Hướng dẫn đồ án thủy điện

* Các tài liệu khác - An ninh quốc phòng, - Các nhiệm vụ khác của dự án… 2 Yêu cầu tính toán - Chọn phương thức khai thác thủy năng, - Xác định cấp công trình và Tần suất thiết kế, - T

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ MÔN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

TS TRỊNH QUỐC CÔNG ( Chủ biên )

HƯỚNG DẪN

ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN

HÀ NỘI - 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

BỘ MÔN THỦY ĐIỆN VÀ NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

TS TRỊNH QUỐC CÔNG ( Chủ biên )

HƯỚNG DẪN

ĐỒ ÁN THỦY ĐIỆN

HÀ NỘI - 2017

i

LỜI NÓI ĐẦU

Cuốn “Hướng dẫn đồ án thủy điện” được xuất bản nhằm phục vụ cho sinh viên chuyên ngành Thủy điện và công trình năng lượng hệ chính quy và là tài liệu tham khảo cho sinh việc các chuyên ngành khác thuộc ngành kỹ thuật công trình thủy

Cuốn sách được biên soạn trên cơ sở các tài liệu hướng dẫn, giáo trình chuyên môn dùng nội bộ trước đây, đồng thời có tham khảo tài liệu liên quan trong và ngoài nước cũng như từ thực tế thiết kế, giảng dạy, và hướng dẫn đồ án cho các môn học liên quan đến chuyên ngành kỹ thuật công trình thủy điện

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập các môn đồ án thuộc chuyên ngành Thủy điện và công trình năng lượng, nội dung cuốn sách được chia làm 4 phần:

- Phần 1: Thủy năng

- Phần 2: Lựa chọn thiết bị thủy điện

- Phần 3: Thiết kế các công trình trên tuyến năng lượng

- Phần 4: Thiết kế nhà máy thủy điện

Cuốn sách được các thầy giáo TS Trịnh Quốc Công, TS Hoàng Công Tuấn, TS Phan Trần Hồng Long, ThS Lê Ngọc Sơn, TS Nguyễn Đức Nghĩa biên soạn và đã được thảo luận thông qua tại bộ môn Thủy điện và năng lượng tái tạo, Trường Đại học Thủy lợi

Trong quá trình biên soạn, các tác giả đã nhận được sự ủng hộ, góp ý rất thiết thực

và quý báu của PGS.TS Hồ Sĩ Dự và các đồng nghiệp trong bộ môn Thủy điện và Năng lượng tái tạo

Mặc dù các tác giả đã có nhiều cố gằng nhưng không tránh khỏi những sai sót Tập thể các tác giả rất mong nhận được sự góp ý, nhận xét của các đồng nghiệp, sinh viên và các bạn đọc quan tâm để lần tái bản sau cuốn sách được hoàn thiện hơn

CÁC TÁC GIẢ

ii

MỤC LỤC

PHẦN 1 THỦY NĂNG 1

1 TÀI LIỆU TÍNH TOÁN 1

2 YÊU CẦU TÍNH TOÁN 1

3 NỘI DUNG TÍNH TOÁN 2

3.1 Lựa chọn tuyến công trình và sơ đồ khai thác thủy năng 2

3.2 Lựa chọn mực nước dâng bình thường và cấp thiết kế 2

3.3 Lựa chọn mực nước chết và hình thức điều tiết 2

3.4 Xác định các thông số năng lượng của TTĐ 7

3.5 Xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ, xác định các cột nước đặc trưng 17

PHẦN 2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ THỦY ĐIỆN 24

1 Yêu cầu tính toán 24

2 Các tài liệu phục vụ thiết kế 24

3 Nội dung tính toán, lựa chọn 24

3.1 Chọn số tổ máy cho trạm thủy điện 24

3.2 Lựa chọn loại tuabin 24

3.3 Xác định các thông số cơ bản của tuabin phản kích 24

3.4 Xác định các thông số cơ bản của tuabin xung kích gáo 31

3.5 Tính toán xác định kích thước buồng xoắn 32

3.6 Lựa chọn thiết bị thoát nước ( ống hút) 38

3.7 Lựa chọn thiết bị điều chỉnh 39

3.8 Lựa chọn máy phát điện 41

3.9 Tính toán lựa chọn sơ đồ đấu điện chính và máy biến áp 44

3.10 Lựa chọn thiết bị nâng chuyển 46

PHẦN 3 THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH TRÊN TUYẾN NĂNG LƯỢNG 49

1 TÀI LIỆU THIẾT KẾ 49

2 YÊU CẦU 49

iii

2.1 Tính toán thiết kế các hạng mục công trình cho sơ đồ tuyến công trình sử

dụng kênh dẫn, bể áp lực, đường ống áp lực 49

2.2 Tính toán thiết kế các hạng mục công trình cho sơ đồ tuyến công trình sử dụng hầm có áp, tháp điều áp, đường ống áp lực 49

3 HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN 50

3.1 Tính toán thiết kế các hạng mục công trình cho sơ đồ tuyến công trình sử dụng kênh dẫn, bể áp lực, đường ống áp lực 50

3.2 Tính toán thiết kế các hạng mục công trình cho sơ đồ tuyến công trình sử dụng hầm có áp, tháp điều áp, đường ống áp lực 58

3.3 Tính toán và vẽ biểu đồ phân bố áp lực nước va 66

PHẦN 4 THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 72

1 TÀI LIỆU 72

2 YÊU CẦU 72

2.1 Thuyết minh tính toán 72

2.2 Bản vẽ 72

3 HƯỚNG DẪN 72

3.1 Tính toán xác định kích thước mặt bằng và các cao trình chủ yếu phần dưới nước NMTĐ 72

3.2 Tính toán xác định kích thước mặt bằng và các cao trình chủ yếu phần trên nước NMTĐ 76

3.3 Tính toán kiểm tra ổn định nhà máy 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 87

iv

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Mức đảm bảo phục vụ của các công trình thủy điện 2

Bảng 1.2 Bảng tính toán xác định hct có lợi nhất 5

Bảng 1.3 Bảng tính thủy năng xác định Nbđ 8

Bảng 1.4 Bảng tính toán xác định công suất bảo đảm 10

Bảng 1.5 Bảng tính thủy năng cho năm thủy văn 11

Bảng 1.6 Bảng tính thủy năng theo đường duy trì lưu lượng 14

Bảng 1.7 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ khi Ztl = MNDBT và Ztl = MNC 17

Bảng 1.8 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ khi N = Nmin 18

Bảng 1.9 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ khi N = Nmax 18

Bảng 1.10 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ theo điều kiện hạn chế của Tuabin 19

Bảng 2.1 Góc bao υmax các kiểu tuabin 33

Bảng 2.2 Góc bao υmax và tỷ số bo/D1 33

Bảng 2.3 Bảng quan hệ giữa diện tích tiết diện buồng xoắn bê tông với R 35

Bảng 2.4 Bảng tính buồng xoắn kim loại 38

Bảng 2.5 Bảng tra hệ số điều chỉnh công suất 42

Bảng 2.6 Bảng tra các hệ số tính kích thước máy phát 43

Bảng 3.1 Bảng tính tổng chi phí tính toán năm phần xây dựng khi biết độ dốc kênh i 51

Bảng 3.2 Xác định các lực tác dụng 56

Bảng 3.3 Bảng tính tổn thất năng lượng (với mỗi phương án D) 62

Bảng 3.4 Tính toán đường kính kinh tế hầm 62

Bảng 3.6 Mô đun đàn hồi các loại vật liệu và chất lỏng 67

Bảng 4.1 Các tải trọng và tổ hợp tải trọng 80

Bảng 4.2 Hệ số phân bố lực theo độ sâu 83

Bảng 4.3 Tính toán ổn định và ứng suất 86

v

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình minh họa các mực nước hồ chứa 3

Hình 1.2 Đồ thị quan hệ hct~E 6

Hình 1.3 Biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện (khi chưa kể đến tổn thất) 20 Hình 1.4 Quan hệ tổn thất cột nước với trường hợp phương thức cấp nước liên hợp 21

Hình 1.5 Quan hệ tổn thất cột nước với trường hợp phương thức cấp nước độc lập21 Hình 1.6 Biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện khi xét đến tổn thất cột nước với phương thức cấp nước độc lập 21

Hình 2.1 Phạm vi làm việc của tuabin cánh quay 28

Hình 2.2 Phạm vi làm việc của tuabin tâm trục 29

Hình 2.3 Phạm vi làm việc của tuabin gáo K600/461 32

Hình 2.4 Phạm vi ứng dụng của các loại buồng tuabin 33

Hình 2.5 Quan hệ giữa cột nước tính toán và lưu tốc 35

Hình 2.6 Tính toán buồng xoắn bê tông 36

Hình 2.7 Mặt bằng buồng xoắn bê tông 37

Hình 2.8 Các sơ đồ đấu điện chính 44

Hình 3.1 Mặt cắt dọc và mặt bằng bể áp lực 52

Hình 3.2 Sơ đồ tính toán các lực tác dụng lên mố cố định 56

Hình 3.3 Mặt cắt và mặt bằng cửa lấy nước có áp 59

Hình 3.4 Sơ đồ tính toán ngưỡng cửa lấy nước 60

Hình 3.5 Sơ đồ dao động mực nước trong tháp điều áp 64

Hình 3.6 Biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện 66

Hình 3.7 Sơ đồ tính toán nước va trong đường ống phức tạp 70

Hình 4.1 Mặt bằng nhà máy 73

Hình 4.2 Mặt cắt ngang nhà máy thủy điện 74

Hình 4.3 Sơ đồ mặt trượt tính toán 78

Hình 4.4 Sơ đồ tính toán ổn định nhà máy thủy điện 79

Hình 4.5 Sơ đồ tính toán áp lực sóng 82

Hình 4.6 Sơ đồ phân bố áp lực nước tăng thêm khi có động đất 84

vi

DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT

Do m Đường kính vòng tròn đi qua trục cánh hướng nước

D1 m Đường kính tiêu chuẩn bánh xe công tác

D1M m Đường kính tiêu chuẩn bánh xe công tác mẫu

D1T m Đường kính tiêu chuẩn bánh xe công tác thực

D2 m Đường kính lớn nhất cửa ra cánh bánh xe công tác

Emk triệu KWh Điện lượng mùa kiệt

Eml triệu KWh Điện lượng mùa lũ

Eo triệu KWh Điện lượng năm trung bình nhiều năm

Etháng triệu KWh Điện lượng tháng

Ebđ triệu KWh Điện năng bảo đảm

Ftb km 2 Diện tích trung bình mặt thoáng hồ chứa thủy điện

FCLN m 2 Diện tích cửa lấy nước

vii

Gbxct tấn Trọng lượng bánh xe công tác

GMBA tấn Trọng lượng máy biến áp

Gmax tấn Trọng lượng vật cẩu lớn nhất

Groto tấn Trọng lượng roto

Hbq m Cột nước bình quân gia quyền

Hmax m Cột nước phát điện lớn nhất

Hmin m Cột nước phát điện nhỏ nhất

Lmax m Chiều dài vật cẩu dài nhất

LSLR m Chiều dài gian lắp ráp sửa chữa

MNDBT m Mực nước dâng bình thường

MNDGC m Mực nước dâng gia cường

MNCtb m Mực nước chết theo điều kiện tuabin

MNCbl m Mực nước chết theo điều kiện bồi lắng

viii

Nbqmk MW Công suất bình quân mùa kiệt

Ntrùng MW Công suất trùng

Nmin MW Công suất phát điện nhỏ nhất

Qbh m 3 s -1 Lưu lượng bốc hơi trung bình thời đoạn

Qfđ m 3 s -1 Lưu lượng phát điện

Qgt m 3 s -1 Lưu lượng giả thiết

QLDTH m 3 s -1 Lưu lượng lợi dụng tổng hợp

QmaxCLN m 3 s -1 Lưu lượng lớn nhất chảy qua cửa lấy nước

Qo m 3 s -1 Lưu lượng bình quân nhiều năm

QTĐmax m 3 s -1 Lưu lượng phát điện lớn nhất của TTĐ

Qth m 3 s -1 Lưu lượng thấm trung bình thời đoạn

Qthực m 3 s -1 Lưu lượng tại tuyến công trình

T năm Thời gian bùn cát lắng đọng / Tuổi thọ công trình

do mm Đường kính lớn nhất của dòng tia tuabin gáo

g m.s -2 Gia tốc trọng trường

hbh mm Cột nước bốc hơi trung bình

ho m Chiều cao tính từ mực nước thượng lưu đến tâm vùng chịu sóng

hNlm giờ Số giờ lợi dụng công suất lắp máy

x

ra m Bán kính ngoài stato tuabin

rb m Bán kính trong stato tuabin

α Hệ số mũ tính chiểu dài cung tròn bố trí cực roto

α1 Hệ số cột nước thấm còn lại sau màng chống thấm

αth % Hệ số thấm tương đương bình quân trong tháng

γbc T.m -3 Dung trọng bùn cát

γbc T.m -3 Trọng lượng riêng bùn cát bão hòa nước

đáy m Cao trình đáy móng nhà máy

đôh m Cao trình đáy ống hút

LMF m Cao trình lắp máy phát

môh m Cao trình miệng ra ống hút

1

PHẦN 1 THỦY NĂNG

1 Tài liệu tính toán

* Tài liệu về địa hình khu vực công trình:

- Bình đồ khu vực xây dựng công trình,

- Các đặc tính hồ chứa Z = f(F,V),

- Quan hệ hạ lưu nhà máy thủy điện Z=f(Q)

* Tài liệu về khí tượng, thủy văn :

- Tài liệu về dòng chảy thiên nhiên: liệt năm thủy văn ngày, tháng; đường duy trì lưu lượng ngày,

- Tài liệu về bốc hơi, nhiệt độ,

- Tài liệu về tổn thất thấm,

- Tài liệu về dòng chảy rắn

* Tài liệu dân sinh kinh tế, yêu cầu lợi dụng tổng hợp

- Tài liệu về dân sinh, kinh tế, xã hội, môi trường khu vực công trình,

- Yêu cầu dùng nước của các ngành lợi dụng tổng hợp

* Tài liệu về phụ tải điện

- Đặc điểm và yêu cầu dùng điện,

- Biểu đồ phụ tải ngày, năm điển hình

* Các tài liệu khác

- An ninh quốc phòng,

- Các nhiệm vụ khác của dự án…

2 Yêu cầu tính toán

- Chọn phương thức khai thác thủy năng,

- Xác định cấp công trình và Tần suất thiết kế,

- Tính toán lựa chọn các thông số chủ yếu của hồ chứa: Mực nước dâng bình thường, Mực nước chết ,

- Tính toán xác định các thông số năng lượng: Điện năng bảo đảm (hay công suất bảo đảm); Công suất lắp máy; Điện lượng năm bình quân nhiều năm và Số giờ lợi dụng công suất lắp máy,

- Xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện, xác định các cột nước đặc trưng

2

3 Hướng dẫn tính toán

3.1 Lựa chọn tuyến công trình và sơ đồ khai thác thủy năng

Dựa vào bình đồ tổng thề, mặt cắt địa chất và tài liệu thủy văn, sinh viên nêu những căn cứ để chọn tuyến đập, tuyến năng lượng, bố trí các hạng mục công trình và phương thức khai thác thủy năng

3.2 Lựa chọn mực nước dâng bình thường và cấp thiết kế

3.2.1 Mực nước dâng bình thường

Trong phạm vi một đồ án,mỗi sinh viên được giao sẵn một phương án MNDBT cụ thể

để tính toán

3.2.2 Cấp công trình

Cấp công trình phụ thuộc vào quy mô hồ chứa, chiều cao đập và loại nền, công suất lắp máy của trạm thủy điện Cấp công trình được xác định theo Quy chuẩn hiện hành (QCVN 04-05:2012/BNNPTNT)

3.2.3 Xác định tần suất thiết kế (mức bảo đảm tính toán)

Mức bảo đảm phụ thuộc vào cấp công trình và được tra trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Mức đảm bảo phục vụ của các công trình thủy điện

I II III IV

1 Phát điện

độc lập

90 90 90 90 85 Mức độ giảm sút công suất, điện lượng,

thời gian bị ảnh hưởng trong năm (hoặc mùa) khi xảy ra thiếu nước phụ thuộc vào

vị trí đảm nhận của nhà máy thủy điện trong hệ thống năng lượng do chủ đầu tư quy định và cấp cho cơ quan thiết kế

2 Sử dụng

nước tưới để

phát điện Theo chế độ tưới

Khi nước dùng cho phát điện và tưới trong ngày có sự chênh lệch, cần phải làm thêm hồ điều tiết ngày đêm để điều tiết lại

3.3 Lựa chọn mực nước chết và hình thức điều tiết

3.3.1 Nguyên lý chung

Với mỗi phương án MNDBT, MNC quyết định dung tích điều tiết của hồ chứa và do

đó hình thức điều tiết của hồ MNC là yếu tố quan trọng liên quan đến việc lựa chọn công suất lắp máy và do đó có thể làm thay đổi cấp thiết kế các thành phần công trình MNC

3

được chọn trên cơ sở tính toán phân tích so sánh lựa chọn tối ưu về các chỉ tiêu kinh tế với các phương án MNC

3.3.2 Xác định giới hạn MNC

3.3.2.1 Xác định MNC theo điều kiện làm việc của Tuabin (MNC tb )

Sử dụng công thức kinh nghiệm xác định độ sâu công tác theo điều kiện làm việc của Tuabin:

3.3.2.2 Xác định MNC theo điều kiện bồi lắng hồ chứa (MNC bc )

Hình 1.1 Hình minh họa các mực nước hồ chứa

04 Trị số d1 = 0,51,0m- khoảng cách an toàn từ cao trình bùn cát tới đáy cửa lấy nước

để bùn cát không bị cuốn vào cửa lấy nước

- Trị số d2 = 0,5  1,0m – khoảng cách an toàn từ MNC tới trần cửa lấy nước để không hình thành phiễu xoáy trước cửa lấy nước khi mực nước hồ ở MNC

- Đường kính D – đường kính cửa vào cửa lấy nước (nếu giả thiết tiết diện tròn)

max4

cv

Q D

T Q

Q

Z

 Z: số cửa nhận nước

Sơ bộ lấy: Q TDmax (1.6 2) Q0

Qo – lưu lượng trung bình nhiều năm

+ Vcv = 0,81,2 m/s – lưu tốc tại mặt cắt cửa vào cửa lấy nước

Mực nước chết giới hạn của hồ chứa: là mực nước lớn nhất được xác định từ điều kiện Tuabin và điều kiện lắng đọng bùn cát

MNCgh = max(MNCtb, MNCbc)

Sau khi xác định được MNCgh có thể sơ bộ xác định khả năng điều tiết của hồ chứa thông qua hệ số điều tiết  Tuy nhiên, cách phân loại này chỉ là tương đối

0W

hi V

 

+ Vhi : dung tích hữu ích xác định từ MNCgh

+ W0 : tổng lượng nước năm trung bình nhiều năm

+ Nếu < 0,02 hồ điều tiết ngày đêm hoặc không điều tiết

5

+ Nếu  = 0,02  0,2 hồ điều tiết năm không hoàn toàn

+ Nếu  = 0, 2  0,3 hồ điều tiết năm hoàn toàn

+ Nếu > 0,3 hồ điều tiết nhiều năm

3.3.3 Xác định mực nước chết cho TTĐ điều tiết năm

Đối với TTĐ có hồ điều tiết năm cần xác định mực nước chết có lợi nhất hay độ sâu công tác có lợi nhất h theo các tiêu chuẩn Việc lựa chọn tiêu chuẩn tùy thuộc vào điều ct0

kiện cụ thể như đặc điểm của hệ thống điện, yêu cầu về phụ tải, đặc điểm về chế độ thủy văn Sinh viên lựa chọn một trong hai tiêu chuẩn sau để tính toán xác định 0

ct

h 3.3.3.1 Theo tiêu chuẩn điện lượng mùa kiệt lớn nhất

ax

m mk

đó, lập quan hệ Emk hct sẽ cho phép tìm được hct có lợi nhất Để thuận tiện ta sẽ lập bảng

để tính toán như sau:

- Cột (3) : Vc là dung tích ứng với MNC, tra quan hệ Z  V của hồ ứng với MNC

- Cột (4): Dung tích hữu ích Vhi = VTB – VC ; VTB là dung tích ứng với MNDBT, tra quan hệ Z  V của hồ ứng với MNDBT

- Cột (5) : V dung tích hồ trung bình mùa kiệt, V = VMNC +1/2 Vhi

- Cột (6): Z mực nước thượng lưu trung bình mùa kiệt, tl Z tra tương ứng với V từ tl

quan hệ Z  V của hồ chứa

- Cột (7): 1

6

2, 63*10 *

n tni

dt

Q

V Q



Qtni : Lưu lượng đến tháng thứ i trong mùa kiệt của năm kiệt thiết kế

n: số tháng mùa kiệt của năm kiệt thiết kế

Trị số 2,63.106

là thời gian (s) của 01 tháng (lấy 30,5 ngày)

h: số giờ trong tháng, lấy trung bình h = 730 giờ

Từ đó vẽ đường quan hệ hct Emk sẽ cho phép tìm được hct có lợi nhất

3.3.3.2 Theo tiêu chuẩn điện lượng năm lớn nhất

ax

m n

E

Theo tiêu chuẩn max

n

E , độ sâu công tác có lợi nhất là độ sâu tại đó cho điện lượng năm

là lớn nhất En (hay công suất bình quân năm là lớn nhất)

En = Eml + Emk

Trong một vài trường hợp, nếu chỉ dựa

vào điện lượng mùa kiệt để xác định độ sâu

công tác có lợi nhất thì chưa hẳn đã hợp lý mà

còn phải xem xét sự diễn biến của điện lượng

năm Trong thời kỳ trữ nước do mực nước

trong hồ thấp nên khả năng phát điện bị hạn

chế (trạm thủy điện kiểu đập cột nước thấp)

Bởi vậy, khi tăng độ sâu công tác của hồ, điện

lượng năm sẽ tăng không đáng kể so với độ

tăng của điện lượng mùa kiệt Vì vậy, trị số

điện lượng năm lớn nhất sẽ xuất hiện khi hct

nhỏ hơn so với hct cho Emk lớn nhất Cách xác định Eml và Emk cũng tương tự như cách xác định Emk ở trên

3.3.4 Xác định mực nước chết cho TTĐ điều tiết ngày đêm

Đối với TTĐ điều tiết ngày có nhiệm vụ cân bằng phụ tải của biểu đồ phụ tải ngày đêm của hệ thống điện thì căn cứ vào vị trí làm việc của nó trên biểu đồ phụ tải và công suất bảo đảm (hoặc lưu lượng đảm bảo) để xác định dung tích yêu cầu đảm bảo điều tiết ngày đêm Trường hợp không có biểu đồ phụ tải ngày dung tích bảo đảm điều tiết ngày xác định theo công thức:

Emk hct1o

Hình 1.2 Đồ thị quan hệ hct~E

max

3 3 1

3 2 1

t t t Q

t t t Q

+ Qbd: lưu lượng bảo đảm

+ t1, t3: các khoảng giờ cao điểm trong ngày (t3>t1)

+ t2 : khoảng giờ không phải cao điểm xen kẹp giữa hai khoảng giờ cao điểm

+ k : là hệ số an toàn, k=1,21,5

Từ Vhi xác định được Vc và mực nước chết từ các quan hệ của hồ chứa

Dung tích bảo đảm điều tiết ngày tính theo công thức (1-4) không được lớn hơn dung tích giới hạn đã nêu ở mục 3.3.2 Nếu không thỏa mãn cần có biện pháp công trình để tăng dung tích giới hạn ( đào mở rộng hồ, giảm chu kỳ nạo vét để giảm mực bùn cát) hoặc chấp nhận điều tiết ngày hạn chế

Lưu ý: Với TTĐ nhỏ công suất lắp máy không quá 30MW hiện nay ở VN đang được hưởng chế độ ưu đãi phát điện và bán điện theo giá chi phí tránh được Theo đó các trạm thủy điện nhỏ ( N30MW) được phép phát điện không hạn chế và giá bán điện tính theo khung giờ cao điểm, thấp điểm, giờ bình thường mùa mưa và mùa khô Giờ cao điểm mùa khô được cộng thêm giá chi phí công suất nên có sự chênh lệch lớn Do vậy, theo kinh nghiệm hiện nay dung tích hồ điều tiết ngày của các công trình thủy điện nhỏ được lựa chọn đảm bảo huy động tối đa khả năng phát công suất lắp máy giờ cao điểm trong mùa khô Trên cơ sở đó dung tích tối đa của hồ điều tiết ngày được xác định theo công thức (1-5):

;3600.24

24max

3 3 1

3 1 max

3 2 1 3

1 max

t t t

t t Q

t t t t

t Q

+ Qmax: lưu lượng phát điện lớn nhất

3.4 Xác định các thông số năng lượng của TTĐ

3.4.1 Công suất bảo đảm (điện năng bảo đảm)

Việc xác định Nbđ thực chất là để xác định điện năng bảo đảm Ebđ trong thời đoạn tính toán Thời đoạn tính toán được xác định tùy theo khả năng điều tiết của TTĐ Thời đoạn là ngày đối với TTĐ không điều tiết và điều tiết ngày đêm; là mùa kiệt đối với TTĐ điều tiết năm và là năm đối với TTĐ điều tiết nhiều năm

Nguyên lý chung xác định Nbđ, theo các bước:

+ Xác định được thời đoạn tính toán

8

+ Xác định công suất bình quân cho các thời đoạn tính toán Ni

+ Xây dựng đường tần suất công suất bình quân thời đoạn, Ni = f(P%)

+ Xác định Nbđ: chính là giá trị Ni ứng với mức bảo đảm tính toán Ptk

3.4.1.1 Xác định N bđ cho TTĐ điều tiết năm

Nbđ được xác định từ đường tần suất trung bình mùa kiệt Nmk của liệt năm thủy văn

Nmk xác định theo phương pháp lưu lượng phát điện mùa kiệt không đổi được trình bày trong bảng sau:

Nmksắp xếp P

+ Cột (2): Năm thủy văn

+ Cột (3): Lưu lượng thiên nhiên trung bình mùa kiệt,

m

Q Q

m

i i tn tn

+ Cột (4): Lưu lượng phát điện trung bình mùa kiệt,Q mk

ldth bh th h tn mk

mk Q Q Q Q Q

-

t m

Q bh



 : lưu lượng tổn thất bốc hơi; ℎ cột nước bốc hơi bình quân mùa kiệt, lấy bình quân của cột nước bốc hơi các tháng trong mùa kiệt; F  f (V): diện tích mặt nước

bình quân của hồ chứa, xác định bằng cách tra quan hệ đặc trưng hồ chứa từ V

- Q ldth : lưu lượng theo yêu cầu lợi dụng tổng hợp ở thượng lưu

+ Cột (5): Z hl(Q mk) mực nước hạ lưu bình quân, xác định bằng cách tra qua hệ Q = f (Z) ở hạ lưu nhà máy thủy điện từ Q mk

+ Cột (6): H(Q mk): tổn thất cột nước bình quân, xác định bằng cách tra quan hệ tổn thất cột nước ΔH = f(Q) từ Q mk

+ Cột (7): H cột nước phát điện bình quân mùa kiệt:

)()()

tl V Z Q H Q Z

- K: hệ số công suất,K =9,81.tb.mf Trong thiết kế sơ bộ có thể lấy K = 8,0 – 9,0 Thường chọn K = 8,5

+ Cột (9): các giá trị Nmk được sắp xếp theo thứ tự từ lớn đến nhỏ

+ Cột (10): Tần suất tương ứng với Nmk,

100.1

Trong đó: i là số thứ tự của Nmk đã được sắp xếp, n tổng số năm tính toán

Với sai số cho phép, không nhất thiết phải vẽ đường tần suất Nmk để từ đó tìm ra Nbđ

mà chỉ cần tính toán tần suất P(%) cho các giá trị Nmk sau đó sử dụng công thức nội suy tuyến tính để tính ra Nbđ ứng với Ptk

Trong trường hợp tài liệu thủy văn chỉ có 3 năm điểm hình thì Nbđ được lấy bằng Nmkcủa năm kiệt thiết kế Cách xác định Nmk của năm kiệt thiết kế tương tự như cách xác định

Nmk của năm bất kỳ như đã giới thiệu trên

10

3.4.1.2 Xác định N bđ cho TTĐ điều tiết ngày đêm và không điều tiết

Để xác định Nbđ cần xác định Ni cho tất cả các thời đoạn theo tài liệu chuỗi dòng chảy thủy văn đã cho Sau đó xây dựng đường tần suất công suất bình quân thời đoạn Ni= f(P%), từ mức bảo đảm tính toán tra Nbđ

Bảng 1.4 Bảng tính toán xác định công suất bảo đảm

Cột (2): Công suất thời đoạn tính toán

Cột (3): các giá trị Ni được sắp xếp theo thứ tự từ lớn đến nhỏ

Cột (4): Tần suất tương ứng với Ni

100.1

Trong đó: i là số thứ tự của Niđã được sắp xếp, n tổng thời đoạn tính toán

Cách xác định công suất bình quân Nicho mỗi thời đoạn được thực hiện theo phương pháp lập bảng sẽ được giới thiệu chi tiết trong phần 3.4.3.2

Trường hợp đối với TTĐ có cột nước dao động ít, khi đó có thể coi như tần suất về lưu lượng cũng tương đương với tần suất về công suất Như vậy có thể tính Nbđ từ lưu lượng bảo đảm Qbđ được xác định trên đường duy trì lưu lượng ngày ứng với mức bảo đảm thiết

kế của TTĐ

H Q Q Q k

11

+

t

F h

tl V Z Q H Q Z

+ K: hệ số công suất, các xác định như đã giới thiệu ở trên

3.4.2 Công suất lắp máy

Thực chất việc xác định Nlm, Enn và hNlm phải được tiến hành đồng thời

Như vậy, Nlmlà thông số trong tổ hợp phương án nghiên cứu lựa chọn cho nên thường đưa ra một số phương án Nlm, sau đó thông qua phân tích kinh tế năng lượng để chọn phương án Nlm tối ưu Trong phạm vi đồ án môn học, sơ bộ chọn Nlm sao cho số giờ lợi dụng công suất lắp máy nằm trong khoảng kinh nghiệm từ 3500 đến 4200 giờ

3.4.3 Xác định điện lượng năm bình quân nhiều năm và số giờ lợi dụng công suất lắp máy

3.4.3.1 Tính toán điều tiết thủy năng xác định E nn cho TTĐ điều tiết năm

Với phương án công trình đề xuất: Vị trí và sơ đồ khai thác, MNDBT, MNC, Nlmtiến hành tính toán điều tiết phát điện xác các chỉ tiêu về năng lượng Enn, hNlm, Nbđ và các cột nước đặc trưng thiết kế Trong phạm vi đồ án môn học cho phép sinh viên tính toán điều tiết thủy năng cho TTĐ điều tiết năm theo phương pháp lưu lượng phát điện từng thời đoạn (mùa) là lưu lượng trung bình không đổi bằng phương pháp lập bảng

Tài liệu sử dụng là một chuỗi năm hoặc 3 năm thủy văn tiêu biểu Bảng tính thủy năng sẽ được lập cho từng năm thủy văn tương ứng Bảng 1.5là mẫu tính toán thủy năng cho năm thủy văn tùy chọn bằng phương pháp lập bảng

Bảng 1.5 Bảng tính thủy năng cho năm thủy văn

MNDBT (m) = ; Vtb(106m3) = ; MNC (m) = ; Vc (106m3)= ; Vhi (106m3)= ;

12

Đơn vị m3/s m3/s + - + - 106m3 106m3 106m3 km2(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)

- Cột 1: Thứ tự các tháng theo năm thủy văn

- Cột 2: Lưu lượng thiên nhiên đến trung bình tháng Qtn (m3/s)

- Cột 3: Lưu lượng điều tiết trung bình tháng Qđt (m3/s), phải tính thử dần

* Đối với mùa lũ:

+ bước 1: giải thiết số tháng tích nước m bằng số tháng mùa lũ

13

- nếu tất cả m tháng đều có Qtni Qđtml thì lấy Qđti= Qđtml

- nếu có tháng nào có Qtni< Qđtml thì tháng đó lấy Qđti= Qtni và quay lại bước 2 tính điều tiết với m là số tháng có Qtn Qđtml

* Đối với mùa kiệt:

+ bước 1: giả thiết số tháng cấp nước n bằng số tháng mùa kiệt

* 2, 63*10

n i j

dt

Q

V Q

n n



+ bước 3: so sánh các Qtni với Qđtmk

- nếu tất cả n tháng đều có Qtni Qđtml thì lấy Qđti= Qđtmk

- nếu có tháng nào có Qtni> Qđtmk thì tháng đó lấy Qđti= Qtni và quay lại bước 2 tính điều tiết với n là số tháng có Qtn< Qđtml

- Cột 4, 5: Q = Qtn – Qđt, nếu Q > 0 ghi vào cột 4, Q < 0 ghi vào cột 5

- Cột 6,7: W=Q.2,63.106, nếu W > 0 ghi vào cột 6, W < 0 ghi vào cột 7

- Cột 8: Dung tích hồ đầu thời đoạn Vđ (106m3), tháng đầu mùa lũ Vđ= Vc

- Cột 9: Dung tích hồ cuối thời đoạn Vc (106m3), Vc = Vđ + V

- Cột 10: Dung tích trung bình thời đoạn của hồ chứa Vtb = 0,5*(Vđ + Vc), (106m3)

- Cột 11: Diện tích trung bình mặt hồ, tra từ quan hệ Ftb = f(Vtb), (km2)

- Cột 12: Lưu lượng bốc hơi trung bình thời đoạn Qbh (m3/s)

6

*

2, 63*10

tb tb bh

V

- Cột 14: Lưu lượng phát điện QTĐ (m3/s)

QTĐ = Qđt – Qth - Qbh

- Cột 15: Mực nước thượng lưu trung bình, tra từ quan hệ Z tl= f(Vtb), (m)

- Cột 16: Mực nước hạ lưu trung bình, tra từ quan hệ Zhl = f(QTĐ), (m)

- Cột 17: Cột nước tổn thất trên tuyến năng lượng, tra từ quan hệ hw = f(QTĐ), (m)

- Cột 18: Cột nước phát điện trung bình, H = Z tl- Z hl- hw, (m)

- Cột 19: Công suất trung bình, N = K*QTĐ*H, (MW)

- Cột 20: Điện lượng thời đoạn,

i i n nn

Trong đó, En,i là điện lượng năm của năm thứ i, n là tổng số năm tính toán

3.4.3.2 Tính toán điều tiết thủy năng xác định E nn cho TTĐ điều tiết ngày đêm và không điều tiết

Đối với TTĐ điều tiết ngày đêm và không điều tiết thì các xác định Enn thì cách hợp lý hơn cả là dùng đường tần suất công suất bình quân thời đoạn, thời đoạn tính toán thường là ngày Tài liệu thủy văn dùng tính toán là tài liệu về lưu lượng bình quân ngày của liệt thủy văn hoặc đường duy trì lưu lượng bình quân ngày Bảng 1-6 giới thiệu tính toán thủy năng theo đường duy trì lưu lượng

Bảng 1.6 Bảng tính thủy năng theo đường duy trì lưu lượng

MNDBT (m) = ; Vtb(106m3) = ; MNC (m) = ; Vc (106m3)= ; Vhi (106m3)= ; Nlm = (MW); Htt = (m);

- Cột 4: Lưu lượng thiên nhiên đến hồ chứa Qtn (m3/s)

- Cột 5: Lưu lượng bốc hơi trung bình Qbh (m3/s)

*

bh bh

+ T – thời gian trong tháng tính ra giây (s)

+ F - diện tích trung bình mặt hồ

- Cột 6: Lưu lượng thấm trung bình Qth(m3/s)

𝑄𝑡𝑕 =𝛼𝑡𝑕 × 𝑉

∆𝑇+ th – hệ số thấm bình quân trong tháng th = 1%  3%

+ V - dung tích trung bình

2

hi c

V

V  V

- Cột 7: Lưu lượng tại tuyến công trình (m3/s)

Qthực = Qtn – Qbh - Qth

- Cột 8: Lưu lượng giả thiết (m3/s)

Giả thiết các giá trị Q bất kì, hay là phép toán tính thử dần QTĐ Khi cột Qgt = QTĐ thì dừng lại Với các thuật toán đã lập dưới dạng bảng này chỉ cần copy các giá trị cột QTĐthay vào cột Qgt khoảng từ 5-10 lần thì sẽ hội tụ

- Cột 11: Dung tích hữu ích trung bình (106m3)

Đối với hồ chứa điều tiết ngày, để đơn giản có thể xác định sơ bộ dung tích trung bình như sau:

+ Nếu Qxả> 0, V = Vtb (là dung tích ứng với MNDBT)

+ Nếu Qxả = 0,

2

hi c

V

V  V

- Cột 12: Mực nước thượng lưu trung bình hồ chứa Z tl (m)

Hồ điều tiết ngày: Z tl= f(V )

Hồ không điều tiết: nếu bỏ qua ảnh hưởng của cột nước trên tràn khi xả lũ thì có thể lấy Z tl = MNDBT

- Cột 13: Mực nước hạ lưu nhà máy Zhl (m)

Nếu coi mực nước xả qua tràn có ảnh hưởng trực tiếp đến mực nước hạ lưu của nhà máy thì Zhl = f(Qthực)

- Cột 14: Tổn thất cột nước trên tuyến năng lượng hw (m)

Lưu ý: phải xét đến công suất hạn chế khi H < Htt

- Cột 17: Điện lượng thời đoạn (106kWh)

3.4.3.3 Xác định số giờ lợi dụng công suất lắp máy

Số giờ sử dụng công suất lắp máyh Nlm là thời gian TTĐ làm việc trong một năm với

Nlm để sản suất ra sản lượng điện bằng Enn Nó thể hiện hiệu quả sử dụng thiết bị của TTĐ

ℎ𝑙𝑚 = 𝐸𝑛𝑛

𝑁𝑙𝑚

3.5 Xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ, xác định các cột nước đặc trưng

3.5.1 Xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ

Biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện biểu thị giới hạn quan hệ giữa cột nước công tác (Hct) và lưu lượng phát điện (Qfđ) Trong quá trình vận hành của trạm thủy điện, mực nước hồ chứa dao động trong phạm vi giữa MNDBT và MNC; công suất dao động trong phạm vi giữa Nmin (phụ thuộc vào điều kiện làm việc của Tuabin hay yêu cầu dùng nước tối thiểu hạ lưu) và Nmax (phụ thuộc vào công suất định mức của máy phát và số tổ máy) Do đó biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện sẽ được xây dựng dựa trên các giới hạn này

3.5.1.1 Trường hợp khi chưa xét đến tổn thất cột nước trong đường dẫn

a Xây dựng đường giới hạn khi mực nước hồ bằng MNDBT và MNC

Cách xây dựng 2 đường này được thể hiện trong Bảng 1.7

Bảng 1.7 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ khi Z tl =MNDBT/MNC

Qfđ

(m3/s)

Zhl(m)

Hct (m) (khi Ztl = MNDBT)

Hct (m) ( khi Ztl = MNC)

Trong đó:

+ Cột 1: các giá trị Qfđ giả thiết

+ Cột 2: các giá trị Zhl tương ứng với Qfđ giả thiết, được xác định từ quan hệ hạ lưu Q

18

* Trường hợp khi N= Nmin

Giá trị Nmin thường phụ thuộc vào từng loại Tuabin Theo kinh nghiệm, Nmin thường được xác định như sau

Nmin = (50-60)% Nđm đối với Tuabin tâm trục

Nmin = (20-30)% Nđm đối với Tuabin cánh quay

Nđm là công suất định mức của 1 tổ máy

- Cách xây dựng đường giới hạn N= Nmin được thể hiện trong Bảng 1.8

Bảng 1.8 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ khi N = N min

Hct

(m)

Qfđ(m3/s)

Zhl(m)

Ztl(m)

Trong đó:

+ Cột 1: các giá trị Hct giả thiết

+ Cột 2: các giá trị Qfđ ứng với Hct giả thiết, tính theo công thức min



+ Cột 3: các giá trị Zhl tương ứng với giá trị Qfđ ở cột 2, được xác định từ quan hệ hạ lưu Q = f(Zhl)

+ Cột 4: các giá trị Ztl tương ứng với Qfđ theo công thức Ztl = Zhl+Hct

* Trường hợp khi N= Nmax(đường giới hạn theo công suất máy phát)

Trong quá trình vận hành, trạm thủy điện không thể phát công suất lớn hơn công suất lắp máy do hạn chế bởi máy phát điện (Nmax = Nlm)

- Cách xây dựng đường giới hạn khi N = Nlm được thể hiện trong Bảng 1.9:

Bảng 1.9 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ khi N = N max

19

Trong đó:

+ Cột 1: các giá trị Hct giả thiết

+ Cột 2: các giá trị Qfđ ứng với Hct giả thiết tính theo công thức f l

*

m đ

n ct

N Q

K H



+ Cột 3: các giá trị Zhl tương ứng với giá trị Qfđ ở cột 2, được xác định từ quan hệ hạ lưu Q = f(Zhl)

+ Cột 4: các giá trị Ztl tương ứng với Qfđ theo công thức Ztl = Zhl+Hct

* Xây dựng đường giới hạn theo điều kiện hạn chế của Tuabin

Trong quá trình vận hành, khi cột nước làm việc của trạm thủy điện nhỏ hơn cột nước tính toán (Htt) thì công suất của trạm thủy điện bị hạn chế bởi khả năng qua nước của Tuabin Cách xác định Htt sẽ được giải thích rõ ở mục 3.5.2.2 của phần này Cách xây dựng đường giới hạn này được thể hiện trong Bảng 1.10

Bảng 1.10 Bảng tính xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của TTĐ theo điều kiện hạn chế

của Tuabin

Hct

(m)

Qfđ(m3/s)

Zhl(m)

Ztl(m)

Trong đó:

+ Cột 1: các giá trị Hct giả thiết, chỉ cần lấy các giá trị giả thiết Hct < Htt

+ Cột 2: các giá trị Qfđ ứng với Hct giả thiết tính theo công thức

*

m m

n tt

N Q

K H



+ Cột 3: các giá trị Zhl tương ứng với giá trị Qfđ ở cột 2, được xác định từ quan hệ hạ lưu Q = f(Zhl)

+ Cột 4: các giá trị Ztl tương ứng với Qfđ theo công thức Ztl = Zhl + Hct

* Từ kết quả các bảng tính trên, ta có thể xây dựng được biểu đồ phạm vị làm việc của trạm thủy điện như Hình 1.3 Ở đây phạm vi làm việc của trạm thủy điện được giới hạn bởi các điểm abcde

20

Hình 1.3 Biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện (khi chưa kể đến tổn thất)

Trong trường hợp, trạm thủy điện có yêu cầu lợi dụng tổng hợp phía hạ lưu (với lưu lượng lợi dụng tổng hợp là Qldth) và lưu lượng yêu cầu xuống hạ lưu lớn hơn lưu lượng phát điện nhỏ nhất thì biểu đồ phạm vi làm việc được giới hạn bởi các điểm a’bcde’ Trong

đó, trục a'e' là đường quan hệ Hct ~ Qfđ với Qfđ tương ứng với giá trị Qldth Đường này cắt đường giới hạn ứng với MNDBT và MNC lần lượt tại 2 điểm a' và e'

3.5.1.2 Trường hợp khi xét đến tổn thất cột nước trong đường dẫn

Khi có xét đến tổn thất cột nước trong đường ống áp lực thì cách xây dựng đường giới hạn (abcde) hoặc (a’bcde’) cho biểu đồ phạm vị làm việc của trạm thủy điện vẫn tương tự như trên Tuy nhiên, trong công thức liên quan đến cột nước cần phải xét thêm thành phần tổn thất cột nước

Hct = Ztl – Zhl –hw

hay Ztl = Hct + hw + Zhl

Trong đó hw là tổn thất cột nước trong đường ống áp lực của trạm thủy điện (hw ~

Qfđ) Cần lưu ý rằng việc xác định hw phụ thuộc rất lớn vào phương thức cấp nước cho nhà máy của trạm thủy điện

+ Đối với phương thức cấp nước liên hợp: đường quan hệ hw ~ Qfđ cho toàn bộ nhà máy có dạng như sau

21

Hình 1.4 Quan hệ tổn thất cột nước với trường hợp phương thức cấp nước liên hợp

+ Phương thức cấp nước độc lập: đường quan hệ hw ~ Qfđ cho toàn bộ nhà máy có

dạng như sau:

Hình 1.5 Quan hệ tổn thất cột nước với trường hợp phương thức cấp nước độc lập

Như vậy, với phương thức cấp nước độc lập, biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy

điện sau khi xây dựng sẽ có dạng như Hình 1.6

Hình 1.6 Biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện khi xét đến tổn thất cột nước với

phương thức cấp nước độc lập

22

3.5.2 Xác định các cột nước đặc trưng H max , H bq , H tt , H min

Sau khi xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc của trạm thủy điện ta có thể chỉ ra vị trí các cột nước đặc trưng trực tiếp trên biểu đồ Để thuận tiện cho việc xác định các giá trị của chúng ta có thể sử dụng các công thức được suy ra từ cách xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc

3.5.2.1 Cột nước lớn nhất H max

Hmax = Ztlmax – Zhlmin – hw = MNDBT – Zhlmin – hw (1-14)

Trong đó: Zhlmin và hw phụ thuộc vào lưu lượng phát điện nhỏ nhất Qtđmin qua nhà máy thủy điện

+ Khi không có yêu cầu lợi dụng tổng hợp phía hạ lưu, Qtđmin được xác định từ Nmin

Ta có thể xác định Hmax dựa vào bảng tính xây dựng đường đặc tính cột nước khi N=Nmin

Hct ứng với Ztl = MNDBT chính là giá trị Hmax cần tìm

+ Khi có yêu cầu lợi dụng tổng hợp phía hạ lưu, nếu Qldth > Qtđmin thì Qtđmin được xác định theo Qldth

3.5.2.2 Cột nước bình quân H bq và cột nước tính toán H tt

- Hbq là cột nước bình quân gia quyền của trạm thủy điện, được xác định theo công thức sau

bq

N

H N H

1

1

)

*(

(1-15)

Trong đó: Nt là công suất bình quân của trạm thủy điện ở thời đoạn thứ t

tđ

H là cột nước phát điện trung bình của trạm thủy điện ở thời đoạn thứ t

n là tổng số thời đoạn tính toán

- Cột nước tính toán (Htt) của trạm thủy điện là cột nước nhỏ nhất mà tại đó trạm thủy điện còn phát được công suất lắp máy Thực chất việc xác định Htt là một thông số quan trọng cần được tính toán thông qua phân tích kinh tế - kỹ thuật để chọn Tuy nhiên, trong thiết kế sơ bộ có thể sử dụng công thức kinh nghiệm để xác định

Htt = (0,9 - 0,95).Hbq : đối với trạm thủy điện có hồ điều tiết dài hạn

Htt = Hmin: đối với TTĐ có mức chênh lệch Hmax- Hmin nhỏ hoặc các TTĐ với tuabin công suất nhỏ có thể chọn Htt=Hmin

3.5.2.3 Cột nước nhỏ nhất Hmin

Hmin = Ztlmin – Zhlmax – hw = MNC – Zhlmax – hw (1-16)

23

- Trong đó: Zhlmax, hw được xác định phụ thuộc vào lưu lượng lớn nhất về hạ lưu khi mực nước thượng lưu ở MNC (QmaxMNC) Cách xác định được thực hiện tương tự như Bảng 1.10, tại vị trí Ztl = MNC tương ứng ở cột Hct chính là Hmin cần tìm

- Đối với trạm thủy điện điều tiết ngắn hạn (điều tiết ngày), nhà máy sau đập, lưu lượng về hạ lưu trong mùa lũ lớn, Hmin có thể xác định theo giá trị Hfđ nhỏ nhất trong bảng tính thủy năng

24

PHẦN 2 LỰA CHỌN THIẾT BỊ THỦY ĐIỆN

1 Yêu cầu tính toán

- Lựa chọn loại và xác định các thông số cơ bản của tuabin

- Tính toán xác định kích thước buồng xoắn, ống hút

- Tính toán lựa chọn thiết bị điều chỉnh tuabin

- Tính toán lựa chọn thiết bị điện và thiết bị nâng chuyển

2 Các tài liệu phục vụ thiết kế

- Công suất lắp máy của trạm thủy điện

- Các cột nước đặc trưng và phạm vi làm việc của trạm thủy điện

- Tài liệu về hệ thống điện

3 Hướng dẫn tính toán, lựa chọn

3.1 Chọn số tổ máy cho trạm thủy điện

Số tổ máy được xem là một phương án thiết kế cần được phân tích lựa chọn trên cơ

sở tính toán kinh tế- kỹ thuật, trong đó cần phải xét tới các yếu tố ảnh hưởng tới chọn số tổ máy như: an toàn cung cấp điện, hiệu suất TTĐ, vốn đầu tư, vận chuyển, xây dựng và lắp ráp, chi phí vận hành Trong đồ án môn học này, sinh viên sơ bộ phân tích và đề xuất một phương án số tổ máy để tiến hành tính toán lựa chọn thiết bị

3.2 Lựa chọn loại tuabin

Công suất định mức của tuabin:

từ H max tới H min tra Phụ lục 2.1 ta chọn được loại tuabin

Ngoài ra có thể chọn hoặc tra theo các catalogue của các nhà sản xuất khác

Tùy theo hệ tuabin là phản kích hay xung kích, mà tiến hành các bước theo các mục tương ứng như các phần sau

3.3 Xác định các thông số cơ bản của tuabin phản kích

3.3.1 Xác định đường kính BXCT của tuabin

Đường kính BXCT D 1 được tính theo công thức:

25

𝐷1𝑡𝑡 = 𝑁𝑡𝑏

Trong đó:

+ N tb: Công suất định mức của một tuabin

+ tb: hiệu suất tuabin tại điểm tính toán tra trên đường đặc tính tổng hợp chính

+ ,

I

Q tt: lưu lượng quy dẫn của tuabin thực tại điểm tính toán, Q’ Itt = Q ’ IM

Q’ Itt, tb lần lượt là lưu lượng quy dẫn, hiệu suất của tuabin mẫu tại điểm tính toán

Đối với tuabin tâm trục thì điểm tính toán chính là giao điểm giữa đường n’ Itt (số vòng quay quy dẫn của tuabin mẫu tại điểm tính toán) với đường hạn chế công suất 5%; đối với

tuabin cánh quay thì điểm tính toán là giao điểm giữa đường n’ Itt với góc đặt cánh lớn nhất

φ max của tuabin (hoặc là 1,5÷1,6 lần QI’ đi qua điểm có hiệu suất cao nhất)

Khi tính toán ra D 1tt và dựa vào Phụ lục 2.2 ta tra với đường kính tuabin tiêu chuẩn

gần nhất với D 1tt chọn đường kính tuabin tiêu chuẩn Với các trường hợp không chọn được đường kính tiêu chuẩn, có thể chọn lẻ đến cm

Số vòng quay quy dẫn tính toán được xác định theo công thức:

tt

tb Io I

H

H n

+ n ’ Io: số vòng quay quy dẫn của tuabin mẫu tại điểm có hiệu suất lớn nhất, điểm này

là tâm của đường đồng hiệu suất lớn nhất trên đường đặc tính tổng hợp chính

+ H bq: cột nước bình quân gia quyền

+ D 1tc: đường kính tiêu chuẩn của BXCT