Thiết kế trạm thuỷ điện h NA nằm trên địa phận xã đồng văn, huyện quế phong, tỉnh nghệ an

PHẦN I: TỔNG QUAN VÀ CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢNCHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH Lợi-Thủy Điện Cửa Đạt trên dòng sông Chu,thuộc hệ thống sông Mã Vị trí tuyến công trình nằm trên địa bàn xã Đồng Vă

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng điện có vai trò vô cùng to lớn trong sự phát triển văn hoá và đời sống nhân loại Nhu cầu điện năng của cả thế giới tăng trưởng ngày càng mạnh hoà nhịp với tốc độ tăng trưởng nền kinh tế chung, có thể nói một trong những tiêu chuẩn để đánh giá sự phát triển của một quốc gia đó là nhu cầu sử dụng điện năng Nguồn điện năng chủ yếu là nhiệt điện than, nhiệt điện khí đốt, thuỷ điện, điện nguyên tử và một số nguồn năng lượng khác như năng lượng gió, năng lượng mặt trời

Ở nước ta, điện năng luôn đóng vai trò quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế của đất nước Để đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế đất nước thì yêu cầu

về điện năng đòi hỏi ngày càng nhiều Hiện nay ở nước ta nguồn năng lượng thuỷ điện chiếm vai trò quan trọng trong hệ thống điện Việt Nam Nó chiếm tỷ trọng khoảng 40% công suất của hệ thống điện Việt Nam Tuy nguồn thuỷ điện chiếm một tỷ trọng lớn nhưng chúng ta cũng mới chỉ khai thác được khoảng 30% trữ năng

lý thuyết của các con sông ở Việt Nam

Mặt khác nhu cầu sử dụng điện của các hộ dùng điện thay đổi từng giờ vì vậy

để đáp ứng sự thay đổi đó thì trong hệ thống điện không thể thiếu các trạm thuỷ điện có khả năng thay đổi công suất trong thời gian ngắn

Chính vì tầm quan trọng cũng như tiềm năng của thuỷ điện là rất lớn, do đó đòi hỏi người thiết kế và thi công các trạm thuỷ điện phải nắm vững những kiến thức về thuỷ điện

Để củng cố và hệ thống lại những kiến thức về thuỷ điện, được sự đồng ý của nhà trường và Hội đồng thi tốt nghiệp khoa Năng Lượng, tôi được giao đề tài“

Phong, tỉnh Nghệ An

MỤC LỤC

PHẦN I: TỔNG QUAN VÀ CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN 7

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH 7

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT VÙNG TUYẾN CÔNG TRÌNH 8

2.1 Đặc điểm địa hình -8

2.2 Đặc điểm địa chất : -8

2.2.1 Hệ tầng Sông Chu trong vùng tuyến được chia làm 4 tập : 8

2.2.2 Đứt gãy 8

CHƯƠNGIII :ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN 9

3.1.Khí hậu : -9

3.1.1 Nhiệt độ không khí 9

3.1.2 Độ ẩm không khí 9

3.1.4 Mưa 9

3.1.5 Bốc hơi 9

3.1.6 Tài liệu về thấm 10

3.2.Đặc trưng thủy văn -10

3.2.1 Dòng chảy năm : 10

3.2.2 Dòng chảy lũ 10

PHẦN II : TÍNH TOÁN THUỶ NĂNG VÀ XÁC ĐỊNH 11

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 11

CHƯƠNG IV : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 11

4.1Các thông số chủ yếu -11

4.1.1 Các thông số hồ chứa 11

4.1.2 Các thông năng lượng của trạm Thủy điện 11

4.1.3 Công suất lắp máy (Nlm) 11

4.1.4 Các cột nước đặc trưng của trạm Thủy điện 11

4.2 Phương thức khai thác thủy năng , chọn tuyến và vị trí nhà máy -11

4.2.1 Phương án chọn tuyến đập 11

4.2.2 Phương thức khai thác thủy năng 12

4.3.Chọn mức bảo đảm tính toán -12

4.3.1 Khái niệm về mức bảo đảm tính toán 12

4.3.2 Chọn mức đảm bảo tính toán cho TTĐ HNA 13

4.3.3 Chọn năm tính toán và năm đặc trưng thủy văn 13

5.1 Xác định mực nước dâng bình thường -16

5.2 Xác định mực nước chết (MNC) -16

5.2.1 Khái niệm MNC 16

5.2.2 Xác định độ sâu công tác cho phép theo điều kiện làm việc của tuabin 16

5.2.3 Xác định độ sâu công tác cho phép theo điều kiện bồi lắng 17

5.2.4.Xác định độ sâu công tác có lợi nhất theo điện lượng mùa kiệt lớn nhất 20

5.3 Xác định công suất bảo đảm. -21

5.4 Xác định công suất lắp máy. -22

5.6 Xác định cột nước của trạm Thủy điện : -26

5.6.1 Cột nước bình quân gia quyền ( Hbq ) : 26

5.6.4 Cột nước nhỏ nhất (Hmin): 27

5.7 Xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện : -27

5.7.1 Vẽ đường đặc tính cột nước khi Ztl = MNDBT = 235 (m) 27

5.7.2 Vẽ đường đặc tính cột nước khi Ztl = MNC = 208( m) 27

5.7.3 Vẽ đường đặc tính cột nước khi TTĐ phát với công suất lắp máy Nlm 28

5.7.4 Vẽ đường đặc tính cột nước khi TTĐ phát với công suất nhỏ nhất Nmin: 28

5.7.5 Đường hạn chế tuabin := = =188.23 (m3/s) 28

PHẦN III: LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH LỰA CHỌN BỐ TRÍ CÁC 29

HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤ 29

CHƯƠNG VI: KHÁI QUÁT CHUNG 29

CHƯƠNG VII CHỌN SỐ TỔ MÁY VÀ THÔNG SỐ CỦA TUABIN ,MÁY PHÁT 30

7.1 Chọn số tổ máy: -30

7.2 Xác định các thông số cơ bản chính của tuabin. -30

7.2.1 Chọn nhãn hiệu của tuabin 30

7.2.3 Xác định số vòng quay đồng bộ của tuabin 32

7.2.4 Xác định số vòng quay lồng của tuabin 32

7.2.5 Kiểm tra lại các thông số của tuabin 33

7.2.7 Xác định cao trình lắp máy ∇lm 36

7.3 Chọn máy phát điện -36

7.3.1 Điều kiện chọn máy phát 36

7.3.2 Thiết kế máy phát điện 36

7.3.3 Các kích thước của máy phát điện 38

7.4 Tính lực dọc trục. -39

CHƯƠNG VIII : CHỌN THIẾT BỊ DẪN VÀ THOÁT NƯỚC 41

8.1 Thiết bị dẫn nước cho nhà máy Thuỷ điện ( buồng xoắn). -41

8.1.1 Khái niệm 41

8.1.2 Chọn kiểu buồng xoắn tuabin và nguyên lý tính toán 41

8.2 Thiết bị thoát nước cho nhà máy. -43

8.2.1 Khái niệm và công dụng ống hút 43

8.2.2 Chọn ống hút cho trạm thuỷ điện H’NA 43

CHƯƠNG IX:TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TUABIN 44

9.1 Nhiệm vụ cơ bản của điều chỉnh tuabin: -44

9.2 Lựa chọn động cơ tiếp lực: -44

9.3 Lựa chọn hệ thống điều chỉnh: -46

9.3.1 Lựa chọn máy điều tốc: 46

9.3.2 Lựa chọn thiết bị dầu áp lực: 46

CHƯƠNG X : CHỌN SƠ ĐỒ ĐẤU ĐIỆN CHÍNH, THIẾT BỊ NÂNG HẠ 47

10.1 Sơ đồ đấu điện chính -47

10.1.1 Khái niệm .47

10.1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến việc chọn sơ đồ đấu điện chính và các yêu cầu khi thiết kế sơ đồ đấu điện chính 47

10.1.3 Chọn sơ đồ đấu điện chính 47

10.2 Chọn thiết bị phân phối điện cho TTĐ H’NA. -49

10.2.1Chọn máy biến áp. -49

10.2.2 Chọn thiết bị nâng chuyển cho TTĐ H’NA 50

PHẦN IV BỐ TRÍ TỔNG THỂ VÀ THIẾT KẾ CÁC HẠNG MỤC CÔNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NĂNG LƯỢNG 52

CHƯƠNG XI : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 52

11.1 Nhiệm vụ của công trình thủy công. -52

11.2 Chọn tuyến và bố trí tổng thể công trình. -52

11.2.1 Chọn tuyến đập 52

11.2.2 Chọn giải pháp kết cấu cho công trình 52

11.2.3 Bố trí tổng thể công trình 52

11.3 Cấp công trình và các chỉ tiêu thiết kế : -53

11.3.1 Cấp công trình: 53

11.3.2 Các chỉ tiêu thiết kế: 53

CHƯƠNG XII : TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT LŨ 54

12.1 Nhiệm vụ điều tiết lũ -54

12.2 Lưu lượng xả lớn nhất -54

12.3 Tính toán điều tiết lũ -54

12.3.1 Xác định mực nước lũ thiết kế (MNLTK) 55

CHƯƠNG XIII : THIẾT KẾ ĐẬP DÂNG NƯỚC 57

13.1 Xác định kích thước mặt cắt cơ bản. -57

13.1.1 Hình dạng mặt cắt cơ bản 57

13.1.2 Chiều cao mặt cắt cơ bản 57

13.1.3 Chiều rộng mặt cắt cơ bản B 57

13.2 Mặt cắt thực dụng đập không tràn -58

13.2.1 Cao trình đỉnh đập 59

13.2.2 Bề rộng đỉnh đập 59

13.2.6 Thiết bị thoát nước 61

13.2.7 Xử lý nền đập 61

13.2.8 Cấu tạo đỉnh đập: 61

CHƯƠNG XIV : THIẾT KẾ ĐẬP TRÀN VÀ TIÊU NĂNG 62

14.1 Thiết kế mặt cắt thực dụng của đập tràn. -62

14.2 Trụ bin và cầu giao thông -63

14.3 Tính toán tiêu năng -63

14.3.1 Chọn hình thức tiêu năng 63

14.3.2 Thiết kế mũi phun 63

PHẦN V : TÍNH TOÁN TUYẾN NĂNG LƯỢNG 65

CHƯƠNG XV TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NĂNG LƯỢNG 65

15.2 Chọn tuyến đường hầm nhà máy. -65

15.3 Thiết kế đường hầm dẫn nước : -65

15.3.1 Nguyên lý xác định kích thước đường hầm 65

15.3.2 Các bước tính toán kích thước đường hầm 66

15.4 Công trình lấy nước cho tuyến đường -68

15.4.1 Cửa lấy nước (CLN) 68

15.4.2 Các thiết bị của CLN 69

15.4.4 Tính tổn thất qua CLN 72

15.4.5.Tính toán tháp điều áp (TĐA) 74

15.4.6.Thiết kế đường ống áp lực 79

15.4.7.Tính áp lực nước va : 80

PHẦN V : NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN H’NA 87

CHƯƠNG XVI : CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA NHÀ MÁY 87

16.1 Vị trí và loại nhà máy : -87

16.1.2Xác định loại nhà máy 87

16.2 Kết cấu và kích thước phần dưới nước của TTĐ -87

16.2.1 Các kết cấu phần dưới nước nhà máy 87

16.2.2 Xác định các kích thước và cao trình chủ yếu của phần dưới nước 87

16.3 Kết cấu và kích thước phần trên nước của TTĐ -89

16.3.1 Kết cấu phần trên nước của nhà máy thuỷ điện 89

16.3.2 Kích thước chủ yếu phần trên nước nhà máy thuỷ điện H’NA 89

CHƯƠNG XVII CÁC THIẾT BỊ VÀ PHÒNG PHỤ TRONG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN 93

17.1 Các thiết bị bố trí trong nhà máy thuỷ điện -93

17.1.1 Thiết bị động lực : 93

17.1.2 Các thiết bị cơ khí trong nhà máy thuỷ điện : 93

17.1.3 Thiết bị điện 93

17.1.4 Hệ thống thiết bị phụ 94

17.2 Các phòng phụ của nhà máy -98

17.2.1 Phòng điều khiển trung tâm 98

17.2.2 Phòng điện một chiều 98

PHẦN I: TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN H’NA 99

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH ,ĐỊA CHẤT VÙNG TUYẾN CÔNG TRÌNH 99

2.1 Đặc điểm địa hình -99

CHƯƠNG III: ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THỦY VĂN 100

3.1.Khí hậu : -100

PHỤ LỤC TÍNH TOÁN II 105

PHẦN II: TÍNH TOÁN THỦY NĂNG VÀ XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 105

CHƯƠNG IV: NHŨNG VẤN ĐỀ CHUNG 105

4.1Các thông số chủ yếu -105

4.2 Phương thức khai thác thủy năng , chọn tuyến và vị trí nhà máy -105

4.3 Chọn mức bảo đảm tính toán -105

4.3.1 Khái niệm về mức bảo đảm tính toán 105

4.3.2Chọn mức đảm bảo tính toán cho TTĐ H’NA 105

4.3.3 Chọn năm tính toán và năm đặc trưng thủy văn 105

5.4 Xác định công suất lắp máy.\ -122

5.5 Xác định công suất bảo đảm. -122

5.6 Xác định điện năng trung bình nhiều năm. -122

PHẦN I: TỔNG QUAN VÀ CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÔNG TRÌNH

Lợi-Thủy Điện Cửa Đạt trên dòng sông Chu,thuộc hệ thống sông Mã

Vị trí tuyến công trình nằm trên địa bàn xã Đồng Văn,huyện Quế Phong,tỉnh

Đông Nhà máy nằm trên địa phận xã Đồng Văn, huyện Quế Phong, tỉnh Nghệ

Dự án này đã được Thủ tướng Chính phủ cho phép đầu tư trong văn bản số 129/TTg-CN ngày 19/1/2006 trong trương trình trọng điểm phát triển kinh tế-xã

điện có công suất lớn nhất của PVN hiện nay

Đầu tư xây dựng công trình thủy điện H’NA ,ngoài việc đảm bảo thực hiện được nhiệm vụ ghi trong Quyết định đầu tư ,sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển kinh tế xã hợi của khu vực Sau khi kết thúc xây dựng công trình ,khu vực công trình H’NA với các cơ sở dân cư ,văn hóa xã hội sẽ trở thành một điểm tập trung dân cư với cơ sở hạ tầng tương đối đầy đủ Hệ thống đường giao thông phục

vụ thi công ,vận hành công trình sẽ tạo khả năng giao lưu về kinh tế, xã hội của địa phương Đặc biệt là cầu vĩnh cửu vượt sông Bung tại hạ lưu đập để phục vụ xây dựng công trình và tới các khu tái định cư sẽ tạo ra khả năng nâng cao đời sống kinh

tế văn hóa ,khai thác các tiềm năng vốn có ở khu vực bờ trái sông Chu

CHƯƠNG II ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH, ĐỊA CHẤT VÙNG TUYẾN CÔNG TRÌNH 2.1 Đặc điểm địa hình

Bản đồ tổng thể công trình,tuyến năng lượng nêu trọng phụ lục

Thể hiện mối quan hệ giữa dung tích và diện tích của hồ chứa theo mực nước hồ Đường quan hệ hồ chứa thủy điện H’NA được thiết lập dựa trên các mặt cắt vùng hồ công trình, rình bày ở bảng sau :

2.2.1 Hệ tầng Sông Chu trong vùng tuyến được chia làm 4 tập :

+Tập 1 phân bố chủ yếu vai phải đập và từ tuyến đập về phía thượng lưu.

+ Tập 2 phân bố chủ yếu vai trái và phần đầu tuyến, ửa lấy nước

+Tập 3 phân bố dọc tuynen đường ống

+ Tập 4 phân bố ở khu vực đường ống nhà máy

Trong các tập thì tập 2 có tỉ lệ bột kết màu nâu nhiều hơn cát kết xám xanh , hai tập 1,4 tỉ lệ ngược lại Đá bột kết cát kết màu nâu thường có cường đọ thấp hơn cát kết màu xanh nên tập 2 cũng có cường độ khánh nén thấp hơn 2 tập kia

2.2.2 Đứt gãy

CHƯƠNGIII :ĐIỀU KIỆN KHÍ TƯỢNG THUỶ VĂN

3.1.Khí hậu :

Trạm thuỷ điện H’NA thuộc xã Đồng Văn,huyện Quế Phong,tỉnh Nghệ An nên khí hậu vừa mang khí hậu của vùng đồng bằng Bắc Bộ vừa mang đặc tính của vùng Bắc Trung Bộ Ở đây khi hậu chia làm hai mùa rõ rệt, mùa đông thì khô lạnh, mùa hè thì nóng ẩm

3.1.1 Nhiệt độ không khí

Mùa hè ở đây bắt đầu từ tháng IV đến tháng X thời tiết nóng ẩm Nhiệt độ cao

Đo trạm

Mùa đông từ tháng XI kết thúc vào tháng III Nhiệt độ giảm nhanh và xuống

, ở trạm đo Thanh Hóa : Tmin 5,4oC

Bảng 3.1 Tốc độ gió trạm Bái Thượng

3.1.4 Mưa

-Mùa mưa từ tháng V đến tháng X chiếm 70-90% lượng mưa cả năm,tháng mưa nhiều nhất là tháng IX-X

-Mùa khô từ tháng XI đến tháng IV năm sau 10-30% lượng mưa cả năm,tháng

có lượng mưa ít nhất là tháng I-III

3.1.5 Bốc hơi

Bảng 3.2 Tổn thất bốc hơi

3.1.6 Tài liệu về thấm

Tổn thất thấm qua đáy lòng hồ và công trình lấy bằng 1,0 m/năm ,tính theo

diện tích mặt thoáng hồ tương ứng thời đoạn xét và phân phối đều cho các tháng trong năm

3.2.Đặc trưng thủy văn

3.2.1 Dòng chảy năm :

toán (mô hình phân phối L Tank) để tính toán kéo dài dòng chảy cho trạm thủy văn

(1959-1960 đến 2005-2006) theo năm thủy văn Mùa lũ tháng bắt đầu từ VII- X ,mùa kiệt 8 tháng từ XI-VI năm sau

Bảng 3.3 Lưu lượng thiên nhiên của TTĐ H’NA

Bảng 3.4 Các đặc trưng dòng chảy năm tại tuyến đập 1 H’NA

3.2.2 Dòng chảy lũ

Bảng 3.5 Lưu lượng đỉnh lũ thiết kế tại tuyến đập H’NA

PHẦN II : TÍNH TOÁN THUỶ NĂNG VÀ XÁC ĐỊNH

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN

CHƯƠNG IV : NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 4.1Các thông số chủ yếu

4.1.1 Các thông số hồ chứa.

- Mực nước dâng bình thường (MNDBT)

4.1.2 Các thông năng lượng của trạm Thủy điện.

4.1.3 Công suất lắp máy (N lm ).

4.1.4 Các cột nước đặc trưng của trạm Thủy điện.

- Tuyến 1A :tọa độ tim tuyến đập chính tại lòng sông khoảng X =

1736399,69 ;Y=461471,16 và cao độ đáy sông vào khoảng 120(m) Nền đập bờ trái

- Tuyến 1B: nằm về phía thượng lưu so với tuyến 1A và khoảng cách giữa 2

tuyến theo dòng chảy khoảng 200(m).Tọa độ tim tuyến đập chính tại long sông vào

khoảng X=1736194,63; Y=46117027,27 và cao độ đáy sông vào khoảng

- Tuyến 2: nằm về phía thượng lưu so với tuyến 1A và khoảng cách giữa 2

tuyến theo dòng chảy khoảng 650(m).Đây là tuyến hẹp nhất.Tọa độ tim tuyến đập

chính tại lòng sông khoảng X= 1735739,67;Y = 461210,48 và cao độ đấy sông vào

Trong đố án này em được giao thiết kế trạm thủy điện ở tuyến IB

4.2.2 Phương thức khai thác thủy năng

Bao gồm:3 phương pháp

- Phương thức khai thác kiểu đập

- Phương thức khai thác thủy năng kiểu đường dẫn

- Phương pháp khai thác kiểu hỗn hợp

thấy phương thức khai thác kiểu đường dẫn là phù hợp nhất

4.3.Chọn mức bảo đảm tính toán

4.3.1 Khái niệm về mức bảo đảm tính toán.

- Vì đặc điểm làm việc của trạm thủy điện phụ thuộc vào thiên nhiên nên

không thể lúc nào đảm bảo phát đủ 100% công suất được vì vậy để đánh giá mức độ

cung cấp điện đủ, liên tục người ta đưa ra “mức đảm bảo” của trạm thuỷ điện

- Mức đảm bảo được tính theo công thức sau: Thời gian làm việc bình thường trên tổng thời gian vận hành

P = Thời gian làm việc bình thường

Tổng thời gian vận hành

- Biểu thức trên cho biết đối với một trạm thủy điện trong thời gian vận hành

là 100%, thì chỉ đảm bảo cung cấp đủ công suất và điện năng là P% Còn (100-P)%

sẽ không đảm bảo cung cấp đủ điện được Vì vậy đối với công trình quan trọng mang tính quốc gia, thì mức đảm bảo này càng cao

Mức bảo đảm được dùng để xác định các thông số của TTĐ và dùng để xác định vai trò của TTĐ trong cân bằng công suất của hệ thống được gọi là “ mức bảo đảm tính toán “ hay “ tần suất thiết kế”

P 100%

NN

P %

tt

tt

Hình 4.1:Đường quan hệ giữa N và P%(phụ lục tính toán II)

Kinh nghiệm chọn mức bảo đảm tính toán thực tế ta dựa vào tiêu chuẩn và quy phạm TCXDVN 285-2002 Bảng 2.1 và bảng 2.2 và kết hợp với các nguyên tắc trên để chọn Ptk

4.3.2 Chọn mức đảm bảo tính toán cho TTĐ H'NA

Theo tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXD 285-2002 “ Công trình thủy lợi –Các quy định chủ yếu về thiết kế “ do Bộ trưởng Bộ Xây dựng ký ngày

là 90%

4.3.3 Chọn năm tính toán và năm đặc trưng thủy văn

- Dựa vào đường tần suất lưu lượng các tháng mùa lũ và các tháng mùa kiệt của liệt năm thủy văn ta tìm được 3 năm điển hình tương ứng là: P = 10% ( Năm nhiều nước); P=50% ( Năm trung bình nước); P =90 % ( Năm ít nước)

Hình 4.2 Đường tần suất trung bình mùa kiệt(phụ lục tính toán II)

Hình 4.3 Đường tần suất trung bình năm(phụ lục tính toán II)

Hình 4.4 Đường tần suất trung bình mùa lũ(phụ lục tính toán II)

Bảng 4.1 Tính toán tần suất lưu lượng trung bình năm(phụ lục tính toán II) Bảng 4.2 Tính toán tần suất lưu lượng trung bình năm(phụ lục tính toán II) Bảng 4.3 Tính toán tần suất lưu lượng trung bình năm(phụ lục tính toán II)

+ Với năm nhiều nước ứng với ( P = 10 % ) Chọn năm thủy văn có:

Kml =

Bảng 4.4 Thu phóng năm nhiều nước ứng với ( P = 10 % )(phụ lục tính toán II):

+ Với năm trung bình nước ứng với ( P = 50 % );Chọn năm thủy văn có :

+ Với năm kiệt ứng với ( P =90 % ),Chọn năm thủy văn có :

• Kmk =

• Kml =

Bảng 4.6 Thu phóng năm nhiều nước ứng với ( P = 90 % ):

⇒ Sau khi thu phóng thì Q mk Ptk =35,36 (m 3 /s).

CHƯƠNG V : XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN

5.1 Xác định mực nước dâng bình thường

MNDBT là một số quan trọng của TTĐ ,đây là mực nước cao nhất trong hồ ứng với các điều kiện thủy văn và chế độ làm việc bình thường như đã tính toán Trong đồ án này em được giao nhiệm vụ tính toán với phương án

Phần dung tích nằm giữa MNDBT và MNC gọi là dung tích hữu ích của hồ

Từ điều kiện về bồi lắng lòng hồ và điều kiện làm việc của tuabin sẽ chọn ra được độ sâu cho phép h ct cf =min(h ct TB,h ct bc)

5.2.2 Xác định độ sâu công tác cho phép theo điều kiện làm việc của tuabin.

min

hl max

Từ MNC theo điều kiện bồi lắng, tính được dung tích hồ chứa ứng với MNC,

- T: Tuổi thọ công trình (phụ thuộc vào cấp công trình ) theo TCXDVN

285-2002 TTĐ H’NA công trình thuộc cấp II nên T = 100 năm.

- ρ : Hàm lượng bùn cát trong một m3: ρ = 200g m/ 3 =0,2 kg m/ 3

- γ : Tỷ trọng bùn cát γ = 1,4(T m/ 3 )= 1,4 106(g m/ 3 )

-Từ quan hệ W(Ztl )với Wbl =36,237.106 tra quan hệ W=f(Z) ta được Zbc

192,961(m)

- Xác định sơ bộ kích thước cửa lấy nước

mk tni

mk tni

TD max

D =

Vậy ta chọn D = 11 (m)

Giả thiết trước đường kính của hầm không áp(phía trước tháp điều áp D=7 (m)

Tính toán thủy lực: Sơ bộ ta tính tổn thất dọc đường

2 02

L V

×

×Trong đó:

Q

L: chiều dài đoan hầm đang

�: hệ số sức cản dọc đường theo trạng thái chảy

8g C

C: được tính theo công thức Pavolopki: C=

1

R n

Vậy C=

1

R n

χ

×

=

0,1541

g C

×

Tương tự ta cũng tính được tổn thất dọc đường của đoạn hầm còn lại.Với giả

thiết sơ bộ đoạn hầm sau tháp điều áp(TĐA) có D=5,2 (m) Ta tìm được �=0,016

Từ đó ta có :Bảng 5.1: Tính toán tổn thất dọc đường (phụ lục tính toán II)

h1 : khoảng cách từ MNC đến đỉnh cửa lấy nước(CLN) từ ( 1÷3 )m Đảm bảo

đủ cao để không tạo không khí lọt vào ống lấy nước, nếu có không khí sẽ làm giảm

V

5.2.4.Xác định độ sâu công tác có lợi nhất theo điện lượng mùa kiệt lớn nhất

Lập bảng tính h 0 mk theo Emkmax.

Ta giả thiết các hct khác nhau sao cho h ct gt < h ct cf sau đó ta tính toán thuỷ năng

ct

và từ biểu đồ ta thấy độ sâu hct có lợi nhất (hct0) sẽ là độ sâu mà tại đó Emk đạt giá trị max

Tính toán sơ bộ có thể xác định MNC tối ưu bằng cách lập bảng sử dụng thuật toán Q = const như sau:

hi c tp

V V V V

2

- Cột 6 : Mực nước thượng lưu trung bình mùa kiệt tra quan hệ Z tl = Z ( V )

th V t

α ×

∆ ; ∆t= 2,62×106( s)

Z F t

∑

= 1

+

hi V

n× ∆t - Q th- Q bh

- Cột 12 : Tổn thất cột nước hw tra quan hệ hw ~ Q TĐ mk*

- Cột 13 : Cột nước phát điện trung bình mùa kiệt Hmk = Ztl - Zhl – hw

- Cột 14 : Công suất phát điện trung bình mùa kiệt N TĐ mk = Kn × Q TĐ mk* × H

- Cột 15 :Điện năng mùa kiệt E mk =N TĐ mk ×720(Wh);Thời đoạn 1 tháng : ∆t = 720h

Bảng 5.2 Xác định độ sâu công tác có lợi nhất theo điện lượng mùa kiệt lớn nhất

5.3 Xác định công suất bảo đảm.

nước trong thời kỳ nước kiệt tương ứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ

Lập bảng tính toán công suất bảo đảm với các cột tính toán tương ứng:

- Cột 1 : Số thứ tự

- Cột 2 : Liệt năm thủy văn

1

n i i

Q n

=

∑

(với n là số tháng mùa kiệt)

- Cột 9 : Công suất phát điện sắp xếp giảm dần

Bảng 5.3 Tính toán công suất bảo đảm với các cột tính toán tương ứng

5.4 Xác định công suất lắp máy.

a) Khái niệm

- Công suất lắp máy là công suất tối đa mà TTĐ có thể phát được trong quá trình làm việc bình thường

b) Cách xác định:

Do các tài liệu về biểu đồ phụ tải ngày, tài liệu các nhà máy cần phát điện thay

190(MW)

5.5 Xác định điện năng trung bình nhiều năm.

- Dựa vào kết quả đã chọn được 3 năm điển hình ta có bảng tính toán thuỷ văn cho 3 năm tương ứng với P = 10% ; P = 50% và P = 90%

 Với các cột tính toán tương ứng :

- Cột 1 : Các tháng được sắp xếp theo năm thuỷ văn

- Cột 2 : Các giá trị lưu lượng thiên nhiên tương ứng với các tháng trong năm

- Cột 3 : Lưu lượng trung bình phát điện( không kể đến tổn thất )

Q

m i

ml tnj

∑

= 1

-

hi V

mk tni

∑

= 1

+

hi V

n× ∆t mk

- Cột 6 : ∆V = ∆Q× ∆t ; ∆t = 2,62× 106 ( s ) với ∆V>0

- Cột 7 :∆V = ∆Q× ∆t ; ∆t = 2,62 ×106 ( s ) với ∆V < 0

- Cột 8 : Dung tích hồ chứa đầu thời đoạn tính toán :

Vđ

t+1 = Vtc (với Vc dung tích cuối thời đoạn tính toán ) Vtc = Vtđ + cột (6) – cột (7)

c

đ V

V +

α ×

∆ ( m3/ s) với αth

là hệ số thấm

- Cột 14 : Chiều sâu lớp nước bốc hơi bề mặt hồ của từng tháng hbh

(Bảng 5.4 tính toán điện năng cho năm nhiều nước P=10%) Bảng 5.5 tính toán điện năng cho năm nhiều nước P=50%

Bảng 5.6 tính toán điện năng cho năm nhiều nước P=90%

- Cột 1 : Tháng

- Cột 5 : Số ngày trong tháng tương ứng

10% 50% 90%

3

(Bảng 5.7 Tính toán điện năng cho 3 năm điển hình )

o lm lm

E h N

=

( giờ)

Số giờ lắp máy nằm trong khoảng ( 3500 ; 4500 ) giờ ⇒ thời gian sử dụng số

giờ lắp máy là hợp lý của trạm Thủy điện điều tiết năm

Bảng 5.8 Số giờ sử dụng công suất lắp máy (phụ lục tính toán II)

Để chọn được Nlm thì ta phải tiến hành tính ra chi phí và lợi ích sau đó sau đó

so sánh kinh tế để chọn phương án hiệu quqr kinh tế là cao nhất.Trong phạm vi thời gian cho phép làm đồ án em sơ bộ chọn theo độ tăng điện năng và số giờ lợi dụng

Bảng 5.9 Độ tăng điện năng và số giờ lợi dụng công suất lắp máy.

(phụ lục tính toán II)

5.6 Xác định cột nước của trạm Thủy điện :

5.6.1 Cột nước bình quân gia quyền ( H bq ) :

Là cột nước trung bình xảy ra trong quá trình vận hành bình thường của trạm

Bảng 5.10 Tính toán 3 năm điển hình(phụ lục tính toán II)

5.6.2 Cột nước tính toán ( Htt ) :

Là cột nước nhỏ nhất mà tại đó trạm thủy điện còn phát được công suất lắp

max

N Q

k H

=

điện trong quá trình vận hành bình thường của TTĐ

1 min (50 60%) tm

dm

Giả thiết các giá trị H max gt sao cho w

Là cột nước xảy ra trong quá trình vân hành của TTĐ, tương ứng với mực

lm H K

N

× = = 188.23 ( m 3 /s)

Quan hệ

ax D

Công thức Hmin= MNC - Zhlx (Q x) – hw (Q x) trong đó :

- Zhlx: mực nước hạ lưu ứng với Qx tra quan hệ Q~Zhl

Bảng 5.12:Tính thử dần xác định Hmin

5.7 Xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện :

5.7.1 Vẽ đường đặc tính cột nước khi Z tl = MNDBT = 235 (m)

Với: Q – lưu lượng qua nhà máy

Zhl - mực nước hạ lưu ứng với Q

Bảng 5.13 quan hệ lưu lượng phát điện và cột nước ứng với MNDBT (Phụ lục

5.7.3 Vẽ đường đặc tính cột nước khi TTĐ phát với công suất lắp máy N lm

Q – lưu lượng qua nhà máyK: hệ số công suất, K = 8,5

Ta giả thiết H rồi suy ra Q :Q =

Bảng 5.15 quan hệ lưu lượng phát điện và cột nước ứng với Nlm (Phụ lục

Bảng 5.17 Quan hệ H~ (Phụ lục tính toán II)

Từ đó ta có biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ ( hình 5.2 Phụ lục tính toán II)

BẢNG 5.11:TỔNG KẾT TÍNH TOÁN THỦY NĂNG:

PHẦN III:

LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH LỰA CHỌN BỐ TRÍ CÁC

HỆ THỐNG THIẾT BỊ PHỤCHƯƠNG VI: KHÁI QUÁT CHUNG

Trong nhà máy có rất nhiều thiết bị rất quan trọng nhưng quan trọng hơn cả có

2 thiết bị sản xuất ra điện năng là tuabin thủy lực và máy phát điện Tuabin thủy lực

là động cơ chạy bằng sức nước để biến đổi điện năng của dòng nước thành cơ năng làm quay máy phát điện Tổ hợp tuabin và máy phát điện gọi là tổ máy phát điện thủy lực

Việc chọn thiết bị đặc biệt là tuabin và máy phát có ý nghĩa rất quan trọng trong việc thiết kế nhà máy ,nó quyết định quy mô, kích thước nhà áy, khối lượng xây dựng ,đào đắp ,các thiết bị đi kèm với nó.Do đó ảnh hưởng đến vốn đầu tư ,việc cung cấp điện Nếu chọn tuabin hợp lý hiệu suất trung bình của TTĐ sẽ cao ,trong quá trình vận hành sẽ không gây ra hiện tượng khí thực.Do vậy khi chọn thiết bị ta phải giả thiết nhiều phương án rồi tiến hành phân tích kinh tế kỹ thuật để chọn ra phương án hợp lý

 Yêu cầu khi chọn thiết bị :

- Đảm bảo an toàn cung cấp điện

- Thiết bị có hiệu suất cao

- Vốn mua sắm nhỏ ,chi phí quản lý vận hành ít

- Điều kiện vận chuyển thuận tiện

- Căn cứ vào các thong số cơ bản từ tính toán thủy năng để chọn ra các thiết

bị Thiết bị chính :Tuabin và máy phát

- Thiết bị dẫn và thoát nước :Buồng xoắn và ống hút

- Máy biến áp và cầu trục

Qua phần tính toán thủy năng Phần II đã chọn ra được các thông số như trong

CHƯƠNG VII CHỌN SỐ TỔ MÁY VÀ THÔNG SỐ CỦA TUABIN ,MÁY PHÁT

7.1 Chọn số tổ máy:

Dựa vào các thông số thủy năng dã tính ở PHẦN I đã tính toán em đưa ra các

phương án số tổ máy :Z= 2,Z=3,Z=4.Tiến hành tính toán chọn tuabin ,máy phát

.sau đó so sánh về kinh tế và kĩ thuật để chọn ra phương án số tổ máy có lợi nhất,ở đây em chọn Z=3

- Công suất 1 tổ máy

lm mf

N N Z

=

- Công suất định mức của tuabin :

lm tb

mf

N N

=

×

7.2 Xác định các thông số cơ bản chính của tuabin.

7.2.1 Chọn nhãn hiệu của tuabin

Nlm

(MW)

lm.z

N

Trong đó:

- Z- số tổ máy của TTĐ,

H max = 113,89 (m) tra tài liệu chọn tuabin tâm trục lớn của Nga ta được loại tuabin

Hình 7.1: Đường đặc tính của PO140/846b-51.5(phụ lục tính toán III)

7.2.2 Chọn các thông số cơ bản của tuabin

được tính theo công thức:

5 , 1 tt

' Itt tt

tb tt

1

H Q 81 , 9

N D

η

=

-ηtt- hiệu suất của tuabin thực tại điểm tính toán (Sơ bộ chọn ηtt = ηM)

a) Tìm số vòng quay dẫn suất của tuabin mẫu tại điểm tính toán (n’1Mtt)

n’IMtt= n’I0 +( 2 ÷ 5)(vòng/phút)

(v/ph)

Vậy n’IMtt = n’I0 + 2 = 68 + 2 = 70 (v/ph)

b) Tìm điểm tính toán

được điểm tính toán của tuabin mẫu thuộc đường hạn chế công suất 95% là:

D0 = 3,75(m);Db = 4,37(m);Da = 5 (m)

b0= 0,2× D1= 0,64 (m);Z0 = 24

7.2.3 Xác định số vòng quay đồng bộ của tuabin

Số vòng quay đồng bộ của tuabin được tính theo công thức:

ntt = 1 tc

bq

' tu 1

D

H n

Trong đó:

max T

η

η

trong đó:

+ηT max ηM max- hiệu suất lớn nhất của tuabin thực và tuabin mẫu, tra trên

5 T 1

M 1 max M max

T

D

D)

1(

7.2.4 Xác định số vòng quay lồng của tuabin

Là số vòng quay đột biến của BXCT, nó xảy ra khi mômen lực chuyển động

quá trình vận hành TTĐ, vì một lý do nào đó cần phải đóng cánh hướng nước mà bộ

phận hướng nước chưa kịp đóng thì số vòng quay của tuabin tăng lên đột ngột trong

tc 1

max l 1 l

D

H'n

Trong đó: Do không có số liệu số vòng quay lồng quy dẫn của tuabin

PO140/846b-51.5 nên sơ bộ chọn nlt = 2.nđb = 2.250= 500( v/ph)

Tính lại số vòng quay lồng quy dẫn:

' 1

ax

lt tc lt

m

n D n

7.2.5 Kiểm tra lại các thông số của tuabin

PO140/846b-51.5 Từ n 1tt' = 70 (v/p) và Q = 910 (l/s) = 0,91 (m IM' 3/s) ta dựa vào ĐĐTTHC ta tìm :

Itt

tc tc

' tt 1

' Mtt

áp lực nhỏ nhất Với tuabin tâm trục người ta quy ước điểm có cao trình tương

và lưu lượng của nhà máy trong phụ lục tính toán ta được ∇= Zhlmin= 121,008 (m)

+∆σ - Độ điều chỉnh hệ số khí thực do có sự sai khác giữa tuabin thực và tuabin mẫu Tra trên hình (7-4) Gt “tuabin thuỷ lực” ứng với Htt= 100 (m) ta được:∆σ = 0,019

Việc chọn cao trình lắp máy còn phải kiểm tra cao trình miệng ống hút so với

trình nhà máy thuỷ điện sẽ được kiểm tra và chọn lại cho phù hợp

7.3 Chọn máy phát điện

7.3.1 Điều kiện chọn máy phát

Chọn máy phát phải thoả mãn 2 điều kiện:

- Số đôi cực từ của máy phát: 2p = 24 (Tra GT Tuabin trang 139)

- Công suất biểu kiến

- Điện áp đầu ra của máy phát: U = 6,3(KV) (S<20MVA)

Tra tài liệu chọn thiết bị điện ta không tìm được kiểu máy phát phù hợp nên ta phải thiết kế máy phát cho trạm thuỷ điện

7.3.2 Thiết kế máy phát điện

- Công suất trên mỗi cực của máy phát:

- Chiều dài cung tròn vành bố trí cực roto:

+Vận tốc dài của các bộ phận quay lớn nhất không vượt quá trị số cho phép

60

p i

P

V D

k n

π

≤

0 P

P i

nπk

60V

D ≤

=4,97(m)

- Chiều cao lõi thép từ xác định theo công thức:

=894,5 (cm)

với

Theo tiêu chuẩn đã cho sẵn ta lấy la =1,3(m) =130 (cm)

l

D

a i

/150

4

treo:

vậy ta sử dụng là máy phát kiểu treo

7.3.3 Các kích thước của máy phát điện

- Khoảng cách từ mặt trên giá chữ thập dưới đến mặt dưới stato máy phát:

- Khoảng cách đi lại: b = 50 (cm)

k) Trọng lượng của Roto

Trong đó :

KZ = 0,28 (T/m 3 )

a b tt

Trong đó: k1, a1, b1 là các thông số phụ thuộc cột nước

k2 = 17,4 ; a2 = 0,49 ; b2 = 0,16

=64.28 (tấn)

+ Hệ số 1,1: là hệ số xét đến trọng lượng các phần quay khác của tuabin và máy phát

Bảng 7.2 : Kết quả tính toán lực dọc trục(phụ lục tính toán III)