị, … của trạm Nếu còn có cácnghành khác cùng tham gia lợi dụng tổng hợp thì phải xét và tính thêm sự tăng hoặcgiảm vốn đầu tư xây dựng cơ bản và chi phí vận hành hàng năm ∆Cng.khác đối vớicác nghành dùng nước khác Nếu trạm nằm trong một hệ thống bặc thang, khiMNDBT tăng thêm ∆h, sẽ làm thay đổi các thông số cơ bản của các công trình kháctrong hệ thống thì phải xác định trị số vốn đầu tư thay đổi ∆KBT và chi phí vậnhành thay đổi ∆CBT Đồng thời phải xác định trị số vốn đầu tư ∆K thay thế và chiphí vận hành năm ∆Cthaythế giảm được ở trạm phát điện thay thế (do MNDBT tăngnên khả năng cung cấp điện ở TTĐ tăng) Để đánh giá lợi ích về mặt kinh tế do việctăng MNDBT từ cao trình này lên cao trình khác, người ta tính số năm bù vốnchênh lệch của số vốn đầu tư thêm theo công thức:

Đối với các ngành lợi dụng tổng hợp khi MNDBT tăng thì Vhi tăng dẫn đến lợiích cho các ngành cấp nước, phòng lũ, giao thông thuỷ và nuôi trồng thuỷ sản tăng.Đối với lợi ích về phát điện khi MNDBT tăng thì công suất của TTĐ ban đầutăng nhanh, nhưng khi MNDBT tăng đến một giới hạn nào đó thì độ tăng công suấtcủa TTĐ giảm mạnh vì khi đó lượng nước sử dụng để phát điện tăng không nhiều

và vị trí của TTĐ chuyển dần xuống làm việc phần thân của biểu đồ phụ tải

2 Quan hệ giữa chi phí với MNDBT.

Khi MNDBT càng tăng thì vốn đầu tư và chi phí hàng năm của TTĐ cũng tăngnhanh vì: Khối lượng đập tăng nhanh, khi đập càng cao thì chi phí vào xử lý nềnđập càng lớn, ngập lụt phía thượng lưu tăng nhanh dẫn đến đền bù vào việc di dântái định cư, môi trường cũng tăng lên

2.1.3 Các bước xác định MNDBT.

- Xác định giới hạn trên MNDBTmax và giới hạn dưới MNDBTmin của MNDBT MNDBTmax được xác định trên cơ sở phân tích điều kiện địa hình, địa chất,môi trường

MNDBTmin được xác định theo yêu cầu tối thiểu của các ngành LDTH

- Giả thiết các phương án MNDBT trong giới hạn từ MNDBTminMNDBTmax

- Với mỗi phương án MNDBT ta sẽ xác định được mực nước chết, công suất tấtyếu, công suất lắp máy tối ưu của TTĐ: MNC0 , Nty0 , Nlm0

- MNDBT được xác định trên cơ sở phân tích kinh tế, vì vậy ta phải xác địnhđược công trình thay thế hoặc giá của điện năng bảo đảm và điện năng thứ cấp

Trong đồ án này em tính toán với MNDBT = 145 (m).

2.2 Xác định mực nước chết.

2.2.1 Khái niệm (MNC).

MNC là mực nước thấp nhất của hồ chứa trong điều kiện làm việc bình

thường của hồ chứa Khoảng cách từ MNDBT đến MNC gọi là độ sâu công tác của

hồ chứa (hct) Phần dung tích nằm giữa MNDBT và MNC gọi là dung tích hữu ích của hồ chứa (Vhi) Phần dung tích nằm dưới MNC gọi là dung tích chết(Vc)

2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến MNC.

1 Quan hệ giữa lợi ích với MNC.

Đối với các ngành lợi dụng tổng hợp (LDTH): khi hct tăng thì Vhi tăng làm cholợi ích của các ngành LDTH phía hạ lưu tăng, đối với các ngành LDTH phía thượnglưu thì chỉ có ngành nuôi trồng thuỷ sản là có lợi, còn các ngành khác không có lợi

Đối với phát điện : ban đầu khi hct tăng thì điện năng bảo đảm tăng, nhưng nếutiếp tục tăng hct đến một giá trị nào đó thì điện năng bảo đảm sẽ giảm Mặt khác,nếu dưới TTĐ thiết kế có một số TTĐ nằm trong hệ thống bậc thang thì độ sâu côngtác của hồ trên càng lớn càng làm tăng sản lượng điện của các hồ dưới

2 Quan hệ giữa chi phí với MNC.

Khi thay đổi hct thì vốn đầu tư vào đập dâng, công trình xả lũ, di dân tái định

cư … không thay đổi vì MNDBT = const, chỉ có phần vốn đầu tư vào cửa lấy nước, nhà máy, thiết bị, đường ống … thay đổi, nhưng thay đổi không đáng kể so với tổngvốn đầu tư vào công trình

2.2.3 Xác định MNC khi biết trước MNDBT.

Chọn MNCTB = 120 m.( mực nước chết theo điều kiện làm viêc của tuabin)

b Theo điều kiện bồi lắng.

MNC = Zbc+h1+D +h2 = 117,25 + 1 + 7,02 + 1 = 126,27m

Chọn MNCbc = 127 m

Ta có MNC giới hạn: MNCgh = Max(MNCTB,MNCBC)

= Max(120;127) = 127 m

2 Xác định hình thức điều tiết của hồ chứa

Với khoảng 10 giá trị giả thiết của MNC trong khoảng hctcf

Ta sẽ xác định được hồ chứa của TTĐ là loại điều tiết nào (điều tiết mùa-điều tiếtnăm không hoàn toàn, điều tiết năm, điều tiết nhiều năm)

Sử dụng năm kiệt TK để tính toán

 Ứng với mỗi giá trị của MNCgt ta xác định được:

 So sánh với ta có:

- Nếu < TTĐ điều tiết mùa

- Nếu = TTĐ điều tiết năm

- Nếu > TTĐ điều tiết nhiều năm

Trong đó :

: Lưu lượng phát điện bình quân mùa kiệt

: Lưu lượng phát điện bình quân mùa lũ

: lưu lượng bình quân mùa lũ của năm thiết kế, = 142,68(m3/s)

: lưu lượng bình quân mùa kiệt của năm thiết kế, =36,31(m3/s)

, T là số tháng mùa lũ hoặc mùa kiệt: Tk = 7, Tl = 5 Vhi = Vhi(hct) = W(MNDBT) – W(MNCgt)

Như vậy với mỗi MNCgt ta có bảng sau:

3 Xác định MNC theo tiêu chuẩn điện năng mùa kiệt lớn nhất.

Việc xác định MNC theo tiêu chuẩn điện năng mùa kiệt lớn nhất tức là xácđịnh độ sâu công tác có lợi nhất

Độ sâu công tác có lợi là độ sâu làm cho giá thành hiện tại của chi phí của hệthống đạt min Để đạt được tiêu chuẩn đó thì điện năng mùa kiệt của năm kiệt thiết

kế phải đạt max (Emkmax) tức là

Ứng với MNDBT đã biết thì khi Emk tăng, tức là NTĐ ctmax tăng lên một lượng

NTĐ ctmax, đồng thời làm cho vốn đầu tư vào TTĐ tăng lên một lượng KTĐ (do vốnđầu tư vào cửa lấy nước, đường ống, thiết bị và nhà máy tăng) Nhưng để đảm bảo

cân băng công suất thì Nlm lại giảm đi một lượng Nlm Điều đó làm cho vốnđầu tư vào Trạm nhiệt điện giảm đi một lượng KNĐ Mà KNĐ giảm bao giờ cũnglớn hơn KTĐ tăng Do vậy vốn đầu tư cho toàn bộ hệ thống giảm xuống Vậy phảichọn hct thế nào đó để NTĐ ctmax đạt trị số cho phép lớn nhất, có nghĩa là Emkmax.

Tuỳ theo đặc tính của hồ và điều kiện thuỷ văn mà khi hct tăng thì Emk ban đầutăng, nhưng đến một hct nhất định nào đó Emk sẽ giảm

* Cách xác định: Ta giả thiết các hct khác nhau sao cho hctgt < hctcf, sau đó ta tínhtoán thuỷ năng để xác định ứng với mỗi hctgt Khi đó ta lập được quan hệ giữahctgt và và từ biểu đồ ta thấy độ sâu hct có lợi nhất (hct0) sẽ là độ sâu mà tại đóđạt giá trị max

Trình tự tính toán như sau:

Tính MNCi = MNDBT – hgt cti có MNC tra quan hệ W ~ Z => VMNC Vhi = VMNDBT – VMNCi

F = F(Ztl) Tra tài liệu địa hình Z~F~W

Qbh = Từ tài liệu về tổn thất bốc hơi ta có hbhmk = 51,73 (mm)

Bảng xác định MNC theo tiêu chuẩn điện năng bảo đảm lớn nhất.

21855.9 74

111.68 4

1104.0 00

42.50 0

1125.2 50

23043.2 09

117.75 1

1061.0 00

85.50 0

1103.7 50

24225.7 56

123.79 4

1018.0 00

128.5 00

1082.2 50

25388.3 71

129.73 5

975.30 0

171.2 00

1060.9 00

26521.8 07

135.52 6

932.50 0

214.0 00

1039.5 00

27638.6 33

141.23 3

905.38 0

241.1 20

1025.9 40

28341.3 83

144.82 4

878.30 0

268.2 00

1012.4 00

29035.4 12

148.37 1

8 137 851.10 295.4 998.80 141.5 35.330 0.695 1.899 47.75 68.36 73.1 29709.8 151.81 Sinh viên: Trịnh Hoài Nam Lớp 48Đ1

0 00 0 5 6 9 18 7

824.00 0

322.5 00

985.25 0

30368.3 71

155.18 2

10 135

796.90 0

349.6 00

971.70 0

31039.1 05

158.61 0

11 134

769.80 0

376.7 00

958.15 0

31702.0 93

161.99 8

12 133

742.60 0

403.9 00

944.55 0

32384.8 01

165.48 6

13 132 715.5

431.0 00

931.00 0

32985.9 92

168.55 8

14 131 688.4

458.1 00

917.45 0

33514.5 48

171.25 9

15 130 661.3

485.2 00

34049.2 03

173.99 1

16 129 634.1

512.4 00

34574.4 69

176.67 6

539.5 00

35089.7 66

179.30 9

18 127 579.9

566.6 00

35587.9 62

181.85 4

Hình 2.1: Biểu đồ quan hệ giữa h ct và E mk

Kết luận: Từ biểu đồ quan hệ giữa hct và Emk ta thấy không có điểm cực trị, tức

là độ sâu công tác càng tăng càng có lợi, khi đó quyết định chọn độ sâu côngtác nào phải căn cứ trên yêu cầu đảm bảo cho hồ có dung tích chết đủ chứa bùncát lắng đọng trong thời kỳ vận hành, khai thác phù hợp với tuổi thọ tính toáncủa hồ Mặt khác phải đảm bảo cột nước công tác và khu vực hiệu suất cao choturbine làm việc

Ta có: βh > 30%  50%  Hồ điều tiết nhiều năm

βh > 2% ~ 3%  25% ~ 30%  Hồ điều tiết năm

βh < 2%  3%  Hồ điều tiết ngày

Vậy với βh = 0,196  Hồ điều tiết năm

2.3 Công suất bảo đảm.

2.3.1: Khái niệm công suất bảo đảm(N bđ )

Công suất bảo đảm (Nbđ) là công suất bình quân thời đoạn tính toán tươngứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ Công suất bảo đảm là một thông số

cơ bản của TTĐ bởi khả năng phủ phụ tải của TTĐ lớn hay nhỏ chủ yếu là doNbđ quyết định Nó chỉ ra mức độ tham gia vào cân bằng công suất điện lượngtrong hệ thống điện

Đối với: TTĐ điều tiết năm thời đoạn tính toán là năm

TTĐ điều tiết mùa, thời đoạn tính toán là mùa kiệt

TTĐ không điều tiết, hoặc điều tiết ngày thời đoạn tính toán

là ngày

2.3.2 Xác định công suất bảo đảm cho trạm thuỷ điện Bản Vẽ.

Các phương pháp xác định Nbđ:

- Phương pháp xác định N bđ theo năm kiệt thiết kế:

Cơ sở lý luận của phương pháp này là:

Nếu TTĐ điều tiết năm hoặc điều tiết năm không hoàn toàn (điều tiếtmùa) có mức bảo đảm tính toán là P% thì khi xác định công suất bảo đảm cóthể dùng năm nước kiệt thiết kế có tần suất là P% Bởi vì những năm nhiềunước hơn năm thiết kế thì khả năng phát điện cũng như chế độ làm việc củaTTĐ sẽ được đảm bảo và chỉ những năm ít nước hơn năm thiết kế mới không

đủ nước trong mùa kiệt Như vậy là trong n năm công tác, trạm sẽ có công suấtkhông nhỏ hơn công suất đã tính cho năm nước kiệt thiết kế trong P% của nnăm

Phương pháp này đơn giản và rõ ràng Tuy nhiên, kết quả có thể thiên lớnhoặc thiên nhỏ tuỳ theo cách chọn mô hình phân bố dòng chảy của năm nướckiệt thiết kế

- Phương pháp xác định N bđ theo đường tần suất công suất tháng của 3 năm điển hình: Nội dung của phương pháp này là tiến hành xác định công suất các

tháng của 3 năm điển hình, từ đó vễ đường tần suất của công suất các thángNmk=f(P) Sau đó xác định trị số N ứng với mức bảo đảm tính toán P%, đóchính là công suất bảo đảm Nbđ

Phương pháp này tính toán tương đối đơn giản, khối lượng tính ít song kếtquả không được chính xác do phù thuộc nhiều vào chủ quan của người tính

- Phương pháp xác định N bđ theo đường tần suất công suất trung bình năm kiệt thiết kế N mk =f(P): Nội dung cơ bản của phương pháp này là tiến hành xác

định công suất trung bình mùa kiệt Nmk các năm trong liệt năm thuỷ văn hiện cócủa công trình thiết kế, trên cơ sở đó vẽ đường tần suất của công suất trung

bình mùa kiệt Nmk=f(P%) Sau đó, xác định trị số Nmk ứng với mức bảo đảmtính toán P%, đó chính là công suất bảo đảm Nbđ cần tìm.

Phương pháp này tuy khối lượng tính toán có lớn hơn so với 2 phươngpháp trên nhưng do tránh được tác động chủ quan của người thiết kế khi chọn 3năm điển hình nên kết quả tính toán là đáng tin cậy

Trên cơ sở phân tích trên cộng với tài liệu cho 3 năm điển hình nên tôi tínhtoán công bảo đảm theo 2 phương pháp là: Phương pháp theo năm kiệt thiết kế

và phương pháp đường tần suất công suất tháng của 3 năm điển hình

- Xác định N bđ theo năm kiệt thiết kế:

Cột 2: Lưu lượng thiên nhiên

Cột 3: Mùa lũ Qtđ = Qtn nếu Qtn < Qtdml Qtd = Qtđml nếu Qtn > Qtdml

Mùa kiệt Qtđ = Qtn nếu Qtn > Qtđml Qtđ = Qtđml nếu Qtn < Qtđml

Cột 4: Mùa lũ ∆Q = 0 nếu Qtn ≤ Qtđ ∆Q=Qtn - Qtđ nếu Qtn > Qtđ

Mùa kiệt ∆Q = 0 nếu Qtn ≥ Qtđ ∆Q = Qtđ- Qtn nếu Qtn< Qtđ

-Mùa kiệt : Qtđk = +

K : số tháng mùa kiệt

-Mùa lũ : Qtđl = -

n: số tháng mùa lũ

Cột 5: Lượng nước tính theo ∆Q ∆W = ∆Q.2,73

Cột 6,7: Dung tích đầu và cuối Vd, Vc : Vd1 = V(MNC); Vc= Vd + (∆W+) - (∆W-)

Cột 8: Lượng nước trung bình Vtb=(Vd+Vc)/2

Cột 9: Mực nước thượng lưu Ztltb tra từ quan hệ W,F = f(Z)

Cột 10: Diện tích trung bình Ftb, tra từ quan hệ W,F = f(Z)

Cột 16: Chênh lệch cột nước thượng và hạ lưu H = Ztl - Zhl

Cột 17: Công suất phát điện N = 8,5.Qtđ*.H

Bảng tính toán thuỷ năng cho ba năm điển hình

Bảng 1 BẢNG TÍNH TOÁN THUỶ NĂNG CHO NĂM NHIỀU NƯỚC THIẾT KẾ P=10%

Bảng 2 BẢNG TÍNH TOÁN THUỶ NĂNG CHO NĂM TRUNG BÌNH NƯỚC THIẾT KẾ P=50%

Bảng 3 BẢNG TÍNH TOÁN THUỶ NĂNG CHO NĂM KIỆT THIẾT KẾ P=90%

Sau khi có các giá trị Ntb ta lập bảng công suất bình quân tháng ứng với tầnsuất

Biểu đồ quan hệ giữa N và P%

Từ biểu đồ ứng với tần suất P = 90% ta tra được Nbđ = 35,952(MW)

Công suất lắp máy khi chọn phụ thuộc vào vào công suất bảo đảm và nhiệm vụ cung cấp điện của TTĐ trong hệ thống điện.

Theo quan điểm thiết kế công suất lắp máy được xác định theo công thức:

Trong đó:

: là công suất công tác lớn nhất của NMTĐ (ứng với phụ tải lớn nhất)

: là công suất dự trữ của NMTĐ bao gồm:

Với : là công suất dự trữ phụ tải

(Công suất tất yếu) : là thành phần công suất nhất thiết phải có,nó phụthuộc vào công suất bảo đảm,khả năng điều tiết của hồ,biểu đồ phụ tải và yêu cầu lợi dụng của các ngành lợi dụng tổng hợp

Đối với TTĐ điều tiết năm thì số giờ lợi dụng công suất lắp máy vào khoảng (3500÷5000) giờ

- Xác định công suất lắp máy

Trong phạm vi đồ án này do thiếu tài liệu phụ tải nên em chọn Nlm theo công thức kinh nghiệm :

Nlm = (2÷6)Nbđ ; Với Nbđ = 36.103(KW)

Nlm = (72÷216).103 (KW)

Ta giả thiết các giá trị sau: Nlm = 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180 (MW).Ứng với mỗi phương án Nlm ta sẽ xác định được điện năng trung bình nhiềunăm và số giờ lợi dụng công suất lắp máy hNlm

Do công suất lắp máy là công suất lớn nhất mà TTĐ có thể phát ra được

do đó trong tính toán thuỷ năng cho 3 năm điển hình với những tháng nào cóN>Nlm ta lấy bằng Nlm, còn tháng nào phát với N=Nlm ta giữ nguyên

Tổng hợp lại ta có bảng kết quả sau:

bảng kết quả trên em chọn phương án Nlm = 140 (Mw).

Với phương án công suất lắp máy Nlm = 140(Mw) thì cấp công trình theo năng lực phát điện theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 285:2002 là công trình cấp II, như vậy cấp công trình xác định lúc đầu là đúng

Bảng kết quả tính toán với phương án N lm = 140 (Mw).

Hmax = MNDBT - MNHLmin

MNHLmin = Zhlmin ứng với lưu lượng phát điện là nhỏ nhất

Dựa vào lưu lượng phát điện nhỏ nhất (Q*TĐ) trong 3 năm điển hình ta tìm được = 72,508(m3/s)

Tra quan hệ (Q~Zhl) ta được Zhlmin = 69,084(m)

Hmax = 145 – 69,084 = 75,916(m)

4.Cột nước nhỏ nhất(Hmin): là cột nước nhỏ nhất trong quá trình vận hành bình thường của TTĐ ứng với MNHL cao nhất và mực nước thượng lưu là MNC Hmin = MNC -

Trong đó:

Qmax: là lưu lượng lớn nhất của TTĐ ứng với thượng lưu là MNC

Lập quan hệ (Qx ~ Ztl),ứng với MNC xác định được Qmax

Từ quan hệ (Qx ~ Ztl),với MNTL = MNC = 127(m) Qmax = 253,22(m3/s)Tra quan hệ (Q ~ Zhl) ứng với Qmax = 253,22 (m3/s) ta được =

Bảng thông số tính toán thuỷ năng của TTĐ Bản Vẽ

PHẦN III: LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN.

CHƯƠNG 1: CHỌN SỐ TỔ MÁY

1.1 Các phương án số tổ máy (Z).

Qua phần tính toán thuỷ năng tôi đã chọn được các thông số sau

 Công suất lắp máy : NLm = 140.103 (KW)

 Cột nước tính toán : Htt = 59,317 (m)

 Cột nước bình quân : Hbq = 62,439(m)

 Cột nước lớn nhất : Hmax= 75,916 (m)

 Cột nước nhỏ nhất : Hmin = 49,876(m)

 Lưu lượng lớn nhất qua TTĐ : Qmax = 277,67(m3/s)

Thực chất của việc lựa chọn số tổ máy chính là việc tính toán kinh tế chọncông suất lắp máy (Nlm) cho nên cần xem xét các yếu tố sau:

1.1.1.Các yếu tố ảnh hưởng đến số tổ máy của TTĐ

Trong quá trình làm việc của TTĐ các tổ máy có thể bị sự cố Để đảm bảo

an toàn cung cấp điện thì trong hệ thống đã có một phần công suất gọi là côngsuất dự trữ sự cố của hệ thống Do đó ta phải chọn số tổ máy tối thiểu của TTĐsao cho công suất của một tổ máy (Ntm) phải nhỏ hơn hoặc bằng công suất dựtrữ sự cố của hệ thống Có như vậy khi tổ máy này hỏng thì hệ thống vẫn antoàn cung cấp điện Trong hệ thống mà TTĐ Bản Vẽ làm việc đã lắp đặt những

tổ máy có công suất rất lớn Vì vậy về mặt kỹ thuật TTĐ Bản Vẽ luôn đảm bảo

2 Về mặt năng lượng.

Turbin phù hợp với các thông số của TTĐ Bản Vẽ là turbin tâm trục Vớiturbin tâm trục thì có max cao, nhưng vùng có hiệu suất cao lại hẹp Cho nên

muốn hiệu suất bình quân của TTĐ cao thì nên chọn nhiều tổ máy Hơn nữa khichọn số tổ máy nhiều thì phạm vi điều chỉnh công suất (NminNmax) sẽ rộng hơn.

3 Về mặt quản lý vận hành

Khi số tổ máy ít thì việc quản lý vận hành thuận lợi hơn so với phương án

số tổ máy nhiều

4 Vốn đầu tư vào thiết bị và xây dựng công trình.

Nếu chọn số tổ máy nhiều thì vốn đầu tư vào thiết bị và công trình sẽ tăng vì: -Turbin và máy phát có công suất nhỏ thì giá thành đơn vị của nó lớn hơn

- Các thiết bị phụ kèm theo ( điều tốc, đường ống áp lực, cửa van, cửa nướcvào ) và các thiết bị cơ điện nhiều lên =>vốn đầu tư tăng lên

- Do Z nhiều nên kích thước nhà máy lớn lên

- Khối lượng công tác lắp ráp và sửa chữa đại tu tăng lên

5 Về vận chuyển, lắp ráp.

Nếu chọn Z nhỏ thì kích thước và trọng lượng của turbin và máy phát lớn,thêm vào đó BXCT của turbin tâm trục thường vận chuyển liền khối, cho nênviệc vận chuyển đến công trường gặp rất nhiều khó khăn Hơn nữa các TTĐthường nằm ở vùng sâu, vùng xa điều kiện giao thông rất khó khăn Nênviệc chọn thiết bị phải phù hợp với tình hình thực tế: phương tiện giaothông, đường xá, cầu cống

Với tình hình thực tế nước ta thường chưa có điều kiện sản xuất thiết bịtrong nước mà phải nhập thiết bị từ nước ngoài Vì vậy nên cố gắng chọn Z saocho các thiết bị đã có sẵn trong Catalog, trong trường hợp đặc biệt không chọnđược thì ta phải thiết kế và đặt chế tạo riêng Như vậy sẽ rất tốn kém và làmtăng thêm vốn đầu tư cho công trình

1.1.2.Các phương án số tổ máy

Từ những phân tích ở trên tôi đưa ra ba phương án số tổ máy có khả năng

để so sánh và chọn phương án tối ưu

 Phương án 1: Nhà máy thuỷ điện có 2 tổ máy

 Phương án 2: Nhà máy thuỷ điện có 3 tổ máy

 Phương án 3: Nhà máy thuỷ điện có 4 tổ máy

Từ yêu cầu công suất mỗi phương án tiến hành tính toán chọn thiết bị

cụ thể là chọn Turbin và máy phát Sau đó sơ bộ đánh giá về kĩ thuật, kinh tế vàchọn phương án hợp lý cho trạm thuỷ điện