Thực tập nhận thức tại nhà máy thủy điện HÒA BÌNH ĐH Điện Lực

Ngoài gian máy chính thường dùng cần trục chữ nôm hoặc cácloại máy trục khác như tời, máy nâng kích thủy lực đặt tại chỗ... Trong các loại lạichia ra các hệ và các

BÁO CÁO THỰC TẬP NHẬN THỨC

Sinh viên thực hiện: Lê Quỳnh Nga

Lớp: Đ3-QLNL

Nội dung thực tập:

PHẦN 1: Tìm hiểu tổng quan về một nhà máy thủy điện nói chung

1.1 Cấu trúc chung của một nhà máy thủy điện

1.2 Nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện

1.3 Vai trò của nhà máy thủy điện trong hệ thống và các chức năng khác

PHẦN 2: Tìm hiểu thực tế tại nhà máy thủy điện Hòa Bình

2.1 Giới thiệu chung về nhà máy thủy điện Hòa Bình

a Các đặc trưng chung về nhà máy thủy điện.

b Những thông số về kỹ thuật, các thiết bị và hệ thống của nhà máy.

c Vai trò, vị trí của NMTĐ Hòa Bình trong hệ thống.

2.2 Tình hình sản lượng điện phát của nhà máy thời gian vừa qua

2.3 Nhận xét, đánh giá

PHẦN 3: Kết luận

Giáo viên hướng dẫn

Ngô Ánh Tuyết

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ MỘT NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NÓI CHUNG 4

1.1 Cấu trúc chung của một nhà máy thủy điện: 4

1.1.1 Tuabin thủy lực: 5

1.1.2 Máy phát điện của nhà máy thủy điện: 7

1.1.3 Cầu trục của nhà máy thủy điện: 7

1.1.4 Máy biến áp: 7

1.2 Nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện nói chung: 8

1.3 Vai trò của nhà máy thủy điện: 10

PHẦN 2: TÌM HIỂU THỰC TẾ TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH 12

2.1 Giới thiệu chung về nhà máy thủy điện Hòa Bình: 12

2.1.1 Các đặc trưng chung về nhà máy thủy điện: 14

2.1.2 Những thông số về kỹ thuật, các thiết bị và hệ thống của nhà máy: 15

2.1.2.1 Các thông số về hồ chứa và đập: 15

2.1.2.2 Thông số của công trình xả nước vận hành: 16

2.1.2.3 Thông số của công trình dẫn nước: 17

2.1.2.4 Các hệ thống chính: 17

2.1.2.5 Các thiết bị chính: 18

2.1.2.6 Các thiết bị phụ: 20

2.1.2.7 Trạm phân phối: 21

2.1.2.8 Hệ thống rơ le - phạm vi bảo vệ và thông số đặt: 28

2.1.3 Vai trò, vị trí của NMTĐ Hòa Bình trong hệ thống: 36

2.2 Tình hình sản lượng điện phát của nhà máy thủy điện Hòa Bình trong năm 2011:……… 37

2.3 Nhận xét, đánh giá: 38

PHẦN 3: KẾT LUẬN 40

LỜI NÓI ĐẦU

Thực tập nhận thức là việc rất quan trọng đối với sinh viên Cần phải cung cấp cho sinh viênnhững hiểu biết về mạng và hệ thống điện Việt nam Giúp sinh viên nhận thức được côngviệc, ngành nghề mà mình đã chọn theo học

Trường Đại học Điện Lực Hà Nội là trường đại học đầu ngành của ngành Điện Mặc dù thời gian thành lập chưa dài nhưng trong những năm qua trường đã đào tạo ra nhiều kỹ sư, cử

nhân có chất lượng cao Đạt được thành tích này là nhờ sinh viên của trường luôn được học điđôi với hành Trong đó các kỳ thực tập đóng một vai trò quan trọng Ngay từ năm thứ ba, nhà trường đã dành cho sinh viên thời gian thực tập là bốn tuần, gồm có 3 tuần học lý thuyết và

làm báo cáo tại trường và 1 tuần đi nhận thức tại nhà máy

Là những sinh viên ngành Quản lý năng lượng, một trong những ngành học đặc trưng của

trường, việc tìm hiểu về các kiến thức thực tế ở các nhà máy là rất quan trong cho công việc của chúng em sau này Đáp ứng được yêu cầu đó, nhà trường đã tạo điều kiện cho chúng em

đi nhận thức tại nhà máy thuỷ điện Hoà Bình – trung tâm điện lực lớn nhất Việt Nam Đây là một cơ hội rất tốt để sinh viên có được nhận thức chung về việc sản xuất và phát điện tại nhà máy điện lớn nhất cả nước cũng như các công trình, thiết bị máy móc hiện đại

Trong thời gian thực tập, với sự cố gắng của bản thân, đồng thời với sự giúp đỡ của các thầy giáo hướng dẫn, cũng như sự giúp đỡ nhiệt tình của các cô chú công tác tại nhà máy, em đã

hoàn thành chuyến thực tập và cũng đã có được những hiểu biết nhất định về NMTĐ Hòa

Bình nói riêng cũng như hệ thống thủy điện Việt Nam nói chung Song do thời gian thực tập không phải là dài, việc tìm hiểu và thu tập kiến thức về chuyến đi còn nhiều hạn chế, nên bài làm của em không tránh khỏi những thiếu sót Do vậy em kính mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy, cô để em có thể hoàn chỉnh bài báo cáo hơn

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, 16 tháng 5 năm 2011

Sinh viên:

Lê Quỳnh Nga

PHẦN 1:

TỔNG QUAN VỀ MỘT NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

NÓI CHUNG

1.1 Cấu trúc chung của một nhà máy thủy điện:

Nhà máy của trạm thủy điện là nơi chứa các thiết bị động lực chính ( turbine, máy phát điện), ngoài ra còn bố trí các thiết bị phụ để đảm bảo vận hành được an toàn cho các thiết bị chính như: hệ thống các thiết bị điện: tủ điều khiển, thiết bị tự động, thiết bị bảo vệ, thiết bị phân

phối điện, máy biến áp; các hệ thống phụ thủy lực; các xưởng sửa chữa và thử nghiệm… Tất cả các thiết bị trên cần phải bố trí một cách hợp lý và thuận tiện, yêu cầu quá trình vận hành tốn kém ít nhất, an toàn, có hệ số lợi dụng các thiết bị cao nhất

Nhà máy thủy điện được chia làm hai phần, lấy cao trình sàn máy phát làm ranh giới phânchia: Phần dưới nước và phần trên khô Phần trên là kết cấu nhà công nghiệp, thông thườngchứa hệ thống cầu trục, các phần trên của máy phát điện, tủ điều khiển tổ máy và thiết bị điềutốc… Phần dưới nước chủ yếu chứa các bộ phận dưới của máy phát, ống áp lực, buồngturbine, bánh xe công tác, ống xả và bố trí hệ thống thiết bị phụ cơ điện Trong nhà máy,ngoài các tổ máy phát điện còn có cầu trục dùng để lắp ráp và vận chuyển các cụm lớn củatuabin, máy phát điện, máy biến áp động lực và các thiết bị phụ trong nhà máy, trong gianmáy thường dùng cầu trục cầu Ngoài gian máy chính thường dùng cần trục chữ nôm hoặc cácloại máy trục khác như tời, máy nâng kích thủy lực đặt tại chỗ Cửa lấy nước và ống xả cònđược trang bị lưới chắn rác, các cửa van và trang thiết bị cơ khí thủy công khác Trạm máybiến áp đặt song song ở thường hoặc hạ lưu với các tổ máy để rút ngắn chiều dài các thanh cáimáy phát

Hình 1-1: Sơ đồ công nghệ bố trí các thiết bị thủy điện

Chú thích:

1- Tuabin; 2- Máy phát; 3- Van trước tuabin; 4- Máy biến áp; 5- Cáp dẫn điện; 6- Thiết bị làmmát máy phát; 7- Hệ thống đo lường và van điều khiển; 8- hệ thống cấp nước kỹ thuật; 9- Hệthống khí nén; 10- Hệ thống kích từ; 11- Hệ thống dầu; 12- Cầu trục; 13- Phòng điều khiểntrung tâm; 14- Trạm phân phối; 15- Đường dây tải thuộc trạm; 16- Cửa van ống xả; 17- Kétdầu áp lực; 18- Tủ điều tốc; 19- Điều chỉnh thủy lực 20- Hệ thống thoát nước

Thiết bị của trạm thủy điện có thể được chia ra thành các loại: Thiết bị động lực( gồm tuabinvà máy phát điện), thiết bị cơ khí, thiết bị phụ và thiết bị điện Hình 2-1 cho ta thấy được mộtcách khái quát về mối quan hệ giữa chúng

Dưới đây em xin trình bày sơ bộ một số thiết bị trong nhà máy thủy điện:

1.1.1 Tuabin thủy lực:

Tuabin thủy lực là loại động cơ chạy bằng sức nước, nó nhận năng lượng dòng nước để quayvà kéo rô to máy phát điện quay theo để tạo ra dòng điện Tổ hợp tuabin thủy lực và máy phátđiện gọi là ‘ Tổ máy phát điện thủy lực’ Để sử dụng một cách có hiệu quả năng lượng dòngnước đặc trưng bởi tổ hợp cột nước và lưu lượng khác nhau cần phải có đủ các loại tuabinkhác nhau về cấu tạo, kích thước cũng như quá trình làm việc

Dựa vào việc sử dụng dạng năng lượng trong cơ cấu bánh xe công tác của tuabin người tachia tuabin thủy lực ra lam 2 loại Tuabin xung kích và tuabin phản kích Trong các loại lạichia ra các hệ và các kiểu tuabin

Viết phương trình Becnully cho cửa vào (chỉ số 1) và cửa ra (chỉ số 2) của bánh xe công táctuabin, ta có năng lượng viết cho một đơn vị trọng lượng nước như sau:

: là động năng ( Đ )

Từ những thành phần năng lượng trên ta có những loại tuabin thủy lực sau:

Tua bin chỉ sử dụng phần động năng để làm quay bánh xe công tác gọi là loại tua bin xungkích Loại này còn được gọi là tuabin dòng chảy không áp vì dòng chảy trong môi trường khíquyển nên chuyển động của dòng tia trên cánh bánh xe công tác là chuyển động không áp, ápsuất ở cửa vào và cửa ra là như nhau và bằng áp suất khí trời Tuabin xung kích được chia racác hệ sau:

 Hệ tuabin xuyên tâm hướng trục ( tuabin tâm trục );

 Hệ tuabin hướng trục ( gồm tuabin cánh quạt và tuabin cánh quay );

 Hệ tuabin hướng chéo;

 Hệ tuabin thuận nghịch ( làm việc ở hai chế độ: máy bơm và tuabin )

1.1.2 Các thiết bị phụ trợ thủy lực:

Để đảm bảo chế độ vận hành bình thường của trạm thủy điện, ngoài các thiết bị động lực cònphải có các hệ thống phụ trợ về cơ và điện Các hệ thống phụ thủy lực gồm có: hệ thống dầu,hệ thống khí nén, hệ thống cấp nước kỹ thuật, hệ thống tháo nước, hệ thống cứu hỏa…

Hệ thống thiết bị dầu: Do tính chất của dầu ta chia làm hai loại hệ thống: dầu cách nhiệt vàdầu bôi trơn Dầu cách nhiệt dùng cách điện và làm mát cho máy biến áp, đóng cắt các thiết bị

điện Dầu bôi trơn làm trơn các ổ trục máy, dùng truyền năng lượng cho hệ thống điều chỉnh

tổ máy và bôi trơn các thiết bị…Dung tích dầu của hệ thống bôi trơn thường chiếm 30% toànbộ dung tích dầu vận hành Dung tích dầu cách nhiệt cho máy biến áp thường cứ 1000kW cần0,54 tấn đối với máy biến áp loại lớn, và 0,6 đến 1,3 tấn đối với máy biến áp loại vừa Hai hệthống dầu phải tách riêng do tính chất dầu khác nhau

Trong các hệ thống cấp dầu phải qua thiết bị lọc để loại trừ hợp chất và nước Ở các trạm thủyđiện lớn có thiết bị tái sinh dầu chủ yếu để hồi phục tính chất cơ lý và hóa của dầu như độnhớt, độ axit, sự tồn tại lưu huỳnh Đối với trạm thủy điện nhỏ và vừa thường không có thiếtbị tái sinh dầu Tất cả các thiết bị của hệ thống thiết bị dầu thường bố trí tầng dưới của sàn lắpráp, có hệ thống phòng hảo và chống nóng Nếu xây bể ngoài trời thì phải đặt cách xa nhàmáy 20 m và có thiết bị đặc biệt bảo vệ

Hệ thống cấp nước kỹ thuật: Dùng để cấp nước làm mát: máy phát, máy biến áp, ổ trục đỡ và

ổ trục định hướng của máy phát, làm mát máy nén khí…Trong đó lượng nước làm mát chiếmkhoảng 60-65 % toàn bộ lượng nước của hệ thống, lượng nước làm mát của ổ trục chiếm từ10-20%, lượng nước làm mát máy biến áp chiếm 15% Nguồn cấp nước kỹ thuật có quan hệđến cột nước của trạm thủy điện, thường có thể áp dụng các hình thức sau:

 Hệ thống cấp nước bằng máy bơm: Sử dụng loại hệ thống này khi cột nước củatrạm H < ( 12-15 ) m, áp lực này không đủ áp lực cung cấp nước cho các thiết bị Do vậy phảidùng bơm để tạo đủ áp lực Khi cột nước của trạm H > 60 m , lúc này áp lực lại vượt quá giớihạn, do vậy hoặc là dùng máy bơm với áp lực cho phép hoặc dùng tự chảy nhưng phải dùngthiết bị giảm áp trước khi đưa nước đến thiết bị dùng Nước được lấy từ hạ lưu nhà máy hoặctừ giếng

 Hệ thống cấp nước tự chảy: Hệ thống cấp nước loại này kinh tế nhất, tuy nhiêncột nước phải đảm bảo áp lực nằm trong giới hạn thích hợp Thường lấy nước tự chảy từ ốngáp lực ngay trong nhà máy hoặc lấy từ buồng xoắn Hệ thống cấp nước tự chảy thích hợp vớicột nước lớn hơn ( 12 – 15 ) mét và nhỏ hơn ( 40 – 50 ) mét

 Hệ thống cấp nước hỗn hợp: Khi cột nước của trạm thủy điện thay đổi nhiềuthì nên áp dụng hệ thống cấp nước hỗn hợp Trong hệ thống này, khi cột nước nằm trong giớihạn thích hợp thì lấy nước tự chảy từ ống áp lực hoặc từ buồng xoắn theo nguyên tắc tự chảy,khi cột nước nằm ngoài giới hạn thì dùng bơm để lấy nước Hệ thống này khá linh hoạt

Trong hệ thống cấp nước kỹ thuật, lưu tốc lớn nhất không vượt quá 10m/s, thườngnằm trong giới hạn 1,5-7 m/s

Hệ thống khí nén: Hệ thống khí nén trong trạm thủy điện dùng cấp khí nén: cho kétdầu áp lực máy điều tốc, dùng nén nước bù đồng bộ ở tuabin, dùng dập tắt hồ quang ở máycắt điện, thổi rác ở lưới chắn rác và dùng cho máy công cụ…Hệ thống này gồm có máy nénkhí, các thùng đựng khí nén, các đường ống dẫn khí nén đến nơi dùng

Hệ thống tháo nước của tổ máy: Khi cần kiểm tra và sửa chữa buồng xoắn, ống xả cầnphải tháo cạn nước trong đó Ở những trạm thủy điện lớn, lượng nước này lên tới từ 8 đến10.000 m3 hoặc hơn Vì vậy cần phải có hệ thống tháo nước, hệ thống này thường có hànhlang tập trung nước và máy bơm để tiêu nước về hạ lưu của nhà máy Hành lang tập trungnước đặt phía trước đoạn cong của ống xả và chạy dọc theo các tổ máy để nhân nước từbuồng xoắn và ống xả tháo vào, đáy hành lang phải thấp hơn đáy ống xả

Hệ thống cứu hỏa trong nhà máy:

bốn góc nhà máy hoặc dùng vòi rồng dập lửa Nếu cột nước H ≥ 30m, dùng phương pháp tựchảy Nếu không đủ cột nước thì phải dùng máy bơm Nước dùng trong cứu hỏa không chophép dùng chung với hệ thống cấp nước kỹ thuật Mỗi hệ thống cứu hỏa phải có hai nguồnnước để đảm bảo an toàn khi có hỏa hoạn Vòi rồng thường được bố trí cách sàn 1,35m

 Cứu hỏa gian xử lý dầu: Do dầu bị khô hanh dễ tạo nên tĩnh điện và gây cháy,

do vậy từ cửa ra của ống dẫn và cứ 100m phải nối đất Máy cắt dầu khi cắt có hơi dầu phụt ra,vì vậy không được bật diêm và đem đèn dầu tới gần

 Cứu hỏa máy phát: Trong vận hành thường xảy ra ngắn mạch giữa các cuộndậy stator hoặc đầu hàn cuộn dây bị cháy Cuồn dây stator nằm trong vỏ kín nên các biệnpháp khác không dập tắt lửa được nên phải có hệ thống riêng Có thể sấy khô vì dây cáchđiện bằng nhựa đường chống thấm tốt Thường trên và dưới cuộn stator đặt hai vòng ống dậplửa, trên các vòng đục các hàng lỗ.

1.1.3 Máy phát điện của nhà máy thủy điện:

Máy phát điện là thiết bị biến cơ năng của tuabin thành điện năng cung cấp cho hệ thống điện,

nó là loại máy phát đồng bộ ba pha có số vòng thấp, cực lồi Các bộ phận chính của máy phátlà: Phần quay rotor, phần tĩnh là stator, hệ thống kích từ, hệ thống làm nguội máy phát, hệthống chống cháy, nén nước…

1.1.4 Cầu trục của nhà máy thủy điện:

Trong nhà máy thủy điện để phục vụ cho việc lắp ráp và sửa chữa tổ máy cần phải có cầutrục Thông thường cầu trục chính bố trí trong gian máy chính, tầm hoạt động của nó phải baoquát toàn bộ gian máy và sàn lắp ráp Ở các gian máy phụ có thể đặt them máy nâng hạ riêngphục vụ cho thiết bị tại chỗ

1.1.5 Máy biến áp:

Việc truyền tải điện năng đi xa được tiến hành với điện áp cao nhằm giảm tổn thất trên dây tảivà giảm tiết diện dây tải, khoảng cách tải càng xa và công suất tải càng lớn thì điện áp càngphải cao Ví dụ để tải 500 MW đi xa 100-200 km cần phải có điện áp 220 kV Khi nâng áp đểtải điện đi xa thì cuối đường dây lại phải hạ áp xuống 3 đến 6 kV, và thấp nhất là 380 V đểcấp cho các hộ sử dụng điện Do vậy máy biến áp phải làm nhiệm vụ nâng và giảm điện áp.Máy biến áp hiện đại thường có hiệu suất cao ( đến 99% và hơn), tuy nhiên tổn hao chung chocác trạm biến áp vào khoảng 4-6% điện năng hàng năm của các trạm điện sản ra

Hình 1-2: Các bộ phận của máy biến áp ba pha

1- Thùng dầu; 2- Hệ thống bánh xe lăn; 3- Sứ cao áp; 4- Ống tản nhiệt; 5- Thùng giản

dầu; 6- Quạt gió; 8- Van; 9- Sứ hạ áp

Cấu tạo của máy biến áp: Để nâng cao mức cách điện và cải thiện khả năng làm nguội, lõithép từ và các cuộn dây máy biến áp được đặt ngập trong thùng dầu máy biến áp 1 Bên trong

thùng dầu còn bố trí thùng giản dầu 5 thông với thùng 1 qua ống dẫn, để giản dầu khi nhiệt độdầu tăng khỏi nổ Van 8 có tác dụng phụt dầu sự cố do nhiệt độ làm giảm thể tích dầu quámức Các đầu dây từ phòng phân phối máy phát dẫn đến sứ cách điện hạ áp 9 và dây ra điệnáp cao qua cao áp 3 nối với dây tải về trạm phân phối cao áp Để giảm nhiệt độ dầu trongthùng 1 xung quanh thùng có lắp các đường ống tản nhiệt 4 và tăng cường hạ nhiệt bằng cácquạt gió 6 Bên dưới thùng 1 có hệ thống bánh xe lăn có thể là 2000, 2500, 3000 mm Để đổihướng của bánh xe ta dùng kích nâng thùng 1 lên và quay bánh theo hướng mới.

Khả năng vượt tải tạm thời của máy biến áp trong vài giờ có thể đạt 30 – 40%, còn vượt tảilâu dài có thể từ 5- 10% Lượng dầu sơ bộ tính cho cứ 1 kVA là 1 kg

1.2 Nguyên lý hoạt động của nhà máy thủy điện nói chung:

Nhà máy thuỷ điện dùng năng lượng dòng chảy của sông suối để sản xuất điện năng.Côngsuất của nhà máy thuỷ điện phụ thuộc vào lưu lượng nước Q( m3/s ) và chiều cao hiệu dụngcủa cột nước H( m ) của dòng nước tại nơi đặt nhà máy

Thuỷ điện được xây dựng bằng cách tận dụng độ dốc tự nhiên của sông ở đây, công trình dẫnnước không đi theo sông mà tắt ngang Thuỷ điện như thế gọi là thuỷ điện kiểu ống dẫn Đầuđoạn sông đặt công trình lấy nước 1, rồi từ đó qua ống dẫn 2 đi vào bể áp lực 3 Đập 7 làmdâng nước, tạo dòng nước mạnh đi vào ống dẫn nước Ống dẫn 2 có độ nghiêng không đáng

kể so với độ nghiêng tự nhiên của đoạn sông AB Ống dẫn áp lực 4 đi vào tua bin trong gianmáy 5 rồi trở về sông B qua kênh tháo nước 6

Các công trình của nhà máy thuỷ điện :

 Đập ngăn + hạ tầng cơ sở ( chiếm 60% tổng kinh phí )

 Hồ chứa nước : để giữ nước, thuỷ lợi, dịch vụ du lịch

 Cửa nhận nước : ngăn rác, nhận nước vào tua bin

 Thoát nước ( sau tua bin )

 Hạ lưu : chống lở, vỡ 2 bờ hạ lưu

 Gian máy : tua bin + máy phát : sản xuất điện năng

 Trạm phân phối điện :nhận điện từ gian máy và cung cấp điện cho hệthống điện

 Các công trình khác

Động cơ sơ cấp dùng để quay các máy phát điện trong nhà máy thủy điện là các tuabin thủylực, trong đó động năng và thế năng của nước được biến đổi thành cơ năng để làm quay máyphát điện Công suất trên trục tuabin phụ thuộc vào lưu lượng nước chảy qua tuabin và chiềucao cột nước hiệu dụng và được xác định bởi biểu thức:

Ptb = 1000×Q×H×ỗd×ỗtuabin(kGm/s)

Trong đó:

Q : Lưu lượng nước chảy qua tuabin (m3/s)

H : Chiều cao cột nước hiệu dụng (m)

ỗd : Hiệu suất của các thiết bị dẫn nước có tính đến tổn thất cột nước trong chúng, như cácống dẫn nước vào và ra khỏi tuabin

ỗtuabin : Hiệu suất của tuabin thủy lực (với tuabin thủy lực công suất trung binh và lớn,

ỗtuabin = 0,88 đến 0,94)

Biết rằng 1 kW = 102 kGm/s, nên ta có công suất điện ở đầu cực máy phát bằng :

PF = 102

TBP

Với ỗF : Hiệu suất của máy phát thủy điện ( 0,95-0,98 )

ỗ = ỗd* ỗtua bin* ỗF : Hiệu suất của nhà máy thuỷ điện (0,85-0,86 )

8 6 8

5 7

Hình 1-3: Sơ đồ của nhà máy thủy điện kiểu đập

Từ (1-2) thấy rằng , công suất của nhà máy TĐ được xác định bởi lưu lượng nước Q và chiềucao cột nước hiệu dụng H , Để xây dựng các nhà máy TĐ công suất lớn , cần tạo ra Q và Hlớn bằng cách xây dựng các đập ngăn nước và các hồ chứa có dung tích lớn.(hình 1-3)

Mức nước của hồ chứa trước đập 3 gọi là mực nước thượng lưu 1 và mức nước phía dưới đậpgọi là mực nước hạ lưu 2 Độ chênh giữa mực nước thượng lưu và mực nước hạ lưu gọi làchiều cao mực nước hiệu dụng H H càng lớn thì nhà máy có công suất càng cao Hồ chứa vềphía thượng lưu phục vụ cho việc tích nước , điều tiết dòng chảy khi phát điện Cùng với việctăng chiều cao của đập , thể tích hồ chứa sẽ tăng lên , tăng công suất của nhà máy Song việctạo ra các hồ chứa lớn có liên quan đến nhiều vấn đề kinh tế ,xã hội khá phức tạp như việc didời dân , dâng nước làm ngập vùng rộng lớn , phải xây dựng nhiều đập, giao thông vận tải…Nhà máy TĐ được chia thành hai loại chính : nhà máy TĐ kiểu đập và nhà máy TĐ kiểu kênhdẫn

Sơ đồ nhà máy TĐ kiểu đập được cho ở hình 1-1 và mặt cắt gian máy cho trên hình 1-2 Cácnhà máy TĐ loại này thường được xây dựng trên các sông có độ dốc không lớn Để tạo cộtnước cần thiết , người ta xây dựng đập nhăn giữa dòng sông 3 , gian máy được đặt sau đập nước được dẫn vào tua bin 6 (h 1-1) qua ống dẫn đầu vào 7 và xả xuống hạ lưu qua ống dẫn

8 để phục vụ cho giao thông vận tảI , người ta xây dựng âu thuyền 9 cùng các kênh dẫn10,11

Trên hình 1-2 vẽ mặt cắt ngang của nhà máy thuỷ điện kiểu đập Gian máy 12 đặt phía sauđập 3, về phía hạ lưu 2 Nước từ thượng lưu 1 theo ống dẫn 4 vào buồng xoắn 8 để được phânphối vào cánh tua bin 9 (ở đây xảy ra quá trình biến đổi năng lượng nước thành năng lượng cơlàm quay tua bin) Nước từ tua bin chảy xuống hạ lưu qua ống thoát 10 (ống xả)

Buồng xoắn 8 có tiết diện ngang thay đổi để đảm bảo nước phân phối đều vào cánh tua bin.Trục đứng của tua bin được nối với trục đứng của máy phát 11

Máy phát được đặt trong gian máy Do các tua bin thuỷ lực có tốc độ quay chậm , nên cácmáy phát thuỷ điện chế tạo theo kiểu cực lồi, nhiều cực.

Năng lượng điện do máy phát phát ra được đưa vào thiết bị trong nhà ở điện áp máy phát vàtừ đây được tiếp tục đưa lên máy biến áp 14, theo dây dẫn trên không 15, năng lượng điệnđược đưa tới phụ tải ở xa hoặc hệ thống Dây cáp 16 là dây chống sét

Các công trình của nhà máy thuỷ điện :

- Đập ngăn + hạ tầng cơ sở ( chiếm 60% tổng kinh phí )

- Hồ chứa nước : để giữ nước, thuỷ lợi, dịch vụ du lịch

- Cửa nhận nước : ngăn rác, nhận nước vào tua bin

- ống dẫn lực

- Thoát nước ( sau tua bin )

- Hạ lưu : chống lở, vỡ 2 bờ hạ lưu

- Gian máy : tua bin + máy phát : sản xuất điện năng

- Trạm phân phối điện :nhận điện từ gian máy và cung cấp điện cho hệ thống điện

- Các công trình khác

1.3 Vai trò của nhà máy thủy điện:

Nhà máy thủy điện làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng của dòng nước thành điện năng Nhàmáy thủy điện đóng một vai trò quan trọng đối với nền kinh tế quốc dân Nhiệm vụ của hồchứa nước trong công trình thủy điện là:

đồng bằng sông Hồng khi xảy ra các trận lũ lớn như năm 1945 và năm 1971, giữ mựcnước ổn định không vượt quá cao

 Khai thác sản lượng điện và giảm giá thành bán điện: Khai thác năng lượng dòng chảyvà công suất đặt thiết bị nhằm phục vụ cho đời sống xã hội Mặt khác, đảm bảo khôngbị gián đoạn hoặc gây biến động lớn cho cơ cấu nguồn của hệ thống khi gặp năm ítnước

 Với năm nước trung bình khai thác sản lượng điện là 8,16 tỷ kWh

 Với năm nhiều nước (P < 25%) có thể đạt 10,2 tỷ kWh

 Với năm ít nước (P > 75%) có thể đạt 5,7 tỷ kWh.

 Cấp nước cho nông nghiệp,công nghiệp và dân sinh: Đảm bảo lượng nước ngày đêmtrung bình không nhỏ hơn 680 m3/s cho phía hạ du để phục vụ yêu cầu nông nghiệp vàđời sống

 Phát triển nuôi trồng thủy sản; giao thông đường thủy: Tạo đường vận tải thuỷ dọc hồchứa và đảm bảo lưu lượng cho phía hạ du để phục vụ cho giao thông không nhỏ hơn

550 m3/s

 Góp phần mở rộng du lịch sinh thái, Thúc đẩy sự phát triển của các khu vực KT-XHchậm phát triển

 Ngoài ra nhà máy thủy điện còn có một số nhiệm vụ sau:

 Giúp giữ ổn định tấn số 50 Hz của hệ thống điện

 Đóng vai trò như máy bù đồng bộ,điều chỉnh điện áp khi cao điểm vàthấp điểm, tăng điện áp đầu cực máy phát…

 Tăng giới hạn sụp đổ điện áp của hệ thống khi quá tải

PHẦN 2:

TÌM HIỂU THỰC TẾ TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH

2.1 Giới thiệu chung về nhà máy thủy điện Hòa Bình:

Công trình thuỷ điện Hoà Bình được khởi công xây dựng từ năm 1979 và khánh thành vàonăm1994 Công trình này là niềm tự hào của đội ngũ cán bộ, công nhân các ngành xây dựng,thuỷ lợi, năng lượng đánh dấu sự trưởng thành của đội ngũ cán bộ, công nhân Việt Nam.Công trình thuỷ điện Hoà Bình là công trình thế kỷ nó thể hiện tình hữu nghị, hợp tác toàndiện giữa Việt Nam và Liên Xô Nói đến nhà máy Thủy điện thì nhà máy Thủy điện HòaBình là nhà máy được kể đến hàng đầu Nhà máy Thủy điện Hòa Bình được xây dựng tại hồHòa Bình, tỉnh Hòa Bình trên dòng sông Đà thuộc miền Bắc Việt Nam Cho đến nay đây làcông trình thủy điện lớn nhất Việt Nam

Ngày 06-11-1979: Khởi công xây dựng công trình thuỷ điện Hoà Bình

Ngày 31-12-1988: Tổ máy số 1 hoà lưới điện quốc gia

Ngày 04-04-1994: Tổ máy số cuối cùng hoà lưới điện quốc gia

Ngày 20-12-1994: Khánh thành nhà máy thuỷ điện Hoà Bình

Ngày 27-05-1994: Trạm 500KV đầu nguồn Hoà Bình đi vào vận hành chính thức cung cấpđiện cho miền Trung và miền Nam

Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình có công suất tổng là 1920MW, việc sản xuất điên năng nhờ 8 tổmáy phát (dùng máy phát đồng bộ ba pha trục đứng ) được đặt trong gian máy 8 tổ máy mỗi

tổ máy có công suất 240 MW Sản lượng điện hàng năm là 8,16 tỷ KWh điện

Sau nhiều năm xây dựng các tổ máy (8 tổ máy) lần lượt hòa lưới điện quốc gia:

- Tổ mảy 1: ngày 31/12/1988

- Tổ máy 2: ngày 04/11/1989

- Tổ máy 3: ngày 27/03/1991

Các máy phát đồng bộ phát điện lên thanh cái nhờ việc biến đổi thuỷ năng thành cơ năng vàhệ thống kích từ một chiều (108 bình ắc quy) Thanh cái có mức điện áp là15,75kV, lượngđiện sản xuất ra được phân làm hai luồng phân phối: Phân phối ngoài trời và phân phối tronggian máy để tự dùng.

Phân phối ngoài trời gồm hai trạm 220kV và 500kV được truyền tải lên lưới điện quốc gia

Do nhà máy có tỷ trọng lớn, khả năng thích ứng trong mọi sự thay đổi của phụ tải về côngsuất hữu công cũng như về điện áp Hệ thống điều khiển nhóm về tổ máy theo công suất hữucông (AXPMA) và điện áp (AXPH) của nhà máy đảm bảo cho nhà máy làm việc tốt nhiệm vụđiều tần của hệ thống

Cổng chào Nhà máy Thủy điện Hòa Bình

Việc hoàn thành xây dựng và đưa vào vận hành công trình Thủy điện Hòa Bình đánh dấu mộtbước phát triển mới của ngành năng lượng và sự nghiệp Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đấtnước

Nhà máy Thủy điện Hòa Bình có chức năng tổng hợp 4 nhiệm vụ:

- Chống lũ: Sông Đà là 1 trong 3 phụ lưu chính chiếm 55% lượng nước Công trình Thủyđiện Hòa Bình đã góp phần quan trọng trong việc phòng chống lũ lụt cho vùng đồng bằngchâu thổ Sông Hồng Nhờ có thủy điện Hòa Bình mà khả năng điều tiết nước chống hạn,chống lũ sông Đà được nâng lên làm giảm bớt sức tàn phá của thiên tai, tiết kiệm nhân tài vậtlực đối phó với lũ và hạ lưu sông Đà

- Phát điện: Nhà máy Thủy điện Hòa Bình là nguồn cung cấp điện chủ lực của toàn bộ hệthống điện Việt Nam Năm 1994 cùng với việc khánh thành nhà máy và tiến hành xây dựngđường dây 500 KV Bắc – Nam từ Hòa Bình đến trạm Phú Lâm (Thành phố Hồ Chí Minh) đã

hình thành nên một mạng lưới điện quốc gia Công trình này góp phần đắc lực cho việc cungcấp điện cho khu vực miền Trung và miền Nam Việt Nam

- Tưới tiêu: Về mùa khô, nhà máy phát điện xả nước xuống hạ lưu đảm bảo cho các trạmbơn làm việc cấp đủ nước phục vụ gieo cấy kịp thời Ngoài việc tăng lưu lượng nước về mùakiệt cho hạ lưu, Thủy điện Hòa Bình còn góp phần đẩy mặn ra xa các cửa sông nên tăngcường được diện tích trồng trọt cho người dân

- Đảm bảo giao thông thủy: Nhờ có công trình này mà tuyến giao thông thủy Hà Nội –Việt Trì – Hòa Bình – Sơn La trên 300 km được cải thiện đáng kể Tàu vài ngàn tấn trungchuyển hàng hóa qua đập Sông Đà có thể nối liền mạch máu giao thông thủy giữa đồng bằngSông Hồng với vùng đất bao la của Tây Bắc

2.1.1 Các đặc trưng chung về nhà máy thủy điện:

Bắt nguồn từ tỉnh Vân Nam (Trung Quốc), sông Đà có chiều dài 980 km (phía Trung Quốcdài 438 km, phía Việt Nam dài 542 km) ở Việt Nam, sông Đà chảy qua địa phận các tỉnh LaiChâu, Điện Biên, Sơn La, Hoà Bình, Phú Thọ, đến Sơn Tây (Hà Tây), nhập với sông Thao vàsông Lô thành sông Hồng Lượng nước trung bình nhiều năm của sông Đà chiếm 47%, riêngmùa lũ chiếm 55% lượng nước của sông Hồng Vì thế, trị thuỷ sông Đà là bước quan trọngtrong trị thuỷ sông Hồng Với sự chênh lệch về độ cao 332 m, sông Đà có tiềm năng lớn vềnguồn điện năng

Ngày 29-5-1971, Bộ Chính trị đã ra nghị quyết về xây dựng công trình thuỷ điện Hoà Bình,trong đó chỉ rõ: "Với tác dụng phòng chống lũ lụt, công trình đảm bảo một phần quan trọng

an toàn cho nhân dân, đồng thời tạo ra những khả năng lớn cho phát triển kinh tế quốc dân.Đây là công trình xây dựng cơ bản lớn nhất của miền Bắc, có vị trí ưu tiên số 1"

Với tinh thần "Tất cả vì dòng điện ngày mai của Tổ quốc", nhân dân các dân tộc Hoà Bình vàSơn La đã tự nguyện di chuyển nhà cửa, rời bỏ đất đai để dành đất xây dựng công trình Thuỷđiện Hoà Bình đã trở thành "công trình thế kỷ XX", là thành quả của trí tuệ, nghị lực và quyếttâm của Đảng, Nhà nước và nhân dân Việt Nam; biểu tượng của tình hữu nghị và hợp tác ViệtNam - Liên Xô (nay là Liên bang Nga)

Hồ chứa nước thuỷ điện Hoà Bình có dung tích 9,45 tỷ m3, trong đó dung tích chống lũ 5,6 tỷm3, dung tích hữu ích để phát điện 5,65 tỷ m3 Mực nước dâng bình thường của hồ chứa là

117 m, mực nước chết là 80 m; công trình có khả năng thoát lũ với tần suất 0,01% là 37.800m3/s; lắp đặt 8 tổ máy phát điện có công suất 240 MW, tổng công suất 1.920 MW, sản lượngđiện bình quân 8,16 tỷ kWh/năm

2.1.2 Những thông số về kỹ thuật, các thiết bị và hệ thống của nhà máy:

2.1.2.1 Các thông số về hồ chứa và đập:

Sông Đà bắt nguồn từ Trung Quốc ở độ cao 1500m, có chiều dài 980km Với diện tích lưu

khoảng 50% của sông Hồng Về khí hậu thì nhiệt độ tmax=42oC, tmin=1,9oC, ttb=23oC Số ngàymưa trung bình trong năm là 154 ngày với lượng mưa trung bình năm là 1960mm, lượng mưalớn nhất trong 1 ngày đêm là 224mm Dòng chảy trung bình hàng năm là 57,4.109m3

102m 120m

220kV500kV

Thượng lưu

ống dẫn

 Các thông số của đập

 Các thông số về hồ chứa

* Dài 230km

* Rộng trung bình 0,8km

* Sâu trung bình 0,05km

* Tổng dung tích hồ 9,45.109m3

* Dung tích có ích 5,65.109m3

* Dung tíchchống lũ 6 109m.3

* Chiều cao lớn nhất Hmax = 117m (dung tích chứa > 1010 m3)

* Mực nước dâng bình thường 115m

* Mực nước chết của hồ 80m

* Mực nước nhỏ nhất của hồ 75m

* Mực nước gia cường 120m

* Mực nước cho phép dâng lên 117m

* Diện tích mặt thoáng ở mực nước bình thường 115m là 108km2

* Công suất của 8 tổ máy là 8x240 = 1920MW

* Sản lượng điện trung bình là 8,4.109kwh/năm

Cát +sỏi (ổn định)

Vỏ chịu lực

Mặt cắt A_A của đập

123mLõi đ/s không thấm

* Độ cao thi công của đập 128m

* Cao độ mặt đập 123m

* Rộng mặt đập trung bình 20m

* Dài theo mặt đập 740m

* Dài chân đập 640m

* Khối lượng đất dá  22.000.000 m3

2.1.2.2 Thông số của công trình xả nước vận hành:

Vào mùa lũ, lưu lượng nước chảy vào hồ lớn, để đảm bảo tình an toàn cho công trình phảitiến hành xả nước hồ qua hệ thống cửa xả

Công trình này là 1 đập bê tông cao 70m và rộng 106m, được chia làm 2 tầng, tầng dưới là 12tầng xả đáy với kích thước 6x10m với tổng lưu lượng xả là 21000m3/s tầng trên là 6 cửa xảmặt kích thước 15x15m với tổng lưu lượng xả là 14400m3/s

2.1.2.3 Thông số của công trình dẫn nước:

 Các thông số:

Đường kính trong xi lanh 450mm

Đường kính cần xi lanh thuỷ lực 220mm

Lực nâng cách phai 300.103kg

Lực giữ cách phai 250.103kg

áp lực làm việc của dầu trong xi lanh khi nâng 261kG/cm3

Hành trình đầy đủ của píttông 11,5m

Hành trình công tác của píttông 11,15m

Tốc độ chuyển động của xi lanh

+Khi nâng 0,37m/phút

+Khi hạ 2,23m/phút

Thời gian nâng một cách phai 30’

Thời gian hạ một cách phai 5’

Loại dầu sử dụng T22 hoặc T30

Thể tích toàn bộ xi lanh 13m3

động cơ điện điều khiển có công suất 22kW, với tốc độ quay 1470vòng/phút Đặc tính kỹthuật của các cửa van sửa chữa sự cố gồm chiều cao 10m, chiều ngang 4m, tải trọng chính lêncửa van là 2303.103kg, lực nâng tính toán 290.103kg, trọng lượng 1 cửa van là 92261kG.Nước được vào tour-bin bằng 8 ống dẫn áp lực tới các tổ máy, và thoát ra bằng các óng dẫnáp lực nước ra

Gian máy là nơi đặt 8 tổ máy, nó được xây dựng ngầm trong lòng núi đá.Gian máy có chiềucao 50,5m; rộng 19,5m; dài 240m Các buồng đặt các thiết bị điện và phòng điều khiển trungtâm được nối với gian máy, song song với gian máy là các gian máy biến thế(MBT) gồm 24MBT 1 pha công suất 105MVA ghép lại thành 8 khối MBT 3 pha

2.1.2.5 Các thiết bị chính:

 Tuabin :

Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình có máy phát kiểu trục đứng ở đây tua-bin trục đứng kiểu 115/810/B567,2

PO-Các thông số:

Đường kính bánh xe công tác 567,2cm

Cột nước tính toán 88m

Cột nước làm việc cao nhất là 109m

Cột nước làm việc thấp nhất là 65m

Lưu lượng nước qua tuabin ở công suất định mức và cột nước tính toán là:

Q = 301,5m3/sec

Tốc độ quay định mức là 125vòng/phút

Tốc độ quay lồng tốc 240vòng/phút

Hiệu suất tối đa ở cột áp định mức  = 95%

Trọng tải tính toán tối đa trên ổ đỡ 16,1 tấn

 Cấu tạo các hoạt động của tuabin:

Sator tuabin

Có nhiệm vụ nhận và truyền tải trong nhà máy, của bê tông trên nó, lực cùa áp lực nước tácdụng của tuabin gồm có đai trên và đai dưới cấu tạo từ 4 vành hình quạt và hình này được nốivới nhau bằng 18 cột stato bằng thép tấm, 5 trụ ở vành đầu vào buồng xoắn được làm bẳngthép rèn Các trúc stato ngoài mục đích chịu lực nó còn nhiệm vụ hướng dòng vào cách hướngđộng sao cho về mặt thủy năng là có lợi nhất

Buồng xoắn

Bánh xe công tác là bộ phận chính của tuabin làm nhiệm vụ biến đổi năng lương của dòngchảy thành cơ năng quay máy phát điện Bánh xe công tác bao gồm vành trên và vành dưới và

16 cánh chúng được hàn với nhau bằng phương pháp điện Ở phía dưới cửa tuabin có bắt nắp

rẽ dòng, nắp này tạo nên sự thay đổi của dòng chảy từ hướng tâm chuyến sang hướng trụcmột cách êm dịu

Ngăn kéo sự cố

Ngăn kéo sự cố được sử dụng để đóng cánh hứng nước trong trường hợp bộ điều tốc bị hỏngtừ ngăn kéo có đường ống phụ nối thông đường ống áp lực tới bình

MHY Khi tốc độ quay của roto tổ máy tăng cao thì role tần số quay sẽ đưa tín hiệu đi khởiđộng ngăn kéo sự cố có dẫn động điện từ Khi ngăn kéo tác động sẽ nối thông khoan đóng vớisecvomoto cánh hứng với đường áp lực để đi đóng cánh hứng

 Bộ điều tốc thuỷ lực :

Bộ điều tốc thuỷ lực dùng để điều khiển tour-bin, nó là bộ điều tốc thuỷ lực kiểu 11B cùng thiết bị dầu áp lực MHY-12,5/I-40-12,5-2HBT Điều tốc có tác dụng điều chỉnh tầnsố quay và điều khiển tour-bin thuỷ lực hướng tâm, hướng trục ở các chế độ khác nhau,đồngthời dùng để điều chỉnh riêng và điều chỉnh theo nhóm công suất hữu công của tổ máy Cònthiết bị dầu áp lực dùng để cung cấp dầu T-30-OCT9972-74 hoặc dầu tương đương có áplực cho hệ thống điều chỉnh thuỷ lực của tour-bin thuỷ lực

P21-150-Các số liệu kỹ thuật :

Đường kính quy ước của ngăn kéo chính 150mm

Áp lực làm việc của dầu trong hệ thóng đIều chỉnh 40kG/cm3

Nhiệt độ dầu của hệ thống điều chỉnh +10  +50 0C

Trọng lượng tủ điều tốc 1610kG

 Máy phát đồng bộ 3 pha :

Máy phát đồng bộ dùng trong nhà máy thuỷ điện Hoà Bình là máy kiểu trục đứng, có statođấu hình Y, dây quấn hình sóng 2 lớp, có 3 đầu dây trung tính và 3 đầu dây chính, Z = 576, sốrãnh cho 1 cực và 1 pha g = 4, có 4 nhánh song song từng nhánh a = 4, bước quấn 1-15-25

Công suất biểu kiến Sđm = 266,7MVA

Điện áp stator định mức Uđm = 15,75kV

Dòng stator định mức Iđm = 9780A

Dòng kích thích định mức Ikđm = 1710A

Tốc độ quay định mức nđm = 125vòng/phút

Tốc độ quay lồng tốc nl = 240vòng/phút

Điện áp rôto phụ tải định mức U = 430V

Cosđm 0,9

Khối lượng lắp ráp rôto là 610.103kg

Khối lượng toàn bộ máy phát là 1210.103kg

 Máy biến áp :

Thuỷ điện Hoà Bình có hai trạm điện: trạm 220kV và trạm 500kV

Máy biến áp (m.b.a) dùng trong nhà máy này là loại m.b.a 1 pha 2 cuộn dây kiểu 105000/220-85TB3 đầu nối 3 pha và lắp đật vào khố máy phát Các thông số của m.b.a:

Công suất định mức của m.b.a Sđm = 105MVA

Công suất định mức của nhóm 3 pha Snđm = 315MVA

Điện áp định mức phía cao áp

2423

cdm

kV Điện áp định mức phía hạ áp Uhđm = 15,75kV

Dòng điện định mức phía cao áp Icđm = 751,5A

Dòng điện định mức phía hạ áp Ihđm = 6666A

Các m.b.a khối có hệ thống làm mát dầu, nước kiểu R (tuần hoàn cưỡng bức dầu và nước),dầu nóng của m.b.a từ lớp trên đi vào đầu hút của bơm rồi qua van 1 chiều đi vào bộ làm mátdầu, ở đây dầu bao quanh các dàn ống(trong đó có nước tuần hoàn) và được làm nguội đi qualưới lọc vào tầng hầm dưới của m.b.a, một phần dầu đi qua bô lọc hút ẩm thường xuyên ởtrạng thái làm việc Nhóm m.b.a 3 pha có 4 bộ làm mát dầu, mỗi pha có 1 bộ làm mát làmviệc và 1 bộ dự phòng chung cho cả 3 pha, sơ đồ cho phép thay thế bộ làm mát làm việc củabất kỳ pha nào bằng bộ làm mát dự phòng, mỗi bộ làm mát làm việc có 2 bơm dầu, một bơmlàm việc và một bơm dự phòng

Để chuyển công suất từ các máy biến thế chính ở gian biến thế ngầm của nhà máy đến trạmchuyển tiếp người ta dùng dầu áp lực MBDTK-1x625/220 có tiết diện lõi cáp là 625mm2, điệnáp 220kV, 3 sợi của 3 pha đều đặt trong ống thép đường kính 219mm, dầu nạp vào ống đãđược khử khí loạI R-5A với áp lực từ 1116kG/cm2 Thiết bị áp lực bổ xung dầu áp lực(AY) dùng để duy trì áp lực dầu trong các đường cáp dầu áp lực trong các giới hạn quyđịnh, thiết bị này được lắp đặt ở độ cao 31m trong nhà hành chính sản xuất AK và AY2được đặt trong các buồng riêng biệt nhau, cả hai tổ máy bơm đều được nối lên hệ thống gópchung 2 phân đoạn, các đường ống dẫn dầu cho các đường ống dẫn cáp cũng được đấu nối với