LUẬN văn sư PHẠM vật lý tìm HIỂU về NHÀ máy THỦY điện NHÀ máy THỦY điện TRỊ AN

Năng lượng điện hay còn gọi là điện năng là dạng năng lượng thứ cấp được tạo ra nhiều nguồn năng lượng thứ cấp khác nhau như nhiệt năng dầu, khí đốt, than, năng lượng phóng xạ, năng lượn

KHOA SƯ PHẠM



LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Lê Văn Nhạn Trần Hoàng Ân_1090302

Lớp: Sư phạm vật lý – Công nghệ K35

Cần Thơ, 5/2013

MỤC LỤC Tên đề mục Trang

Chương một:TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN VÀ VAI TRÒ CỦA

NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN 1

Các nguồn năng lượng điện nguyên thủy 1

1.1.2 Các nguồn năng lượng tái tạo 1

1.1.3 Năng lượng thủy năng 2

1.2 VAI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 5

1.2.1 Khái niệm 5

1.2.2 Ưu điểm 5

1.2.3 Nhược điểm: 6

Chương hai:LỊCH SỬ HÌNH THÀNH, TÌNH HÌNH VÀ KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN 9

2.1 TRÊN THẾ GIỚI 9

2.1.1 Lịch sử hình thành 9

2.1.2 Tình hình 11

Kế hoạch phát triển thủy điện 12

2.2 Ở VIỆT NAM 13

2.2.1 Lịch sử hình thành 13

2.2.2 Tình hình 15

2.2.2.1 Tiềm năng 15

2.2.2.2 Hiện trạng 16

2.2.2.3 Kế hoạch phát triển 19

Chương ba:CƠ SỞ LÝ THUYẾT 22

3.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 22

3.2 SƠ ĐỒ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 23

3.3 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 24

3.4 PHÂN LOẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 25

3.4.3 Nhà máy thủy điện tổng hợp 27

3.4.4 Các đập thủy điện 27

3.4.5 Turbine nước trong nhà máy thủy điện 27

3.4.5.1 Các thông số của dòng chảy và turbine nước 30

a Cột áp 30

b Lưu lượng 30

c Công suất turbine 30

d Hiệu suất turbine 30

e Đường kính bánh công tác và số vòng quay turbine 31

f Số vòng quay đặc trưng của turbine 32

3.4.5.2 Phân loại turbine theo năng lượng dòng chảy 33

a Turbine xung lực 33

b Turbine phản lực 36

3.4.6 Máy Phát điện trong nhà máy thủy điện 40

3.4.6.1 Cấu tạo của máy phát điện 40

a Phần cảm (rotor) 41

b Phần ứng (stator) 43

c Phần kích từ 43

3.4.6.2 Các thông số chủ yếu của máy phát điện đồng bộ 44

a Điện kháng đồng bộ dọc trục và ngang trục (X d và X q ) 44

b Điện kháng quá độ X’ d 45

c Điện kháng siêu quá độ X” d 45

d Hằng số quán tính cơ T j 45

3.4.6.3 Nguyên lý làm việc của máy phát điện 45

a Sự phát sinh ra suất điện động xoay chiều AC 46

b Tần số của suất điện động cảm ứng 47

c Tốc độ đồng bộ 48

d Số cực và số vòng quay 49

e Cường độ của suất điện động cảm ứng 50

g Công suất điện từ của máy phát điện 53

h Công suất định mức của máy phát điện 54

i Công suất khả dụng 54

k Công suất phản kháng 56

l Hiệu suất máy phát điện 56

3.4.7 Máy biến thế và các bộ phận truyền tải điện năng 58

3.4.7.1 Cấu tạo máy biến thế 58

3.4.7.2 Nguyên tắc hoạt động của máy biến thế 59

3.5 TỰ ĐỘNG HÓA TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 61

3.6 MINH HỌA CƠ CẤU VẬN HÀNH CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 63

Chương bốn:NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN 70

4.1 TÌM HIỂU VỀ SÔNG ĐỒNG NAI 71

4.1.1 Tên gọi 71

4.1.2 Các phụ lưu 71

4.1.3 Các công trình thủy điện và thủy lợi 71

4.2 QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ XÂY DỰNG NHÀ MÁY 72

4.3 CÁC THÔNG SỐ NHÀ MÁY 77

4.3.1 Các hạng mục công trình 77

4.3.2 Hồ chứa 80

4.3.3 Thiết bị công nghệ 80

4.3.3.1 Turbine thuỷ lực 80

4.3.3.2 Máy phát thuỷ điện 81

4.3.3.3 Máy biến thế tăng áp 82

4.3.3.4 Máy biến thế tự dùng 82

4.3.3.5 Trạm Phân phối 220kV và 110kV 82

4.3.4 Sản lượng điện thống kê từ 1988 – 2001 82

4.3.5 Các thành tích nhà máy đã đạt được 83

4.3.6 Vị trí Nhà máy trong lưới điện và quan hệ Nhà máy với Tập Đoàn 83

4.3.8.1 Chức năng, nhiệm vụ các phòng, phân xưởng 85

a, Văn Phòng 85

b, Phòng Tổ Chức Lao Động 85

c, Phòng Tài Chính Kế Toán 85

d, Phòng Kế Hoạch Vật Tư 85

e, Phòng Kỹ Thuật 85

f, Phân Xưởng Vận Hành 85

g, Phân Xưởng Điện Tự Động 85

h, Phân Xưởng Cơ Khí Thuỷ Lực 85

Chương năm: KẾT LUẬN 86

Chương sáu: MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA CHUYẾN ĐI THỰC TẾ TẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRỊ AN 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 92

Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy Lê Văn Nhạn

đã chấp nhận hướng dẫn luận văn cho em Thầy đã tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, tạo mọi điều kiện cho em trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp

Kế đến, em cũng xin gởi lời tri ân sâu sắc đến quý thầy cô trong Bộ môn Vật

lý, cũng như quý thầy cô đã từng giảng dạy em trong suốt thời gian học đại học

Mặc dù, các thầy cô không trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn tốt nghiệp nhưng các thầy cô đã nhiệt tình giảng dạy, giúp em hoàn thành khóa học một cách tốt nhất

Em chân thành cảm ơn

Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn quý thầy cô trong hội đồng chấm luận

văn đã dành thời gian xem em báo cáo và cho em những đóng góp quý báo giúp em hoàn chỉnh luận văn hơn

Và lời cảm ơn cuối cùng dành cho những người bạn đáng quý, đặc biệt cảm ơn

bạn Trương Thị Thùy Trang đã cùng em vượt qua những khó khăn, luôn sẻ chia

những kiến thức trong học tập, những vui buồn trong cuộc sống Cảm ơn các bạn!

Cần Thơ, ngày … tháng … năm 2013

Sinh viên Trần Hoàng Ân

Công nghiệp điện là ngành giữ vai trò rất quan trọng trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước Khi xây dựng một thành phố, một khu vực kinh tế, một nhà máy, việc trước tiên là phải nghĩ ngay đến việc xây dựng một hệ thống cung cấp điện nhằm phục vụ nhu cầu sinh hoạt của con người, cung cấp điện năng cho các thiết bị của khu vực kinh tế, thành phố, hay nhà máy được xây dựng Vì vậy, tốc

độ phát triển kinh tế của một quốc gia phụ thuộc rất lớn vào ngành công nghiệp điện

Thủy điện là một ngành công nghiệp có vai trò rất lớn trong việc sản xuất điện trong nước và thế giới Việc tìm hiểu về cơ sở lý thuyết, nguyên lý làm việc, các bộ phận trong nhà máy thủy điện là một đề tài hấp dẫn Cùng với sự giúp đỡ của thầy Lê Văn Nhạn và việc được đi thực tế ở nhà máy thủy điện Trị An là một điều kiện thuận lợi để em tiếp cận với đề tài một cách dễ dàng hơn

Đó là lý do em chọn đề tài: “Tìm hiểu về nhà máy thủy điện, nhà máy thủy điện Trị An” làm luận văn tốt nghiệp của mình, đây là một trong những nhà máy

thủy điện lớn nhất nước ta, là nơi cung cấp điện cho toàn miền Nam

Trong khoảng thời gian ngắn và lượng kiến thức có hạn, nên trong bài luận văn sẽ khó tránh khỏi những sai sót, em mong sự thông cảm và góp ý của thầy cô và các bạn

BỘ MÔN VẬT LÝ



Chương 1

TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN VÀ VAI TRÕ CỦA NHÀ

MÁY THỦY ĐIỆN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NĂNG LƯỢNG ĐIỆN:

Hiện nay, có rất nhiều nguồn năng lượng đang được sử dụng Các nguồn năng lượng được phân ra thành 2 loại: năng lượng tái tạo và năng lượng không tái tạo

1.1.1 Các nguồn năng lượng điện nguyên thủy:

Năng lượng có nguồn gốc từ nhiều nguồn Tuy nhiên hầu hết năng lượng được

sử dụng để đáp ứng nhu cầu điện năng ngày càng tăng của thể giới có nguồn gốc từ nhiên liệu hóa thạch: Than đá, dầu, khí thiên nhiên… Việc phụ thuộc này dẫn đến hai vấn đề:

- Nhiên liệu hóa thạch là một nguồn nhiên liệu hữu hạn (có thời gian phục hồi rất dài), nguồn cung cấp sẽ dần cạn kiệt Ví dụ: Dầu thô trong những thập kỷ gần đây càng ngày càng tăng giá do trữ lượng giảm, dự đoán tới năm 2030, thế giới sẽ cạn kiệt dầu

- Việc đốt nguyên liệu hóa thạch làm phát sinh các vấn đề hiệu ứng nhà kính, làm nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu,ô nhiễm môi trường

 Vì vậy, việc tìm kiếm một nguồn năng lượng có thể tái tạo là một điều quan trọng

1.1.2 Các nguồn năng lượng tái tạo:

Năng lượng sinh khối, năng lượng hạt nhân, địa nhiệt, thủy năng, năng lượng mặt trời và năng lượng gió, năng lượng thủy triều là năng lượng tái tạo được bởi vì chúng có thể hồi phục trong thời gian ngắn

Năng lượng sinh khối, địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy triều là các nguồn năng lượng sạch đang được tìm hiểu và nghiên cứu, việc ứng dụng chúng vào thực tế vẫn là việc trong tương lai

Trong khi đó, năng lượng hạt nhân lại là sự lựa chọn của nhiều quốc gia trên thế giới: Nhật, Mỹ, Triều Tiên… Đây là một nguồn năng lượng có tiềm năng rất lớn, theo một chuẩn mực nào đó được con người gọi là vô hạn

Đề tài:

Ưu điểm của dạng năng lượng này là:

- Đáp ứng mạnh mẽ về nhu cầu tiêu thụ điện của một quốc gia

- Giải quyết được vấn đề cấp bách về ô nhiễm môi trường của thế giới Nhưng về lâu về dài, dạng năng lượng này tồn tại những nguy hiểm nhất định:

- Chất thải phóng xạ hiện là một vấn đề chưa có hướng giải quyết triệt để

- Giá thành xây dựng rất lớn so với các loại nhà máy năng lượng điện khác có cùng công suất

- Những vụ nổ nhà máy điện hạt nhân gây ra những hậu quả vô cùng to lớn cho cả thế giới, Ví dụ: sự cố nổ nhà máy điện hạt nhân của Nga năm

1986 là một vụ nổ được xếp ở cấp 7, cấp thang cao nhất theo quy định của INES (international Nuclear Event Scale); sức nổ rất mạnh, phát ra phóng xạ ở nhiều vùng nước Nga, các nước Bắc Âu và miền nam nước Pháp Nguyên nhân vụ nổ là do thiết kế thiếu đảm bảo và lỗi của công nhân vận hành Tai nạn đã làm cho khoảng vài trăm ngàn người thiệt mạng, và gần 20 năm sau vụ nổ, vẫn có hàng ngàn trẻ em bị các bệnh liên quan đến phóng xạ

- Việc phát triển ngành công nghiệp năng lượng hạt nhân tạo nên sự chạy đua vũ trang giữa các nước

1.1.3 Năng lượng thủy năng:

Nước luôn di chuyển trong một vòng tuần hoàn toàn cầu Nước bốc hơi từ sông hồ và biển, tạo thành mây, đất lại thẩm thấu nước mưa hoặc tuyết để trở thành nước ngầm hoặc rơi về sông hồ, sông hồ lại chảy ra biển Người ta có thể “khai thác” sức mạnh dòng chảy của nước và chuyển động năng, thế năng của dòng chảy thành điện năng Dạng năng lượng được tạo ra này là thủy điện

Việc khai thác sức nước được bắt đầu từ 2000 năm trước khi người Hy Lạp cổ đại sử dụng các bánh xe nước để xay giã gạo Cho đến gần 100 năm trở lại đây, thủy điện đã liên tục sản xuất điện cho các ngành công nghiệp và nông nghiệp và người tiêu dùng Ngày nay, thủy điện đã trở thành một nguồn năng lượng quan trọng thứ nhì sau năng lượng hóa thạch (dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên), chiếm gần 1/5 tổng sản lượng điện năng sản xuất trên toàn cầu Cho đến năm 1999, theo thống

kê của cơ quan năng lượng quốc tế, năm nước hàng đầu về khai thác thủy điện là Hoa Kỳ (11%), Canada (9%), Trung Quốc (9%), Brazil (8%), Nga(6%)

Năng lượng điện hay còn gọi là điện năng là dạng năng lượng thứ cấp được tạo ra nhiều nguồn năng lượng thứ cấp khác nhau như nhiệt năng (dầu, khí đốt, than, năng lượng phóng xạ, năng lượng mặt trời…); thủy năng (sông, suối, biển, thủy triều…); năng lượng gió… Đây là loại năng lượng đóng vai trò quan trọng và được sử dụng trên khắp thế giới trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống ngày nay như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, sinh hoạt…

Việc sử dụng dạng năng lượng khác để biến thành điện năng của mỗi nước là tùy vào tình hình tài nguyên và đường lối phát triển của nước đó

Thủy năng hay năng lượng nước là dạng năng lượng nhận được từ lực hoặc năng lượng của dòng nước và là một dạng năng lượng tái tạo được và ít gây ô nhiễm Đây là đặc tính ưu việt nhất của nguồn năng lượng này Các nguồn năng lượng khác như nguyên tử, than, dầu… không thể tái tạo được và ngày nay đang dần cạn kiệt do sự khai thác quá mức của con người Trong quá trình biến đổi năng lượng, chỉ có thủy năng sau khi biến đổi thành cơ năng và nhiệt năng lại được tái tạo thành thủy năng Còn các dạng năng lượng khác trong quá trình biến đổi không

tự tái tạo trong tự nhiên Con người sử dụng nguồn thủy năng để phục vụ cho đời sống và sản xuất, đặc biệt là để phát điện

Tiềm năng của năng lượng thủy điện được đánh giá dựa vào khối lượng, khoảng cách và độ cao của nước sông đổ ra biển ở mỗi khu vực Chính do tổng lượng nước sông đổ ra biển không được phân bố đồng đều ở từng châu lục, việc tính toán giá trị lý thuyết tiềm năng thủy điện dựa vào giá trị trung bình của độ cao địa hình sẽ dẫn đến sai số lớn Sự dao động theo mùa của lượng nước sông đổ ra biển cũng tác động đến tiềm năng lý thuyết

1.2 VAI TRÕ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN:

1.2.1 Khái niệm:

Thủy điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước Đa số năng lượng thuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một turbine nước và máy phát điện Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều

1.2.2 Ưu điểm:

Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là hạn chế được giá thành nhiên liệu Các nhà máy thuỷ điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóa thạch như dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phải nhập nhiên liệu.Thủy điện hầu như không thải ra các khí, hóa chất độc hại như Nitơ, sulfur oxides và các loại khí nhà kính khác

Các nhà máy thuỷ điện cũng có tuổi thọ lớn hơn các nhà máy nhiệt điện, một

số nhà máy thuỷ điện đang hoạt động hiện nay đã được xây dựng từ 50 đến 100 năm trước và là một trong số các nhà máy năng lượng có hiệu suất lớn Chi phí nhân công cũng thấp bởi vì các nhà máy này được tự động hoá cao và có ít người làm việc tại chỗ khi vận hành thông thường

Thủy điện hầu như không thải ra các loại khí, hóa chất độc hại như Nitơ, Sulfur oxides và khí nhà kính nên tránh gây ra hiện tượng ô nhiễm môi trường

Thủy điện có tầm hoạt động rất rộng, chỉ cần có một lượng mưa nhất định và dòng chảy ổn định của sông ngòi

Các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm, hiện là công cụ đáng chú ý nhất

để tích trữ năng lượng Về tính hữu dụng, cho phép phát điện ở mức thấp vào giờ thấp điểm (điều này xảy ra bởi vì các nhà máy nhiệt điện không thể dừng lại hoàn toàn hàng ngày) để tích nước sau đó cho chảy ra để phát điện vào giờ cao điểm hàng ngày

Việc vận hành các nhà máy thuỷ điện hồ chứa bằng bơm cải thiện hệ số tải điện của hệ thống phát điện

Đề tài:

Những hồ chứa được xây dựng cùng với các nhà máy thuỷ điện thường là những địa điểm thư giãn tuyệt vời cho các môn thể thao nước, và trở thành điểm thu hút khách du lịch Các đập đa chức năng được xây dựng để tưới tiêu, kiểm soát lũ, hay giải trí, có thể xây thêm một nhà máy thuỷ điện với giá thành thấp, tạo nguồn thu hữu ích trong việc điều hành đập

1.2.3 Nhược điểm:

Việc xây dựng các hồ trữ nước sẽ làm thay đổi cảnh quan thiện nhiên, việc thay đổi dòng chảy ảnh hưởng đến môi trường sống của các sinh vật dưới nước, làm đứt quảng đường di trú của một số loài cá khác nhau (ví dụ: loài cá hồi sông Mê-kông)

Trên thực tế, việc sử dụng nước tích trữ thỉnh thoảng khá phức tạp bởi vì yêu cầu tưới tiêu có thể xảy ra không trùng với thời điểm yêu cầu điện lên mức cao nhất Những thời điểm hạn hán có thể gây ra các vấn đề rắc rối, bởi vì mức bổ sung nước không thể tăng kịp với mức yêu cầu sử dụng Nếu yêu cầu về mức nước bổ sung tối thiểu không đủ, có thể gây ra giảm hiệu suất và việc lắp đặt một turbine nhỏ cho dòng chảy đó là không kinh tế

Những nhà môi trường đã bày tỏ lo ngại rằng các dự án nhà máy thuỷ điện lớn có thể phá vỡ sự cân bằng của hệ sinh thái xung quanh Trên thực tế, các nghiên cứu đã cho thấy rằng các đập nước dọc theo bờ biển Đại Tây Dương và Thái Bình Dương của Bắc Mỹ đã làm giảm lượng cá hồi vì chúng ngăn cản đường bơi ngược dòng của cá hồi để đẻ trứng, thậm chí ngay khi đa số các đập đó đã lắp đặt thang lên cho cá Cá hồi non cũng bị ngăn cản khi chúng bơi ra biển bởi vì chúng phải chui qua các turbine Điều này dẫn tới việc một số vùng phải chuyển cá hồi con xuôi dòng ở một số khoảng thời gian trong năm Các thiết kế turbine và các nhà máy thuỷ điện có lợi cho sự cân bằng sinh thái vẫn còn đang được nghiên cứu

Sự phát điện của nhà máy điện cũng có thể ảnh hưởng đến môi trường của dòng sông bên dưới

Nước sau khi ra khỏi turbine thường chứa rất ít cặn lơ lửng, có thể gây ra tình trạng xối sạch lòng sông và làm sạt lở bờ sông

Vì các turbine thường mở không liên tục, có thể quan sát thấy sự thay đổi nhanh chóng và bất thường của dòng chảy Tại Grand Canyon, sự biến đổi dòng chảy theo chu kỳ của nó bị cho là nguyên nhân gây nên tình trạng xói mòn cồn cát ngầm Lượng oxy hoà tan trong nước có thể thay đổi so với trước đó

Cuối cùng, nước chảy ra từ turbine lạnh hơn nước trước khi chảy vào đập, điều này có thể làm thay đổi số lượng cân bằng của hệ động vật, gồm cả việc gây hại tới một số loài Các hồ chứa của các nhà máy thuỷ điện ở các vùng nhiệt đới có thể sản sinh ra một lượng lớn khí methane và carbon dioxide, bởi vì các xác thực vật mới bị lũ quét và các vùng tái bị lũ bị tràn ngập nước, mục nát trong một môi trường kỵ khí và tạo thành methane, một khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh, mạnh hơn cả carbon dioxide gấp vài chục lần Methane bay vào khí quyển khi nước được

xả từ đập để làm quay turbine Theo bản báo cáo của Uỷ ban Đập nước Thế giới (WCD), ở nơi nào đập nước lớn so với công suất phát điện (ít hơn 100 watt trên mỗi

khi thi công đập nước, khí gas gây hiệu ứng nhà kính phát ra từ đập có thể cao hơn những nhà máy nhiệt điện thông thường Ở các hồ chứa phương bắc Canada và Bắc

Âu, sự phát sinh khí nhà kính tiêu biểu chỉ là 2 đến 8% so với bất kỳ một nhà máy nhiệt điện nào có cùng công suất

Một cái hại nữa của các đập thuỷ điện là việc tái định cư dân chúng sống trong vùng hồ chứa Trong nhiều trường hợp không một khoản bồi thường nào có thể bù đắp được sự gắn bó của họ về tổ tiên và văn hoá gắn liền với địa điểm đó vì chúng có giá trị tinh thần đối với họ Hơn nữa, về mặt lịch sử và văn hoá các địa điểm quan trọng có thể bị biến mất, như dự án Đập Tam Hiệp ở Trung Quốc, đập Clyde ở New Zealand và đập Ilisu ở đông nam Thổ Nhĩ Kỳ

Một số dự án thuỷ điện cũng sử dụng các kênh, thường để đổi hướng dòng sông tới độ dốc nhỏ hơn nhằm tăng áp suất có được Trong một số trường hợp, toàn

bộ dòng sông có thể bị đổi hướng để trơ lại lòng sông cạn Những ví dụ như vậy có thể thấy tại Sông Tekapo và Sông Pukaki

Đề tài:

Những người tới giải trí tại các hồ chứa nước hay vùng xả nước của nhà máy thuỷ điện có nguy cơ gặp nguy hiểm do sự thay đổi mực nước, và cần thận trọng với hoạt động nhận nước và điều khiển đập tràn của nhà máy

Việc xây đập tại vị trí địa lý không hợp lý có thể gây ra những thảm hoạ như

vụ Đập Vajont tại Ý, gây ra cái chết của 2001 người năm 1963

Chương 2 LỊCH SỬ HÌNH THÀNH, TÌNH HÌNH VÀ KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN

Ngoài nhiều mục đích phục vụ cho các mạng lưới điện công cộng, một số dự

án thuỷ điện được xây dựng cho những mục đích thương mại tư nhân Ví dụ, việc sản xuất nhôm đòi hỏi tiêu hao một lượng điện lớn, vì thế thông thường bên cạnh nhà máy nhôm luôn có các công trình thuỷ điện phục vụ riêng cho chúng Tại Cao nguyên Scotland đã có các mô hình tương tự tại Kinlochleven và Lochaber, được xây dựng trong những năm đầu thế kỷ 20 Tại Suriname, đập hồ van Blommestein

và nhà máy phát điện được xây dựng để cung cấp điện cho ngành công nghiệp nhôm Alcoa

Ở nhiều vùng tại Canada (các tỉnh bang British Columbia, Manitoba, Ontario, Québec và Newfoundland và Labrador) thuỷ điện được sử dụng rất rộng rãi tới mức

từ "hydro" đã được dùng để chỉ bất kỳ nguồn điện nào phát ra từ nhà máy điện Những nhà máy phát điện thuộc sở hữu nhà nước tại các tỉnh đó được gọi là BC Hydro, Manitoba Hydro, Hydro One (tên chính thức "Ontario Hydro"), Hydro-Québec và Newfoundland và Labrador Hydro Hydro-Québec là công ty sản xuất thuỷ điện lớn nhất thế giới, với tổng công suất lắp đặt năm 2005 đạt 31.512 MW

Cũ nhất có thể kể đến là:

o Cragside, Rothbury, Anh Quốc hoàn thành năm 1870

o Appleton, Wisconsin, Hoa Kỳ hoàn thành năm 1882, một bánh xe nước trên sông Fox cung cấp nguồn thuỷ điện đầu tiên để thắp sáng cho hai nhà máy giấy

và một ngôi nhà

Đề tài:

o Hai năm sau Edison đã trưng bày đèn sợi đốt trước công chúng Chỉ trong khoảng vài tuần sau sự kiện này, một nhà máy phát điện cũng đã đi vào hoạt động thương mại tại Minneapolis

Hình 2

2.1.2 Tình hình:

Đề tài:

2.1.3 Kế hoạch phát triển thủy điện:

2.2 Ở VIỆT NAM:

2.2.1 Lịch sử hình thành:

Hơn nửa thế kỉ qua, công cuộc phát triển thuỷ điện ở nước ta đã trải qua một chặng đường đầy khó khăn, gian khổ nhưng đã mang lại hiệu quả vô cùng to lớn cho nền kinh tế quốc dân

Các công trình đưa vào vận hành có vai trò to lớn trong sản xuất điện năng, phòng chống lũ, cấp nước… phục vụ phát triển kinh tế- xã hội

Đến năm 2010 đã có khoảng 50 nhà máy đưa vào vận hành và đến năm 2020

sẽ có khoảng 80 nhà máy thuỷ điện lớn nhỏ được đưa vào vận hành trong hệ thống điện

Các nhà máy thuỷ điện được xây dựng hầu hết ở vùng núi, nơi kinh tế xã hội phát triển còn chậm Việc xây dựng các công trình thuỷ điện còn thúc đẩy sự phát triển kinh tế- xã hội của các khu vực ấy

Về mặt kinh tế, tỷ lệ thuỷ điện cao trong hệ thống đã đem lại giá thành điện năng hạ xuống đáng kể

Về mặt kĩ thuật, thuỷ điện đã tăng cường chất lượng điện trong hệ thống, vận hành linh hoạt

Nhà máy thủy điện Ankroet là nhà máy thủy điện dầu tiên của Việt Nam, có kiến trúc đá rất đặc trưng của vùng Tây Nam nước Pháp và kiến trúc công xưởng

đặc trưng đầu thế kỷ 20

Đề tài:

Hình 3: Nhà máy thủy điện Ankroet

Để cung cấp điện cho nhu cầu sinh hoạt của người dân Đà Lạt, người Pháp nhận thấy cần phải khai thác nguồn thủy năng của vùng cao nguyên Lang Bian Chính vì vậy, Nhà máy Thủy điện Ankroet được khởi công xây dựng từ năm 1943, đến năm 1944 thì hoàn thành

Nhà máy thủy điện Ankroet được xây dựng tại xã Lát, huyện Lạc Dương, tỉnh Lâm Đồng, nằm ở phía thượng nguồn sông Đa Dung, là phụ lưu cấp 1, bờ phải của sông Đồng Nai Công trình này có nhiệm vụ cung cấp điện cho thành phố Đà Lạt với công suất 2.300KW Điện sản xuất ra được truyền tải về Đà Lạt bằng tuyến đường dây 6,6KV, dài 13km Đến năm 1960, nhà máy Thủy điện Ankroet được người Nhật nâng công suất lên 3.100KW để cấp điện cho công trình xây dựng nhà máy thủy điện Đa Nhim Đến nay, sau hai lần nâng cấp cải tạo, công suất hiện tại của nhà máy là 4.400KW

2.2.2 Tình hình:

2.2.2.1 Tiềm năng:

Việt Nam có 2860 con sông với chiều dài từ 10 km trở lên trải dài từ Bắc

và hai con sông lớn nhất là sông Cửu Long ở Nam bộ và sông Hồng ở Bắc bộ Lượng mưa trung bình mỗi năm là 1.861mm, trong đó Bắc bộ là 1.842mm và Nam bộ là 1.880 mm Một số khu vực có thể có tổng lượng mưa lên đến 5000mm/năm Do đó, lưu tốc tại các con sông tương đối cao, dao động từ 10-90

lớn, đặc biệt là vào mùa mưa

Có 10 hệ thống sông lớn có tiềm năng phát triển thủy điện

Theo các nghiên cứu và huy hoạch tổng thể thì tiềm năng thủy điện trên các sông trên lý thuyết có thể đạt khoảng 300 tỷ MWh/năm và công suất lắp máy được đánh giá khoảng 34.647MW

Trữ lượng kinh tế-kỹ thuật được đánh giá khoảng 80-84tỷ KWh/năm, công suất lắp máy được đánh giá khoảng 19.000-21.000MW

Theo ước lượng, tổng tiềm năng lý thuyết thủy điện của Việt Nam trên lý thuyết có thể đạt sản lượng 300 TWh/năm (tương đương với 34700 MW) Hơn 50% sản lượng ước tính này đến từ ba hệ thống sông chính: sông Hồng ở Bắc bộ (41%), sông Đồng Nai ở Nam bộ (9%) và sông Sê San ở cao nguyên Trung bộ (5%) Xét

về đặc tính kỹ thuật, tiềm năng thủy điện Việt Nam là vào khoảng 80-100TWh/năm (tương đương 17.700MW), trong đó Bắc bộ vẫn chiếm phần lớn hơn cả (51 TWh/năm), sau đó đến Trung bộ (19TWh/năm) và Nam bộ (10,5 TWh/năm)

Đề tài:

2.2.2.2 Hiện trạng:

Hiện tại, tổng công suất các nhà máy thủy điện đang vận hành là 4.198 MW, bao gồm: 11 nhà máy thuỷ điện lớn là Hoà Bình 1.920 MW, Ialy 720 MW, Trị An

400 MW, Hàm Thuận 300 MW, Đa Mi 175 MW, Đa Nhim 160 MW, Thác Mơ 150

MW, Thác Bà 108 (120) MW, ngoài ra còn các thủy điện nhỏ (28 tỉnh có thủy điện nhỏ, tổng số 125 trạm với tổng công suất lắp máy 99 MW, hiện tại có 57 trạm đang hoạt động Các tỉnh có nhiều thủy điện nhỏ đang hoạt động là Gia Lai 12 trạm với tổng công suất 15,6 MW, Hà Giang 6 trạm với tổng công suất 17 MW, Đăk Lăk 3 trạm với tổng công suất 12,8 MW, Cao Bằng 7 trạm với tổng công suất 11,8 MW…)

Cho đến năm 2005, tổng công suất lý thuyết của các nhà máy thủy điện đang vận hành là hơn 4.160 MW tương đương với 11% tiềm năng lý thuyết và 23% tiềm năng xét trên tính khả thi kỹ thuật

Hình 4: Biểu đồ công suất lắp đặt của các công trình thủy điện tiêu biểu tại Việt Nam a) Các nhà máy thủy điện đã hoàn tất và đang hoạt động b) Các nhà máy thủy điện đang trong giai đoaạn xây dựng

Ngoài các dự án thủy điện do EVN làm chủ đầu tư, hiện nay nhiều dự án thủy điện khác do các nhà đầu tư trong nước đầu tư để đưa vào vận hành đến những năm

2010, theo hình thức BOT, IPP (xây dựng – kinh doanh – chuyển giao) với tổng công suất lắp máy trên 1000 MW Về thủy điện nhỏ, theo kế hoạch đến năm 2010

sẽ đưa vào vận hành từ 300 đến 400 MW

CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN LỚN (>100MW) CỦA VIỆT NAM

A Đang vận hành

9 Sông Bùng 4 145 Quảng Nam

D Qui hoạch

2.2.2.3 Kế hoạch phát triển:

Theo quy hoạch phát triển thuỷ điện cả nước đến năm 2015 có xét đến năm

2025 vừa được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, công suất lắp đặt các nhà máy thuỷ điện đến năm 2015 vào khoảng hơn 18.000 MW với sản lượng điện trung bình hằng năm trên 80 tỷ kWh

Trong đó, riêng 9 hệ thống sông Lô - Gâm, sông Đà, sông Mã - Chu, sông Cả, sông Vu Gia, sông Ba, sông Sê San, sông Srepok và sông Đồng Nai đã được quy hoạch phát triển các nhà máy thuỷ điện có tổng công suất khả dụng 15.383 MW với sản lượng điện trung bình hằng năm 63,87 tỷ kWh (chưa kể các nhà máy thuỷ điện nhỏ tái tạo) Các nhà máy thuỷ điện của 4 hệ thống sông Đà, sông Đồng Nai, sông

Sê San và sông Vu Gia đã có tổng công suất lắp đặt 12.214 MW với sản lượng điện trung bình 50,38 tỷ kWh/năm Đến nay, chưa kể các nhà máy thuỷ điện nhỏ tái tạo,

11 nhà máy thuỷ điện hiện có trên các hệ thống sông Đà, sông Đồng Nai, sông Gâm, sông Sê San, Sông Ba và sông Vu Gia đang hoạt động với tổng công suất lắp đặt 4.153 MW, cung cấp cho đất nước trung bình mỗi năm trên 18,06 tỷ kWh, đứng thứ 2 sau sản lượng do các nhà máy điện chạy khí thiên nhiên sản xuất

An, Yaly, Hàm Thuận - Đa My đã từng giữ vai trò hết sức quan trọng trong việc

cung ứng điện cho đất nước những năm đầu đổi mới đầy ắp khó khăn và thiếu điện nghiêm trọng

máy số 2 và số 3 của nhà máy thuỷ điện Sơn La và 16 nhà máy thuỷ điện nhỏ với

DỰ BÁO PHÁT TRIỂN NĂNG LƯỢNG GIAI ĐOẠN 2010-2015

năm 2010

Công suất MW năm 2011- 2025

Công suất MW năm 2025

DỰ BÁO PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN ĐẾN NĂM 2025

Đề tài:

Chương 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN:

lượng, năng lượng đó gọi là thủy năng

nước phân bố trên đoạn sông đó tại một chỗ, tạo độ chênh mực nước thượng và hạ lưu, nghĩa là phải tạo nên cột áp

Như vậy trong các nhà máy thủy điện, thế năng của nước trong các hồ chứa đã được chuyển hóa thành động năng của turbine, qua máy phát điện được chuyển thành điện năng

Hình 5: Nguyên lí hoạt động của nhà máy thủy điện

3.2 SƠ ĐỒ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN:

Nhà máy thủy điện là một tổ hợp phức tạp, sử dụng năng lƣợng của sông,

suối để sản xuất điện năng, bao gồm 3 tuyến:

Đề tài:

3.3 CÁC THIẾT BỊ CHÍNH TRONG NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN:

Hình 7: Sơ đồ bố trí các thiết bị trong nhà máy thủy điện

3.4 PHÂN LOẠI NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN:

Trong thực tế có 3 phương pháp tập trung năng lượng của dòng nước tương ứng với ba sơ đồ nhà máy thủy điện: Nhà máy thủy điện kiểu lòng sông, nhà máy thủy điện đường dẫn và nhà máy thủy điện kiểu tổng hợp

3.4.1 Nhà máy thủy điện kiểu lòng sông (hay sau đập):

Để tập trung năng lượng người ta dùng cột áp H là độ chênh mực nước trước

và sau đập (tương ứng thượng lưu và hạ lưu) Đập có hồ chứa nước lớn để điều tiết lưu lượng dòng sông

Nhà máy thường đặt sau đập đối với cột nước lớn, hoặc là một bộ phận của đập đối với cột nước nhỏ Các trạm thủy điện với phương pháp tập trung năng lượng bằng đập gọi là nhà máy kiểu lòng sông hay sau đập Nó áp dụng cho các con sông ở đồng bằng, trung du nơi có độ dốc lòng sông nhỏ, lưu lượng sông lớn Trong thực tế, chiều cao của đập bị hạn chế bởi kỹ thuật đắp đập và diện tích bị ngập Cột

áp ở các trạm thủy điện này không lớn, thông thường không lớn hơn 30 – 40m Tuy nhiên nhà máy thủy điện kiểu này đã đạt cột áp cao nhất H = 300m là nhà máy thủy điện Nurec ở Liên Xô

Nhà máy thủy điện Thác Bà trên sông Chảy là nhà máy thủy điện lòng sông có cột áp H = 37m, N = 40MW, ba tổ máy

Hình 8: Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu lòng sông

3.4.2 Nhà máy thủy điện đường dẫn:

Trạm thủy điện Đa Nhim (Ninh Thuận) có cột nước H = 800m, N = 160MW (bốn tổ máy 40MW/tổ máy)

Trạm thủy điện có cột nước lớn nhất thế giới hiện nay là trạm Bogota (Colombia) có H = 2000m, N = 500MW

Hình 9: Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu kênh dẫn

3.4.3 Nhà máy thủy điện tổng hợp:

Hình 10: Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu tổng hợp

Năng lượng nước được tập trung là nhờ đập và cả đường dẫn Cột áp của trạm gồm 2 phần: một phần do đập tạo nên, phần còn lại do đường dẫn tạo nên

Nhà máy kiểu này được dùng cho các đoạn sông mà ở trên song có độ dốc nhỏ thì xây đập ngăn nước và hồ chứa, còn ở phia dưới có độ dốc lớn thì xay dựng đường dẫn

Nhà máy thủy điện Hòa Bình (H = 88m, N = 220MW, 8 tổ máy) và Trị An (H

3.4.5 Turbine nước trong nhà máy thủy điện:

Turbine nước hay được gọi là turbine thủy lực là một trong những thiết bị quan trọng nhất của nhà máy thủy điện, là loại động cơ chạy bằng sức nước, nhiệm

vụ chính là chuyển đổi thủy năng thành cơ năng làm quay roto máy phát và sinh ra điện năng Tổ hợp turbine nước và máy phát điện được gọi là “tổ máy phát điện thủy lực”, gồm có gác bộ phận:

- Bánh xe công tác: Là bộ phận chính của turbine có chức năng biến năng lượng dòng nước thành cơ năng truyền qua trục turbine làm quay máy phát điện

Đề tài:

- Trục turbine: Có tác dụng liên kết giữa bánh xe công tác và rotor máy phát điện

- Buồng xoắn: Dùng để phân bố đều lưu lượng và áp lực cung cấp cho bánh xe công tác thông qua các cánh hướng tĩnh theo hướng tâm

- Ống xả: Xả nước từ buồng bánh xe công tác ra hạ lưu đồng thời tạo ra độ cao hút cho turbine thủy lực

- Cánh hướng động: Có tác dụng điều chỉnh lưu lượng dòng chảy qua turbine, tham gia vào quá trình khởi động và dừng tổ máy

- Ổ hướng turbine: Dùng để định vị trục tuurbine theo hướng dọc trục, trong quá trình turbine làm việc ổ hướng chịu lực hướng tâm do không cân bằng dòng chảy qua turbine

- Servomotor : Dùng để truyền động đóng mở các cánh hứng nước thông qua vành điều chỉnh

- Đệm chèn trục turbine: là đêm kín làm việc của turbine có tác dụng ngăn nước

từ trong buồng bánh xe công tác tràn lên nắp turbine trong quá trình tổ máy làm việc

- Đệm kín sửa chữa của turbine: Có tác dụng ngăn nước từ trong buồng bánh xe công tác tràn lên nắp turbine trong quá trình sửa chữa hoặc bảo dưỡng đệm kín làm việc

- Các phần tử của hệ thống điều chỉnh turbine:

thường và sự cố; tham gia điều chỉnh tần số, điều khiển turbine thủy lực vận hành ở các chế độ khác nhau

điều chỉnh thủy lực để đóng – mở cánh hướng

Hình 11: Turbine nước