ĐỒ án THỦY điện 2

+ Chọn phơng thức khai thác thuỷ năng cho TTĐ Qua nghiên cứu các tài liệu thuỷ văn, điều kiện địa chất địa hình thông qua bình đồ tổng thể và các tài liệu về điều kiện dân sinh kinh tế c

Tính toán thuỷ năng là nhằm xác định các thông số cơ bản của hồ chứa và trạm thuỷ điện nh:

+ Mựcnớc chết (MNC)

+ Dung tích hữu ích của hồ chứa (Vhi)

+ Công suất bảo đảm (Nbđ)

+ Công suất lắp máy (Nlm)

+ Điện lợng bình quân nhiều năm (Enn)

+ Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (hNlm)

Việc chọn phơng thức khai thác thuỷ năng phải dựa vào điều kiện cụ thể của từng công trình nh: điều kiện thiên nhiên, điều kiện địa chất, điều kiện thuỷ văn, bản đồ địa hình và tình hình kinh tế xã hội để lựa chọn.

+ Các sơ đồ khai thác chủ yếu

1 Sơ đồ khai thác kiểu đập

2 Sơ đồ khai thác kiểu đờng dẫn

3.Sơ đồ khai thác kiểu hỗn hợp

+ Chọn phơng thức khai thác thuỷ năng cho TTĐ

Qua nghiên cứu các tài liệu thuỷ văn, điều kiện địa chất địa hình thông qua bình đồ tổng thể và các tài liệu về điều kiện dân sinh kinh tế của khu vực em nhân thấy rằng

-Tại tuyến công trình đã chọn trên bình đồ có hệ thống đờng đồng mức mau, lòng sông thu hẹp, hai bên bờ sông có địa hình đối xứng , điều kiện địa chất ổn

định và tơng đối tốt , phía thợng lu dân c sinh sống ít , tài nguyên thiên nhiên ngheo nàm rất thuận lợi cho việc xây dựng đập dâng nớc tạo hồ chứa ở thợng lu, vừa có khả năng tập trung đợc cột nớc, lại vừa có khả năng điều tiết lu lợng, làm tăng khả năng phát điện trong mùa kiệt, đồng thời có thể phục vụ lợi dụng tổng hợp nh cắt lũ, chống hạn, cung cấp nớc tới, giao thông vận tải thuỷ, nuôi cá cho phía hạ lu Đồng thời tại vị trí này khi xây dựng đập thì khối lợng đào đắp ít , thời gian thi công nhanh , tính ổn định của đập cao , tổn thất do thấm qua vai đập ít … dẫn tới vốn đầu t xây dựng công trình giảm

Dựa vào nhận xét trên em chọn phơng thức khai thác thuỷ năng cho TTĐ là phơng thức khai thác kiểu đập kiểu đập

+Ưu điểm của ph ơng thức khai thác kiểu đập :

* phơng thức khai thác kiểu đập tạo thành hồ điều tiết phía trớc đập , nên hồ càng lớn thì việc điều tiết càng thuận lợi ,đáp ứng yêu cầu lợi dụng tổng hợp của các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp

-Phát điện cho trạm thuỷ điện để đáp ứng nhu cầu của phụ tải mà trạm thuỷ

điện đảm nhận

-Phòng lũ chống hạn cho hạ lu trong mùa nhiều nớc

-cấp nớc chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt nớc

Cung cấp nớc cho nông nghiệp , công nghiệp , nuôI trồng thuỷ sản ,dân sinh kinh tế của đất nớc

+Nh ợc điểm của ph ơng thức khai thác kiểu đập :

- Phơng thức khai thác kiểu đậ gây ngập lụt lớn cho vùng thợng lu đập , đập càng cao hồ chứa càng lớn gây ngập lụt càng nhiều ,khối lợng đào đắp lớn , mất đất canh tác , ngập lụt di tích văn hoá nếu có , chôn vùi tài nguyên thiên nhiên , di dân tái định c lớn

-Vốn đầu t xây dựng công trình lớn , thời gian xây dựng công trình kéo dài +ứng dụng của trạm thuỷ điện khai thác kiểu đ ờng dẫn

- Khi tiến hành xây dựng trạm thuỷ điện khai thác kiểu đập thì cần tính toán

về mặt kinh tế và kỷ thuật và xét đến các điều kiệt phát triển của đất nơc sau khi công trình đợc xây dựng và đa vào sử dụng

-Phơng thức khai thác kiểu đập đợc áp dụng ở những nơi có điều kiện địa hình địa chất thích hợp , sơ đồ khai thác kiểu đập thờng thích hợp với những vùng trung lu của con sông nao đó , sao cho vốn đầu t là nhỏ nhât ngập lụt không lớn lắm 1.3 Cấp thiết kế công trình :

I Khái niêm :

Tuỳ thuộc vào quy mô, địa điểm xây dựng công trình , năng lực phục vụ ,mức độ ảnh hởng tích cực của công trình đến nền kinh tế xã hội ,an ninh quốc phòng cũng nh… tác động tiêu cực của công trình đến tài nguyên môi trờng ,tổn thất về ngời và tài sản khi xãy ra sự cố thì ng… ời ta chia ra các cấp thiết kế công trình khác nhau

3

Trong xây dựng nói chung và trong xây dựng công trình đầu mối (hay xây dựng công trình thuỷ lợi) nói riêng thì cấp thiết kế công trình thờng đợc chia thành

5 cấp khác nhau , từ cấp I, II đến cấp Vtheo sự giảm dần tầm quan trọng của công trình

II.Nguyên tắc chọn cấp thiết kế công trình :

Cấp thiết kế công trình đợc chọn theo TCXDVN285:2002 dựa trên các tiêu chuẩn sau đây

1)Theo năng lực phục vụ của công trình :

+Năng lực tới cho nông nghiệp của công trình đợc xây dựng

+Khả năng cung cấp điện lợng của trạm thuỷ điện

+Cấp nớc cha qua xử lý cho các ngành sản xuất khác

2)Theo đặc tính kỷ thuật của các hạng mục công trình :

+Điều kiện tự nhiên của vị trí xây dựng đập , đập đợc xây dựng trên nền đất hay đá

+Đập đợc xây dựng bằng bê tông , bê tông côt thép ,đập đất hay đập đá đổ +Chiều cao đập

+Dung tích hồ chứa

=> Từ những tiêu chuẩn trên có thể sơ bộ chọn cấp công trình nh sau

2.1 Theo khả năng cung cấp điện của trạm thuỷ điện :

Từ tài liệu thuỷ văn dòng chảy ,và quan hệ điạ hình đã cho ta có thể tính sơ

bộ công suất của trạm thuỷ điện nh sau : N =γ Qtb.Htb

Trong đó γ : trọng lợng riêng của nớc (γ =9,81KN/m3)

Qtb: lu lợng trung bình dòng chảy của năm trung bình nớc (Qtb= 342,592 m3/s)

Htb: cột nớc trung bình của trạm thuỷ điện

Với MNDBT =210m đã đợc xác định trớc thì Htb có thể đợc xác định ứng với mực nớc hạ lu khi lu lợng trung bình Qtb = 342,6 (m3/s) qua nhà máy dựa trên quan hệ (Qtđ ~ Zhl) =>Zhl = 120,7 m

+Để đam bảo an toàn và ổn định trong quá trình vận hành đối với đời sống dân sinh kinh tế của hạ lu và đối với nền kinh tế quốc dân thì vật liệu xây dựng

2.2.Theo dung tích hồ chứa: hồ có dung tích Vh > 1000.106m3 thì cấp thiết kế công trình là cấp I

1 Khái niệm và ý nghĩa của mức bảo đảm tính toán:

Đối với trạm thuỷ điện quá trình làm việc phụ thuộc vào lu lợng thiên nhiên.Nhng lu lợng thiên nhiên mỗi năm không giống nhau, có những năm nhiều nớc nhng cũng có những năm ít nớc , ngay cả trong các tháng của mỗi năm cũng rất khác nhau Trong điều kiện thuỷ văn thuận lợi, trạm thuỷ điện làm việc bình thờng đảm bảo phát điện cung cấp cho hộ dùng,nhng nếu gặp mùa rất kiệt nớc, l-

u lợng thiên nhiên quá nhỏ không đủ khả năng phát điện với công suất thiết kế Nếu gặp lũ quá lớn dung tích của hồ không đủ lớn để trữ nớc, cắt lũ cho hạ lu thì một phần lu lợng d thừa đó đợc xả xuống hạ lu trong khi trạm thuỷ điện vẫn làm

5

việc với lu lợng lớn nhất(nếu có thể) làm cho mực nớc hạ lu dâng lên rất cao dẫn tới cột nớc làm việc của trạm thuỷ điện sẽ thấp làm cho công suất của trạm thuỷ

điện giảm

Trong thực tế do điều kiện thuỷ văn không thuận lợi nên TTĐ không thể đảm bảo cung cấp điện bình thờng100% Khi nhà máy thủy điện làm việc không bình thờng thì việc cung cấp điện cho các hộ dùng điện hoặc việc đáp ứng nhu cầu cho các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp sẽ không bảo đảm theo yêu cầu

Do vậy để đặc trng cho mức độ an toàn cung cấp điện của TTĐ cũng nh nhu cầu dùng điện ngời ta dùng khái niệm ‘’Mức bảo đảm tính toán ’’ hay còn gọi

2 Nguyên lý lựa chọn mức bảo đảm tính toán Ptt:

-Mức bảo đảm tính toán là một thông số rất quan trọng của trạm thuỷ

điện ,nó nói lên mức độ an toàn cung cấp điện cũng nh cung cấp nớc tới và nhu cầu lợi dụng tổng hợp ở hạ lu , nó đợc dùng để xác định các thông số của TTĐ

nh : chọn ba năm điển hình, công suât bảo đảm , công suất lắp máy và dùng

để xác định vai trò , tầm quan trọng của TTĐ trong hệ thống

-Nếu chọn mức bảo đảm tính toán càng cao thì công suất bảo đảm của trạm thuỷ điện càng nhỏ, khi đó vào những năm kiệt nớc trạm thuỷ điện vẫn có khả năng cung cấp điện an toàn theo điều kiện thiết kế nhng công suât tất yếu của trạm lại giảm và nh vậy vào những năm nhiều nớc trạm thuỷ điện lại không thể tận dụng tối

những năm kiệt nớc trạm không bảo đảm an toàn cung cấp điện cho các hộ dùng

và do đó năng lực phục vụ của trạm nhỏ

-Mức bảo đảm tính toán chính là chỉ tiêu kinh tế quan trọng do đó cần phải chọn mức bảo đảm sao cho lợi ích kinh tế là lớn nhất

((((Hình 1: Đờng quan hệ giữa N và P%))))

=>Do vậy Ptt tốt nhất là tần suất làm cho tổng chi phí có xét đến thiệt hại của hệ thống là nhỏ nhất

Với cấp thiết kế công trình là cấp I mức bảo đảm tính toán của trạm thuỷ

Tuỳ thuộc vào quy mô cấp thiết kế công trình , mức bảo đảm tính toán và

điều kiện thuỷ văn ta có thể chọn năm tính toán thuỷ văn là khác nhau tơng ứng với mỗi công trình Việc chọn các năm thuỷ văn đặc trng một mặt làm giảm khối l-ợng tính toán và cân bằng công suất ,điện lợng của TTĐ trong hệ thống mặt khác chúng đợc dùng để xác định các thông số cơ bản của công trình và xác định điều kiện làm việc của TTĐ

Nếu tài liệu thuỷ văn đầy đủ thì có thể xác định các năm thuỷ văn đặc trng dựa trên việc vẻ đờng tần suất lu lợng của liệt năm sau đó chọn các năm thuỷ văn ứng với tần suất thiết kế ,tần suất của năm nhiều nớc và tần suất của năm trung bình nớc sau đó tiến hành thu phóng để chọn năm thuỷ văn tính toán và năm thuỷ văn đặc trng

7

Năm tính toán là năm nớc kiệt ứng với tần suất thiết kế mà ứng với năm này TTĐ vẫn bảo đảm phát với công suất thiết kế Do vậy năm thuỷ văn tính toán là năm đợc chọn để xác định công suất bảo đảm của trạm thuỷ điện và các thông số quan trọng khác

Năm trung bình nớc (P = 50%)và năm nhiều nớc(P = 10%) đợc dùng để xem xét tình hình lợi dụng năng lợng nớc trong điều kiện dòng chảy dồi dào hơn và từ

đó định ra chế độ làm việc thích hợp cho TTĐ , cũng từ những năm đặc trng này

là cơ sở để xây dựng biểu đồ điều phối hồ chứa cho TTĐ

Năm đặc biệt ít nớc đợc dùng để kiểm tra tình hình làm việc của TTĐ trong

điều kiện rất kiệt nớc , từ đó xem xét khả năng huy động công suất dự trữ của hệ thống điện lực để bù cho sự thiếu hụt cho trạm (nếu TTĐ làm việc trong hệ

thống ) hoặc định ra chế độ cung cấp điện hạn chế cho các hộ dùng điện trong mùa nứơc kiệt và để có biện pháp điều tiết hợp lý giữa lu lợng mùa kiệt và lu lợng mùa lũ

Đối với công trình trọng điểm khi xác định các thông số cơ bản ngời ta thờng dùng cả liệt năm thuỷ văn để tính toán mục đích là đảm bảo độ chính xác ,nhng nếu liệt năm thuỷ văn quá lớn thì việc tính toán rất phức tạp và dài khi đó có thể dùng một dãy năm đại biểu để tính toán ;

Nhng trong đồ án này do thời gian có hạn nên chọn ba năm thuỷ văn đặc trng

nh đợc giao

Năm thuỷ văn tính toán ứng với tần suất thiết kế Ptk = 90%

Năm trung bình nớc ứng với tần suất Ptb = 50%

Năm nhiều nớc ứng với tần suất Pml = 10%

Từ ba năm điển hình đã cho ta chọn đợc các tháng mùa lũ là các tháng từ tháng

6 tới hết tháng mời ,còn mùa kiệt bắt đầu từ tháng 11 tới hết tháng 5 của năm thuỷ văn

Chơng II

tính toán Thủy năng Xác định các thông số

của trạm thủy điện nậm cát

I Nội dung xác định các thông số của TTĐ

Mục đích của việc tính toán thuỷ năng là xác định đợc các thông số của trạm thuỷ điện;

Các thông số của trạm thuỷ điện nói lên quy mô,kích thớc củaTTĐ, năng lực phục vụ của công trình đối với các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp và quyết

+ Điện lợng bình quân nhiều năm :Enn

+số giờ lợi dụng công suất lắp máy :hNlm

+ Xác định các đặc trng cột nớc của nhà máy thuỷ điện

ổn định và thấm qua đập càng phức tạp kích thớc các công trình tăng lên, lợng tổn thất do thấm và bốc hơi lớn lớn

-Về mặt kinh tế: MNDBT tăng sẽ làm tăng vốn đầu t xây dựng công trình và chi phí vận hành hàng năm, nhng mức độ tăng nhanh dần vì khi MNDBT tăng khối lợng công trình chính cũng nh các công trình phụ tăng, diện tích ngập lụt lớn dẫn tới chi phí đền bù và di dân tái định c tăng , công tác xử lý nền móng phức tạp tốn kém, thời gian xây dựng công trình tăng …

-Về mặt phòng lũ cấp nớc cho hạ lu: MNDBT càng cao, dung tích của hồ càng lớn làm tăng khả năng cắt lũ của hồ chứa trong mùa lũ và cung cấp nớc chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt giảm biện pháp phòng lũ ,chống hạn ở phía hạ lu

-Về mặt phát điện: MNDBT càng cao thì cột nớc của trạm Thuỷ điện càng lớn, khả năng phát điện lớn, công suất và điện lợng tăng nhng mức độ giảm dần MND cao khả năng sử dụng nguồn nớc để phát điện tăng nhng độ tăng chậm dần vì lu lợng tổn thất tăng và địa hình thoãi dần nên dung tích tăng nhiều còn cột nớc tăng chậm

-Về mặt ngập lụt: MNDBT càng cao dung tích hồ chứa càng lớn , diện tích mặt hồ tăng, ngập lụt phía thợng lu càng lớn làm thay đổi điều kiện tự nhiên của vùng hồ nh: điều kiện địa chất ,điều kiện thuỷ văn dòng chảy , các vấn đề tài nguyên thiên nhiên , thiệt hại về kinh tế , làm thay đổi các tập tục văn hoá truyền thống của nhân dân vùng xây dựng công trình

Về mặt chất lợng nớc : MNDBT càng cao thì dung tích hồ càng lớn ,vân tốc dòng nớc trớc đập càng giảm nên hàm lợng bùn cát phù xa lơ lững sẽ đợc lắng

đọng xuống lòng hồ và nh vậy nớc để phát điện cũng nh cấp cho các ngành lợi dụng tổng hợp đạt chất lợng tốt hơn

-Từ những nhận xét trên ta cần tiến hành tính toán và chọn mực nớc dâng bình thờng sao cho hợp lý bảo đảm và thoả mãn hai điều kiện : điều kiện kinh tế

và điều kiện kỷ thuật

1.2.Xác định MNDBT

Để xác định MNDBT phải tính cho nhiều phơng án MNDBT khác nhau Tơng ứng với mỗi phơng án MNDBT cần xác định các thông số chủ yếu khác của trạm Thuỷ điện, dựa trên cơ sở so sánh kinh tế, kĩ thuật, phân tích các yếu tố ảnh hởng

khác của mỗi phơng án MNDBT, rồi lựa chọn ra phơng án tối u nhất trong các

ph-ơng án đa

Cao trình MNDBT phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh:

+ Điều kiện địa chất, địa hình tại tuyến xây dựng công trình

+ Điều kiện ngập chân các công trình: Đối với các công trình thuỷ điện trong

hệ thống bậc thang, khi MND tăng sẽ làm cho cột nớc trạm thuỷ điện trên giảm nhỏ, làm thay đổi các thông số cơ bản của trạm Thuỷ điện trong hệ thống

+Căn cứ vào lu lợng thiên nhiên trên tuyến sông xây dựng công trình

+ Căn cứ vào công suất bảo đảm của trạm Thuỷ điện và các thông số khác của trạm

Với mỗi phơng án, vốn đầu t xây dựng cơ bản KTĐi, chi phí hàng năm TĐ

∆C Đồng thời phải xác định trị số vốn đầu t và chi phí vận hành ở các hạng mục khác khi MNDBT tăng Đồng thời phải xác định đợc vốn đầu t và chi phí vận hành giảm ở các công trình thay thế

Để đánh giá lợi ích về mặt kinh tế do việc thay đổi MNDBT ngời ta thờng sử dụng các tiêu chuẩn nh : NPVmax , IRR, Cmin

Trong đồ án này em đợc giao phơng án MNDBT = 210m

11

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

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

hồ chứa Vhi

Dung tích hữu ích của hồ chứa là phần dung tích để trữ nớc cho trạm thuỷ

điện vào mùa lũ ,cấp nớc phát điện và chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt , dung tích hữu ích càng lớn thì khả năng điều tiết của hồ càng lớn và ngợc lại

Độ sâu công tác của hồ chứa cho ta chi phí tính toán năm của hệ thống nhỏ nhất đợc gọi là độ sâu công tác có lợi của hồ Độ sâu công tác có lợi của hồ quyết định khả năng sử dụng nguồn nớc và khả năng phát điện của nhà máy Thuỷ điện

Với MNDBT đã xác định thì độ sâu công tác (hct) hợp lý có ý nghĩa quyết định

về mặt kinh tế và kĩ thuật lớn

 Quan hệ giữa MNC và lợi ích

Khi độ sâu công tác lớn thì đồng nghĩa với việc MNC sẽ nhỏ và do đó dung tích hữu ích của hồ tăng lên ,dung tích hồ tăng lên sẽ làm tăng khả năng điều tiết cho trạm thuỷ điện

+tăng khả năng cắt lũ cho hạ lu trong mùa lũ và bảo đảm an toàn làm việc cho trạm thuỷ điện trong mùa nhiều nớc

+Cấp nớc chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt nớc bằng cách lấy nớc trữ từ dung tích hữu ích của hồ Vhi

+Tăng khả năng lợi dụng dòng nớc của các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp

nh :

Nuôi trồng thuỷ sản , cấp nớc sinh hoạt ,giao thông thuỷ , cấp nớc cho nông nghiệp, công nghiệp

Khi tăng độ sâu hct thì điện năng mùa kiệt giảm (Emk) do đó độ sâu công tác

có lợi nhất là độ sâu công tác làm cho giá trị kinh tế đạt cao nhất chi phí hiện tại

đạt giá trị nhỏ nhất và điện năng mùa kiệt đạt giá trị lớn nhất

Quan hệ giữa độ sâu công tác có lợi nhất và điện năng mùa kiệt đợc thể hiện qua sơ đồ dới đây (Vẽ Hình quan hệ giữa hct với điện năng)

Điện năng mùa kiệt đợc tính bởi công thức sau

Emk = T*Nmktb

Trong đó: T thời gian mùa kiệt

Nmktb là điện năng trung bình mùa kiệt

Điện năng trung bình mùa kiệt đựơc xác định bởi công thức

H của TTĐ nhỏ hơn độ tăng lu lợng∆Q đợc cấp từ dung tích Vhi hồ chứa nên lu ợng phát điện mùa kiệt tăng khi dung tích hữu ích của hồ chứa tăng làm cho điện năng mùa kiệt tăng , nhng khi tăng hct tới một gía trị nào đó thì điện năng mùa kiệt

l-đạt giá trị Emkmax nếu ca tiếp tục tăng hct thì điện năng mùa kiệt giảm xuống.Nguyên nhân là do khi tăng độ sâu công tác lớn thì độ giảm cột nớc trong mua kiệt nhanh hơn độ tăng lu lợng đợc cấp từ hồ chứa nên điện năng mùa kiệt giảm xuống Do vậy cần chọn độ sâu công tác sao cho điện năng mùa kiệt là lớn nhất

Trị số hct cho ta giá trị Emk max gọi là độ sâu công tác có lợi nhất hcto

Nếu lợng nớc thiên nhiên trong mùa kiệt càng lớn thì độ sâu công tác có lợi nhất trong hồ càng nhỏ

Tuy nhiên, nếu chỉ dựa vào điện lợng mùa kiệt để xác định độ sâu công tác

có lợi nhất thì cha hẳn đã hợp lý mà còn phải xem xét sự diễn biến của điện lợng năm Trong thời kỳ trữ nớc do mực nớc trong hồ thấp nên khả năng phát điện bị hạn chế Bởi vậy, khi tăng độ sâu công tác của hồ, điện lợng năm sẽ tăng không

đáng kể so với độ tăng của điện lợng mùa kiệt Vì vậy, trị số điện lợng năm lớn nhất sẽ xúât hiện khi hct nhỏ hơn so với hct cho Emk max

13

 Quan hệ giữa MNC và chi phí.

Khi tăng độ sâu công tác, dung tích hồ chứa sẽ tăng, khả năng điều tiết của

hồ chứa lớn , tăng khả năng phát điện trong mùa kiệt nhng vốn đầu t vào TTĐ sẽ tăng do cửa lấy nớc đặt sâu áp lực nớc lớn nên chiều dày của van lớn, đờng ống

áp lực dày nhng vốn đầu t cho phần này tăng không đáng kể mà vốn đầu t chủ yếu tăng dựa vào chiều cao đập Trong đồ án này với MNDBT đã xác định trớc nên vốn đầu t sẽ tăng nhng không lớn khi độ sâu công tác tăng ;

ctmax

vào TTĐ tăng là(∆KTĐ) nhng vốn đầu t vào nhà máy nhiệt điện lại giảm là(∆KNĐ)

và độ giảm vốn đầu t vào nhà máy nhiệt điện lớn hơn so với độ tăng vốn đầu t vào nhà máy thuỷ điện (∆KTĐ <∆KNĐ) dẫn đến chi phí hằng năm cho TTĐ tăng là (∆

CTĐ),chi phí hằng năm cho TNĐ giảm (∆CNĐ) > (∆CTĐ)

Do vậy cần tăng độ sâu công tác của nhà máy thuỷ điện đến giá trị sao cho

điện năng mùa kiệt Emk đạt giá trị max;

.2.2 Các quy tắc xác định độ sâu công tác có lợi nhất

Độ sâu công tác có lợi nhất là độ sâu cho ta chi phí tính toán năm của hệ thống đạt giá trị nhỏ nhất gọi là độ sâu công tác có lợi của hồ.Độ sâu công tác

có lợi của hồ chứa quyết định khả năng sử dụng nguồn nớc và khả năng phát điện của trạm thuỷ điện

+Để xác định độ sâu công tác có lợi thì cần dựa vào các điều kiện sau đây:

- Xác định độ sâu công tác theo điều kiện làm việc của turbin hcttb;

- Xác định độ sâu công tác theo điều kiện lắng đọng bùn cát trong hồ chứa theo tuổi thọ công trình hctbc;

- Xác định độ sâu công tác theo điện năng bình quân mùa kiệt của năm kiệt thiết kế

Và từ những điều kiện trên tiến hành so sánh phân tích về điều kiện kinh tế cũng nh điều kiện kỷ thuật các vấn đề có liên quan của chúng để chọn đợc độ sâu hcto có lợi nhất

.1 Xác định cp

ct

h theo điều kiện làm việc của Tuabin

Đối với mỗi loại turbin thờng thích hợp với một phạm vi cột nớc nhất định , ứng với phạm vi làm việc của cột nớc đó thì turbin làm việc với hiệu suất cao ,

điều kiện khí thực đảm bảo ,turbin làm việc ổn định , tuổi thọ của turbin lâu dài và

đảm bảo công suất của trạm Nếu ngoài phạm vi làm việc của cột nớc đó thì turbin làm việc không ổn định , hiệu suất turbin thấp ,

Phạm vi làm việc của turbin ứng với cột nớc H = ( Hmax ữ Hmin)

Trong đó

Hmax : cột nớc lớn nhất của trạm thuỷ điện , cột nớc lớn nhất của trạm thuỷ

điện xảy ra khi mực nớc thợng lu là MNDBT còn mực nớc hạ lu là mực nớc nhỏ nhất Zhlmin;

Cao trình mực nớc hạ lu min Zhlmin : là cao trình xảy ra khi chỉ có một tổ máy hoặc một số tổ máy trong nhà máy tham gia phát điện với công suất phát ra bằng công suất bảo đảm sao và phải đáp ứng đợc yêu cầu của các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp ứng với tần suất thiết kế

hct= (30-:-35)%Hmax (**)

+ Đối với turbin trạm thuỷ điện kiểu đờng dẫn hct=(40 -:- 45)%H

Trong đồ án này với phơng thức khai thác thuỷ năng kiểu đập và nhà máy thuỷ

điện sau đập thì turbin đợc chọn là turbin tâm trục với hct = (25-:-30)%Hmax

+ Xác định mực nớc hạ lu min (Zhlmin)

15

Qmin - Lu lợng nhỏ nhất chảy qua tổ máy về hạ lu bảo đảm sao cho công suất của trạm thuỷ điện đạt Nbđ trong thời kỳ kiệt nớc

Do cha có số tổ máy và yêu cầu của hạ lu về điều kiện lợi dụng tổng hợp nên sơ bộ xem lu lợng nhỏ nhất qua nhà máy thuỷ điện là lu lợng trung bình các tháng mùa kiệt của năm kiệt thiết kế

)/(286

T

Q Q

Q

k

k i mk

Vậy độ sâu hct theo điều kiện turbin là : hctTB = 0,3.90.17 = 27.051 m

.2 Tính độ sâu công tác theo điều kiện lắng đọng bùn cát

Trong dòng chảy sông ngòi thờng mang rất nhiều bùn cát , đặc biệt là các tháng mùa lũ , khi xây dựng đập chắn nớc ngang sông làm cho dòng chảy trong sông bị chặn lại tạo thành hồ chứa ,chiều sâu cột nớc trớc đập sẽ tăng dần nhng vận tốc dòng nớc trớc đập sẽ giảm ,càng gần về phía đập vận tốc dòng nớc càng nhỏ và gần nh bằng không , khi đó bùn cát sẽ lắng đọng lại trong hồ , những hạt lớn sẽ lắng đọng phía trên , những hạt nhỏ và các hạt phù xa lơ lững sẽ lắng

đọng phía dới , theo thời gian bùn cát lắng đọng sẽ cao dần Do vậy cần phải tính toán cao trình đặt cửa lấy nớc sao cho trong thời gian T năm vận hành bùn cát lắng đọng không làm ngập cửa lấy nớc và để các hạt bùn cát lớn không chảy vào trong đờng ống áp lực, vào thiết bị làm h hỏng thiết bị , giảm hiệu suất, đảm bảo

an toàn cung cấp điện của nhà máy

Độ sâu công tác của hồ chứa theo điều kiện lắng đọng bùn cát đợc xác định theo công thức sau đây

3) h2 :là khoảng cách tính theo phơng thẳng đứng từ cao trình trần cửa lấy nớc tới cao trình MNC

h2 : phải đảm bảo sao cho khi TTĐ làm việc ứng với mực nớc thợng lu là MNC thì không tạo thành phểu xoáy trớc cửa lấy nớc để không khí không lọt vào

đờng ống làm giảm hiệu suất của nhà máy , phát sinh hiện tợng khí thực gây ăn mòn thiết bị (trong đồ án này em chọn h… 2 = 2 m )

4)D: đờng kính cửa lấy nớc vào đờng ống áp lực của nhà máy thuỷ điện

Trong đồ án này để tiện cho việc tính toán thiết kế xem nh cửa lấy nớc có dạng tròn và đặt thẳng đứng và đợc tính sơ bộ nh sau

17

Giả thiết dung tích hiểu ích của hồ ứng với hct đã đợc xác định theo điều kiện turbin Vhi = 1045,8.106 m3

Khi đó lu lợng phát điện trung bình mùa kiệt ứng với năm kiệt thiết kế đợc xác định theo công thức sau (bỏ qua tổn thất)

Ta có:

t n

V Q

Qmax ≈ 4Qtđmk = 4.149,31 =597,24 (m3/s)

Cũng dựa vào lu lợng thiên nhiên của ba năm điển hình ta có thể xác định sơ

bộ số tổ máy của nhà máy thuỷ điện là : Z =4

Lu lợng phát điện qua một tổ máy

31.1494

24.597

=

Z

Q Q

QF

2 0

Tm = π

=

⇒

- F :diện tích cửa lấy nớc qua một tổ máy

- V :vận tốc dòng chảy trên lới chắn rác lấy V=1 m/s

14 , 3 2 , 1

31 , 149 4

4

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

kế phải đạt max (Emkmax)

Để xác định trị số 0

ct

quan hệ Emk = f(hct) bảng gồm 16 cột tơng ứng mỗi cột là các đại lợng sau đây và kết quả tính toán đợc thực hiện trên máy tính

n

V Q

2.62.106: thời gian trong một tháng

Cột (7): Dung tích bình quân của hồ chứa Vtb(106m3) ứng với các giá trị hct

Trong đó K = 8.3 hệ số xét tới hiệu suất của nhà máy

Cột (16) giá trị điện năng bình quân mùa kiệt:

Điện năng bình quân mùa kiệt đợc tính theo công thức

Emk = N 730 (kwh)mk

Trong đó : hệ số 730 là số giờ trong 1 tháng

Kết quả tính toán đợc thực hiện trên máy và ghi ở (bảng 1)

Từ bảng kết quả tính toán ta thấy rằng khi tăng hct của TTĐ thì điện năng của TTĐ cũng tăng dần và không có điểm cực trị ,bởi khi tăng độ sâu công tác thì dung tích hữu ích của hồ sẽ tăng , khả năng điều tiết hồ sẽ lớn và lu lợng cấp cho TTĐ làm việc sẽ nhiều , nhng ngợc lại khi độ sâu công tác của TTĐ tăng thì cột n-

ớc làm việc của TTĐ sẽ giảm trong mùa kiệt nớc

Mặt khác công suất của TTĐ phụ thuộc vào lu lợng và cột nớc , nhng khi tăng độ sâu công tác mà điện năng vẫn luôn tăng là do độ tăng lu lợng để phát

điện của hồ do dung tích hữu ích hồ tăng lớn hơn độ giảm cột nớc của TTĐ khi tăng hct nên công suất của trạm thủy điện sẽ tăng mà không có điểm cực trị

Và nh vậy độ sâu công tác của trạm thuỷ điện đợc xác định dựa trên hai điều kiện :

Điều kiện làm việc của turbin hcttb = 27 m

Điều kiện lắng đọng bùn cát trong hồ hctbc= 32.5 m

Công suất bảo đảm (Nbđ) là công suất bình quân tính theo khả năng dòng

n-ớc trong thời kỳ nn-ớc kiệt tơng ứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ

Công suất bảo đảm là một thông số cơ bản của TTĐ nói lên khả năng đáp ứng nhu cầu dùng điện của các hộ dùng trong mùa kiệt nớc, khả năng phủ đỉnh

21

biểu đồ phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện nếu trạm thuỷ điện làm việc trong hệ thống , đáp ứng nhu cầu dùng điện của khu vực trong mùa kiệt khi trạm làm việc độc lập

Công suất bảo đảm của TTĐ quyết định tới nhiều yếu tố của trạm nh : công suất lắp máy, phơng thức và kích thớc nhà máy, vốn đầu t vào công trình và quyết

định công suất thay thế cho trạm nhiệt điện

Công suât bảo đảm phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh : lu lợng thiên nhiên trên

đoạn sông cần khai thác , mức bảo đảm tính toán đợc chọn ứng với cấp thiết kế công trình, và khả năng đáp ứng điện năng cho các hộ dùng trong hệ thống hay

độc lập và các hộ dùng điện là quan trọng hay không quan trọng

Để xác định Nbđ trớc hết ta phải xem xét đến hình thức điều tiết của hồ Theo năm thuỷ văn thì một năm đợc phân làm hai mùa rõ rệt mùa kiệt và mùa

lũ ,trong mùa lũ tổng lợng nớc chiếm từ (70-:-80)% tổng lợng nớc cả năm còn lại

là các tháng mùa kiệt nhng nhu cầu dùng nớc cũng nh dùng điện trong mùa kiệt lại lớn hơn trong mùa lũ Do vậy để nâng cao hiệu quả của việc sử dụng nguồn n-

ớc thì chúng ta phải phân phối điều tiết lại lu lợng thiên nhiên cho phù hợp với nhu cầu dùng nớc bằng cách chúng ta xây dựng hồ chứa để trữ nớc thừa của mùa lũ

và cấp nớc đó để phát điện hay chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt Đặc trng cho khả năng điều tiết của hồ chứa là hệ sốβ gọi là hệ số điều tiết

ích của hồ chứa, lu lợng thiên nhiên

Vhi - Dung tích hữu ích của hồ chứa Vhi = 1045,8.106 (m3)

8 , 1045

1)Xác định công suất bảo đảm theo năm kiệt thiết kế

2)Xác định công suất bảo đảm theo ba năm điển hình

3)Xác định công suât bảo đảm theo công suất bình quân mùa kiệt của liệt năm thuỷ văn

Mỗi phơng án đều có những u điểm và nhợc điểm khác nhau nhng do thời gian làm đồ án có hạn và việc thu thập tài liệu thuỷ văn dòng chảy không đầy đủ nên em chỉ tính Nbđ theo hai phơng pháp (1và 2)

Nbđ đợc xác định trên cơ sở xây dựng đờng tần suất công suất theo các

ph-ơng pháp khác nhau rồi từ mức bảo đảm tính toán ta tìm ra đợc công suất bảo

đảm của mỗi phơng án , sau đó tiến hành so sánh , phân tích và lựa chọn phơng

án thích hợp làm công suất bảo đảm cho trạm thuỷ điện

3.2 Xác định Nbđ theo năm kiệt thiết kế

Từ tài liệu ba năm điển hình , ứng với mùa kiệt của năm kiệt thiết kế và với

độ sâu công tác đã xác định ,thì công suất bảo đảm của trạm thuỷ điện đợc xác

định là công suất trung bình mùa kiệt của năm kiệt thiết kế

Bởi trong những năm nhiều nớc hơn năm thiết kế thì khả năng phát điện cũng nh chế độ làm việc của trạm thuỷ điện luôn đảm bảo và chỉ những năm ít n-

ớc hơn năm kiệt thiết kế thì trạm thuỷ điện mới không đủ lu lợng để phát điện với công suất bảo đảm

Lấy công suất bảo đảm Nbđ = Nmktb của năm kiệt thiết kế ứng với hcto

N mk = k QTĐmk H mk

bh th 6 hi

n

1 t

tnt

Q Q n.2,62.10

V n

Q

= mk TĐ

2

MNC MND

Ba năm điển hình là ba năm đại diện cho liệt năm thuỷ văn quan trắc bao gồm năm nhiều nớc(P = 10%) , năm trung bình nớc (P=50%) và năm kiệt nớc (P = 90%) Là ba năm quan trọng để xác định các các thông số của TTĐ mà quan trọng nhất tìm ra công suất bảo đảm của TTĐ Nbđ

Từ tài liệu thuỷ văn của ba năm điển hình tiến hành tính toán lập bảng tính công suất cho các tháng của ba năm , sau đó sắp xếp công suất của các tháng theo chiều giảm dần và vẽ đờng tần suất công suất và xác định Nbđ ứng với tần suất thiết kế

Kết quả tính toán đợc thực hiện trên máy tính và ghi ở các bảng tính toáng điều tiết ba năm điển hình , bảng gồm 21 cột và các cột đợc tính toán nh sau

Cột 1: các tháng của mỗi năm đợc sắp xếp theo năm thuỷ văn

Cột 2: lu lợng thiên nhiên của các tháng mùa lũ và mùa kiệt

Cột 3: lu lợng phát điện từng tháng của trạm thuỷ điện cha kể tổn thất do thấm

và bốc hơi

Từ tháng 6-10 là các tháng mùa lũ , từ tháng 11-5 là các tháng mùa kiệt

1) lu lợng phát điện các tháng mùa lũ đợc xác định nh sau

Trong mùa lũ lu lợng thiên nhiên đến nhiều không dùng để phát điện hết mà một phần lu lợng đợc dùng để phát điện một phần đợc trữ vào hồ để điều tiết cho các tháng mùa kiệt , đầu mùa lũ mực nớc trong hồ là MNC đến cuối mùa lũ mực nớc trong hồ ứng với MNDBT

Khi đó lu lợng phát điện của trạm thuỷ điện đợc xác định bởi công thức

t m

V Q

V m

Q

m i ml

ml = − − − ∆

∑−

) 1 ( 1

1

1

Và cứ nh vậy cho tới khi nào lu lợng thiên nhiên lớn hơn lu lợng phát điện mùa lũ thì dừng

2) trong mùa kiệt lu lợng thiên nhiên ít không đủ khả năng phát với công suất bảo đảm nên phải cấp nớc từ hồ chứa cho trạm nên dung tích hồ giảm , đầu mùa kiệt mực nớc hồ là MNDBT cuối mùa kiệt mực nớc hồ là MNC

Lu lợng phát điện của các tháng mùa kiệt đợc xác định nh sau

t n

V Q

mk

mk = + ∆

Q mk tb: lu lợng trung bình mùa kiệt

n: số tháng mùa kiệt ( 7 tháng mùa kiệt )

Nếu trong mùa kiệt lu lợng thiên nhiên của tháng nào đó lớn hơn lu lợng phát

điện trung bình mùa kiệt thì tháng đó không phải cấp nớc từ hồ mà đợc dùng để phát điện hoàn toàn và khi đó lu lợng phát điện trung bình mùa kiệt đợc xác định

nh sau

t n

V n

Q

n mk

mk = − + − ∆

∑−

) 1 ( 1

Cột 13: Lớp nớc bốc hơi trung bình của các tháng hi(mm)

Cột 14: Lu lợng tổn thất do thấm Qth(m3/s) đợc tính bởi công thức

Qth= 6

10 62 2

. tb

i F h

Cột 16: Lu lợng phát điện của trạm thuỷ điện sau khi đã trừ đi tổn thất do thấm và bốc hơi

Qtd* = Qtđtb - Qth - Qbh

Cột 17: Cao trình mực nớc hạ lu tơng ứng với lu lợng phát điện của trạm thuỷ điện Zhltb đợc xác định trên quan hệ ( Zhl~Qtđ* )

Cột 18: Cột nớc làm việc trung bình của trạm thuỷ điện

Htb = Ztltb Z– hltb

Cộ 19: Công suất của trạm thuỷ điện

N = K.Qtđ*.Htb

Với K= 9,81.ηtd = 9 , 81 ηtb ηmf ηtd = 8.3

Cột 20: Điện năng của trạm thuỷ điện ứng với các tháng trong năm

E = N Tt ( Tt =730h thời gian trong một tháng)

Cột 21: Tích số giữa công suất và cột nơc của trạm thuỷ điện dùng để tính cột nớc bình quân gia quyền

Từ kết quả tính toán này tiến hành xây dựng đờng tần suất công suất theo

ba năm điển hình ,ứng với tần suất thiết kế Ptk = 90% ta chọn đợc công suất bảo

Mục đích của bảng tính toán điều tiết

Mục đích của bảng tính toán điều tiết ba năm điển hình là tính toán điều tiết lu lợng dòng chảy cho TTĐ khi đã biết MNDBT, MNC , hct để tìm ra công …suất bảo đảm cho TTĐ và từ đó cho chúng ta biết phải điều tiết lu lợng phát điện sao cho hợp lý giữa các tháng mùa lũ và mùa kiệt , để có biện pháp trữ nớc sớm hay trữ muộn dựa vào lu lợng thiên nhiên đến trong năm ,cũng qua các bảng tính toán điều tiết này chúng ta tìm ra các thông số quan trọng của trạm thủy điện nh : công lắp máy Nlm , điện lợng trung bình nhiều năm Enn , cột nớc bình quân gia quyên , số giờ lợi dụng công suất lắp máy ,…

Nhận xét chọn công suất bảo đảm theo hai ph ơng án

1) phơng pháp 1: xác định công suất của trạm thuỷ điện theo mùa kiệt của năm kiệt thiết kế

+ Ưu điểm : tính toán đơn giản ,cho kết quả nhanh chóng

+ Nhợc điểm: kết quả tính toán thiếu chính xác , kết quả có thể thiên lớn hoặc thiên bé do việc tính toán lu lợng mang giá trị trung bình và việc chọn năm kiệt thiết kết chỉ mang tính chất tơng đối

+ứng dụng : phơng pháp này thờng đợc ứng dụng cho trờng hợp không

có nhiều tài liệu quan trắc thuỷ văn và dùng để tính toán sơ bộ

2) Phơng pháp 2: Xác định công suất bảo đảm theo ba năm điển hình của trạm thuỷ điện

+Ưu điểm : tính toán cho kết quả chính xác hơn phong pháp 1

27

+Nhợc điểm : tính toán tơng đối dài , phức tạp , nhng cũng không thật chính xác có thể thiên lớn hoặc thiên bé do việc quan trắc thuỷ văn chọn ba năm

điển hình chỉ mang tính chất tơng đối

+ứng dụng : phơng pháp này đợc ứng cho trờng hợp thiét kế sơ bộ hoặc cho trờng hợp thiếu tài liệu

Trong đồ án này công suất bảo đảm đợc chọn :Nbd = 91 MW

Công suất lắp máy đợc xác định trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật Trong

đó việc xác định thành phần công suất tất yếu và thành phần công suất trùng là rất quan trọng Điều này chỉ thực hiện đợc trên cơ sở tiến hành cân bằng công suất của toàn bộ hệ thống cho trờng hợp có hay không có TTĐ đợc xây dựng

4 2.Các ph ơng pháp xác định Nlm:

a) xác đinh Nlm theo biểu đồ phụ tải

Nếu TTĐ có biểu đồ phụ tải thể hiện nhu cầu dùng điện của khu vực hay hệ thống mà trạm thuỷ điện đảm nhận với thời gian , ta có thể căn cứ vào biểu đồ phụ tải để tìm công suất lắp máy thông qua việc tìm công suất công tác lớn nhất của trạm (Nctmax), và các loại công suất dự trữ (Ndt) và công suất trùng (Ntr) nếu có Khi đó công suất lắp máy đợc xác định bởi công thức : Nlm= Nctmax+ Ndt+ Ntr

+Ndt = Ndf + Ndc + Ndsc: Tổng công suất dự trữ của trạm thuỷ điện

Ndf :Công suất dự trữ phụ tải của trạm thuỷ điện nhằm đáp ứng nhu cầu thay

đổi phụ tải đột ngột và xãy ra trong một thời gian rất ngắn

hỏi dự trữ về năng lợng

Thông thờng khi các tổ máy gặp sự cố thì cần tiến hành sữa chữa trong một thời gian nhất định nếu trạm thuỷ điện làm việc trong hệ thống thì yêu cầu nhanh chóng cung cấp điện cho hộ dùng nên phải dự trữ về năng lợng , còn đối với nhà máy thuỷ điện làm việc độc lập thì không cần dự trữ về năng lợng

N ≥ ( 7 % − 12 %). max ; TTD

ct HT

HT ds TTD

Ntr : Là phần công suất lắp thêm để tận dụng lợng nớc thừa trong mùa nhiều nớc do đó tăng sản lợng điện của trạm thủy điện.Việc xác định Ntr còn tuỳ thuộc vào số giờ lợi dụng công suất trùng

b) Xác định Nlm theo công thức kinh nghiệm

Do TTĐ Nậm Cát không có biểu đồ phụ tải nên có thể xác định công suất lắp máy theo công thức kinh nghiệm

Theo tài liệu thuỷ văn dòng chảy của tuyến sông xây dựng TTĐ (trong đồ án này dựa vào ba năm điển hình ) ta nhận thấy rằng lu lợng thiên nhiên trung bình của các tháng mùa lũ và các tháng mùa kiệt chênh lệch nhau trong khoảng từ (4-:-5) lần , mặt khác đối với TTĐ quá trình làm việc phụ thuộc vào lu lợng thiên nhiên , lu lợng thiên nhiên lớn thì trạm thuỷ điện phát với công suất lớn và ngợc lại

Trong năm kiệt thiết kế thì mùa kiệt của năm là mùa có lu lợng nhỏ nhất mà

trạm thuỷ điện làm việc đúng với tần suất thiết kế ) do vậy căn cứ vào lu lợng thiên nhiên của các năm điển hình để chọn ra công suất bảo đảm cho TTĐ

29

Nlm = (4-:- 5)Nbđ .

Nlm = (4-:-5).91 =(364-:-455) (MW)

- Nếu Nlm lớn thì có thể tận dụng đợc nguồn nớc trong mùa nhiều nớc để phát

điện với công suất lớn tránh việc xả thừa xuống hạ lu, nhng khối lợng thiết bị tăng,

số giờ lợi dụng công suất lắp máy nhỏ, không tận dụng đợc khả năng làm việc của các thiết bị

xả thừa lớn nhng hiệu suất làm việc của các thiết bị cao, số giờ lợi dụng công suất lắp máy lớn, giá thành turbin nhỏ

Do vậy việc xác định Nlm còn tuỳ thuộc vào số giờ lợi dụng công suất lắp máy hlm và việc lựa chọn máy phát cho phù hợp Công suất lắp máy quyết định tới vốn đầu t xây dựng công trình Sơ bộ em chọn Nlm = 380 (MW)

5 Xác định điện l ợng bình quân nhiều năm (Enn)

Các phơng pháp xác định điện lợng bình quân nhiều năm :

+Xác định điện lợng bình quân nhiều năm theo liệt năm

+Xác định điện lợng bình quân nhiều năm ba năm điển hình

+Xác định điện lợng bình quân theo năm trung bình nớc

Trong đồ án này do thời gian làm đồ án có hạn , và không đủ tài liệu tính toán nên em chọn phơng pháp tính toán điện lợng nhiều năm theo phơng pháp ba năm

1907514 6

.

6 Xác định số giờ lợi dụng công suất lắp máy:

Trong một năm có hai mùa , mùa lũ và mùa kiệt , mùa kiệt lu lợng thiên nhiên

ít , nhng mùa lũ lu lợng thiên nhiên nhiều không dùng hết lợng nớc đến, một phần

lu lợng đợc trữ vào hồ để phát điện trong mùa kiệt nớc ,một phần có thể phát ngay trong mùa lũ để tận dụng công suất trùng làm giảm chi phí nhiên liệu cho trạm nhiệt điện hoặc TTĐ sẽ làm việc với lu lợng tối đa để phát điện cho hệ thống để giảm công suất lắp máy của nhiệt điện trong mùa nhiều nớc do vậy số giờ lợi

dụng công suất lắp máy của trạm thuỷ điện trong một năm thờng từ 3000-:-5000 giờ

Số giờ lợi dụng công suất lắp máy đợc xác định theo công thức sau:

hNlm =

lm

nn N

E

=

380

22 1785673

= 4730 (giờ) 7.Xác định các cột n ớc đặc tr ng

Xác định các cột nớc đặc trng là tìm ra giới hạn có thể đạt đợc của cột nớc phát điện Từ đó tạo điều kiện cho việc lựa chọn thiết bị cho nhà máy thuỷ điện phù hợp với khả năng của dòng nớc, để đạt hiệu quả cao nhất

7.1 Cột n ớc lớn nhất của TTĐ (Hmax)

Trong quá trình làm việc bình thờng của trạm thờng xuất hiện một trị số cột nớc lớn nhất khi Qhlmin: Hmax = MNDBT - Zhl(Qmin)

Qhlmin- Lu lợng nhỏ nhất xả xuống hạ lu trong quá trình vận hành của TTĐ nhng vẫn đảm bảo các yêu cầu về LDTH khác Trong thiết kế trị số này thờng đ-

ợc lấy bằng lu lợng nhỏ nhất của một tổ máy Vì cha xác định đợc số tổ máy, hơn nữa trong việc nghiên cứu quan hệ Q ~ Zhl ta thấy MNHL thay đổi tơng đối ít so với sự thay đổi của lu lợng chảy về hạ lu Nên sơ bộ có thể lấy:

Qmin = Q (P =90%) = 92.286(mmk 3/s)

Từ Qmin tra quan hệ (Q ~Zhl) ta đợc Zhl = 119.83 m

⇒Hmax = 210 119.83 = 90.17 m –

7.2 Cột n ớc bình quân gia quyền Hbq

Cột nớc bình quân gia quyền là cột nớc bình quân của TTĐ trong suốt quá trình vận hành bình thờng

3272.962649.33

1563.43

261186.3212385.5

122964.4

=+

+

++

N

H N

(m)7.3 Xác định cột n ớc tính toán (Htt):

Cột nớc tính toán là cột nớc thấp nhất mà tại đó trạm thuỷ điện phát với công suất lắp máy Nlm

Trong thiết kế cột nớc tính toán tính theo công thức kinh nghiệm:

Htt = (0.9-:-1.0).Hbq = 0,95.79,69 = 75,71 ( m)

31

7.4 Xác định cột n ớc nhỏ nhất (Hmin):

Cột nớc Hmin là cột nớc nhỏ nhất mà TTĐ phát đợc công suất bảo đảm trong quá trình làm việc bình thờng của trạm

Hmin đợc xác định theo công thức: Hmin = MNC - Zhl(QmaxMNC) (1)

Khi mực nớc hồ ở cuối mùa kiệt là MNC, lu lợng xả xuống hạ lu lúc này là lớn nhất của nhà máy thì sẽ cho ta cột nớc nhỏ nhất Hmin

Lu lợng lớn nhất qua nhà máy đợc xem nh tất cả các tổ máy cùng hoạt

động, phát phát điện với lu lợng lớn nhất

Xác định Zhl(Qmax MNC):

Ta có: QTĐ

max = 604 , 72 ( / )

69 79 5 , 8

10 380

3

3

s m H

K

N tt n

Cột 2: Các giá trị Hx giả thiết (từ Htt trở xuống)

Cột 3: Lu lợng Qx ứng với cột nớc Hx giả thiết và đợc xác định dựa vào công thức tơng tự về lu lợng

Qx =

tt

x TD

Từ bảng tính toán trên tiến hành lập quan hệ giữa (Qx Z– tlx)

Với MNC = 183 m ⇒Tra ngợc lại ta đợc Zhlx ứng với Qx

+ §iÖn lîng b×nh qu©n nhiÒu n¨m (Enn = 1796573.22 (MWh).

+ Sè giê lîi dông c«ng suÊt l¾p m¸y (hNlm = 4730(giê)

+ Cét níc b×nh qu©n gia quyÒn (Hbq =79.69 m)

+ Cét níc lín nhÊt (Hmax = 90.17 m)

+ Cét níc tÝnh to¸n (Htt = 75.71(m)

+ Cét níc nhá nhÊt (Hmin = 62.1 m)

phÇn iii chän thiÕt bÞ

Ch¬ng I : chän turbin vµ m¸y ph¸t

Ch¬ng ii : thiÕt bÞ ®iÒu chØnh turbin

Ch¬ng iii : thiÕt bÞ dÉn níc vµ tho¸t níc

- Tính toán kích thớc máy phát

- Chọn thiết bị dẫn, thoát nớc và điều chỉnh tua bin

- Chọn máy biến áp và sơ đồ đấu điện chính

- Chọn cầu trục

Chơng I

Chọn turbin và máy phát

I- khái quát chung

Sau khi tính toán thuỷ năng tìm ra các thông số của trạm thuỷ điện nh :

Nbđ ,Nlm , các cột nớc đặc trng Hmax,Htt,Hmin… là những thông số nói lên khả năngkhai thác thực tế năng lợng của dòng nớc tại một đoạn sông nào đó thì chúng ta tiến hành lựa chọn thiết bị phù hợp với các thông số thiết kế ,do vậy việc lựa chọ thiết bị rất quan trọng ,đặc biệt là máy phát và turbin ,các thiết bị đợc chọn này phải phù hợp với các thông số thuỷ năng đã tính toán sao cho có thể lợi dụng tối

đa năng lợng dòng nớc trên đoạn sông đó

Việc lựa chọn thiết bị quyết định đến nhiều yếu tố nh :

-Quy mô kích thớc,hình thức xây dựng nhà máy

-Vốn đầu t xây dựng công trình

-Khối lợng đào đắp , thời gian xây dựng công trình

-Hiệu xuất khai thác của thiết bị , khả năng lợi dụng dòng

đảm bảo về chất lợng điện

Điều kiện kinh tế : Vốn đầu t mua sắm thiết bị là nhỏ nhng chất lợng làm việclà tốt nhất , tuổi thọ thiết bị bền ,đem lại lợi ích kinh tế cao

Các thông số thuỷ năng phục vụ cho việc lựa chọn thiết bị

35

Công suất lắp máy Nlm: 380MW

Công suất bảo đảm Nbđ: 91MW

Cột nớc lớn nhất của trạm Hmax: 90.17m

Cột nớc bình quân gia quyền Hbq: 79.69m

ơng án Từ đó tính toán kinh tế và so sánh từng phơng án kết hợp với một số mặt khác nh năng lợng, an toàn cung cấp điện, điều kiện giao thông vận tải v.v rồi…lựa chọn ra phơng án số tổ máy thích hợp

Trớc hết ta xem xét ảnh mối quan hệ giữa số tổ máy và các yếu tố khác:

* Về năng lợng:

Khi số tổ máy tăng thì hiệu suất bình quân của trạm thuỷ điện sẽ cao

Nên chọn số tổ máy sao cho turbin làm việc trong vùng hiệu suất cao

Công suất của một tổ máy phải nhỏ hơn công suất dự trữ của hệ thống

N HTds= ( 10 12 )% P – MaxHT

Để đảm bảo an toàn cung cấp điện nên chọn số tổ máy nhiều Nhất là trạm thuỷ điện ( TTĐ) có tỷ trọng lớn trong hệ thống thì sự cố mỗi tổ máy ảnh hởng rất lớn đến việc cung cấp điện của hệ thống Nếu chọn số tổ máy ít dẫn đến việc cung cấp điện không an toàn (khi có sự cố), vì mỗi tổ máy đảm nhận một phần phụ tải rất lớn, khi gặp sự cố sẽ dẫn đến tổn thất lớn cho hộ dùng điện

Trên thực tế lựa chọn số tổ máy càng nhiều càng tốt, tuy vậy điều này lại ảnh hởng trực tiếp tới bài toán kinh tế cho vốn đầu t vào nhà máy

* Về quản lý vận hành

Nếu số tổ máy lớn thì chi phí cho quản lý vận hành lớn, ảnh hởng tới hệ thống nhỏ nhng khả năng sảy ra sự cố nhiều

* Về vốn đầu xây dựng công trình

Khi số tổ máy tăng thì kéo theo nó là vốn đầu t vào một đơn vị công suất của trạm thuỷ điện tăng vì:

- Giá thành của turbin và máy phát có đơn vị nhỏ thì đắt hơn

- Tiền mua thiết bị phụ kèm theo tăng lên

- Kích thớc nhà máy tăng

- Khối lợng công tác đại tu lắp ráp tăng lên

- Do nớc ta đang còn phải nhập thiết bị từ nớc ngoài vì vậy nê chọn máy đã

đợc chế tạo sẵn , hạn chế tạo một loại thiết bị mới vì giá thành đắt

Chọn số tổ máy sao cho công tác vận chuyển là thích hợp nhất, phù hợp với tình hình giao thông vận tải,cầu cốngv.v…

Đối với trạm thuỷ điện TĐ05-4, từ tài liệu thiết kế tôi tiến hành lựa chọn số tổ máy cho trạm thuỷ điện theo các bớc său

- Giả thiết một số phơng án với số tổ máy cụ thể

- Tính toán kinh tế kỹ thuật cho từng phơng án

- So sánh phơng án với số tổ máy hợp lý nhất:

Turbin thuỷ lực là một trong những thiết bị động lực chính của nhà máy thuỷ

điện để biến thuỷ năng của dòng chảy thành cơ năng ở trên trục turbin để quay máy phát

N η

Trong đó :

37

NTB : Công suất của một turbin ứng với từng phơng án

Nlm : Công suất lắp máy của trạm thuỷ điện (Nlm : 380 MW)

N η

Trong đó :

NTB : Công suất của một turbin ứng với từng phơng án

Nlm : Công suất lắp máy của trạm thuỷ điện (Nlm : 380MW)

Z : số tổ máy

ηmf : hiệu suất máy phát (chọn ηMf = 0.95)

Kết quả tính toán cho từng phơng án đợc ghi ở bảng trên

2.Đ ờng kính tiêu chuẩn của báng xe công tác

Đờng kính tiêu chuẩn của turbin là đờng kính lớn nhất cửa vào của bánh xe công tác và đợc ký hiệu là D1TC

Đờng kính tiêu chuẩn của bánh xe công tác là một thông số rất quan trọng của turbin nó quyết định các thông số khác nh :kích thớc của buồng xoắn , ống hút , quyết định đến kích th… ớc nhà máy ,vốn đầu t xây dựng công trình

Về mặt năng lợng thì đờng kính báng xe công tác quyết định đến công suất của nhà máy thuỷ điện

Cách xác định đờng kính tiêu chuẩn của báng xe công tác

Từ công thức tơng tự về lu lợng ta có

T M T

tlT

M tlM dtT

fyM M

D

D H

H Q

Q

1

1

.

.

η

η η

η

Và theo công thức dẫn suất ứng với turbin mẫu có D1M=1 m và cột nớc làm việc HM = 1 m và xem các hiệu suất của turbin thực và turbin mẫu tơng ứng bằng nhau thì

tt T

= (1) Mặt khác công suất của turbin đợc xác định bởi công thức sau

Ntb = η.9,81.Q.Htt (2)

Từ (1) và (2) ta có

tt tt 1 tb

TB tt

1

H H ' Q 81 , 9

N D

η

=

Trong đó:

+ D1 : Đờng kính bánh xe công tác

+ Ntb : công suất của một turbin

+ ηtb : hiệu suất của một turbin thực ( Sơ bộ chọn ηtb = ηM với ηtu = (88 ữ94%, chọn ηTB = 92%) sơ bộ chọn bằng hiệu suất của turbin mẫu trên ĐĐTTHC của turbin PO115/697

ứng với số vòng quay quy dẫn là

n1’= n1o’ +(2-:-5)v/p

Trong đó

n1o’: số vòng quay tối u của turbin mẫu : 68 v/p

( 2-:-5) v/p là số vòng quay hiệu chỉnh của turbin

Trong đồ án này chọn số vòng quay hiệu chỉnh là 2v/p

n1’ = 68 +2 = 70 (v/p)

+ Q1’ : lu lợng quy dẫn của turbin thực ( Sơ bộ chọn Q’1 = Q’1M)

39

Tra trên đờng đặc tính tổng hợp chính của turbin PO115/697 ứng với n1’ = 70v/p

TB tt

1

H H ' Q 81 , 9

N D

TB 1

H H ' Q 81 , 9

N D

η

=

Trong đó:

+ Ntb = 100 MW: công suất của một turbin

+ ηtb =0.92 : hiệu suất của một turbin thực ( Sơ bộ chọn ηtb = ηM)

+ Q1’ : lu lợng quy dẫn của turbin thực ( Sơ bộ chọn Q’1 = Q’1M=1,125m3/s) Q’1M, ηM: lần lợt là lu lợng quy dẫn của turbin mẫu, nó đợc xác định từ giao

công suất 5% ( điểm tính toán)

+ Htt = 75.71 m : Cột nớc tính toán của TTĐ

Thay số vào công thức :

tt tt 1 tb

TB 1

H H ' Q

81

,

9

N D

η

71 75 71 75 125 , 1 92 , 0 81 , 9

10