Tài liệu Đề tài: VAI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TÌM HIỂU VỀ TUABIN THỦY ĐIỆN LOẠI XUNG LỰC docx

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ:
VAI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ
THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM VÀ TÌM HIỂU VỀ TUABIN
THỦY ĐIỆN LOẠI XUNG LỰC
Giáo viên hướng dẫn: Dương Trung Kiên
Người thực hiện: Nhóm 1 Đ4-QLNL
Vũ Ngọc Quyền
Phan Long Biên
Nguyễn Thị Ngọc Bích
Nguyễn Hồng Quảng
Nguyễn Thị Phú
Đỗ Mạnh Đạt
Nguyễn Đức Phong
Lê Hoàng Hiệp
PHẦN I. VÀI TRÒ CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG
ĐIỆN VIỆT NAM.
I. TỔNG QUAN VỀ CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN TẠI VIỆT NAM
* Tính đến 01/01/2008 tổng công suất lắp máy của các nhà máy điện Việt Nam là
12357MW, trong đó:
- Các nhà máy điện thuộc EVN là: 9418MW
- Ngoài EVN – IPP là: 2939MW
Theo cơ cấu nguồn:
Các nguồn điện Tổng công suất
Toàn hệ thống 12357
Các nhà máy điện thuộc EVN 9418
Thủy điện 4583
Nhiệt điện than 1245
Nhiệt điện dầu 198
Tuabin khí – ga 3107
Ngoài EVN – IPP 2939
• Tỉ lệ thủy điện trong hệ thống giai đoạn 2005- 2025:

Năm 2005 2010 2015 2020 2025
Tổng
N
LM
(MW)
11286
25857-
27000
60000 -
70000
112000 181000
Thủy điện 4198 10211 19874 24148 30548
Tỉ lệ thủy
điện trong
hệ thống
36.5% 38 – 40% 28 – 33% 22% 17%
+ Công suất nguồn thủy điện nêu trên bao gồm cả thủy điện tích năng (4800 MW
đến 2025) và nhập khẩu từ Lào, Campuchia.
• Các nhà máy thủy điện đang vận hành tính đến năm 2006
ST
T
Tên nhà máy Công suất lắp máy(MW) Tỉnh
Đang vận hành
2
1 Hòa Bình 1920 Hòa Bình
2 Thác Bà 108 Yên Bái
3 Yali 720 Gia Lai
4 Hàm Thuận 300 Lâm Đồng
5 Đa Nhim 160 Lân Đồng
6 Đa Mi 175 Lâm Đồng

7 Thác Mơ 150 Bình Phước
8 Trị An 400 Đồng Nai
Đang xây dựng
1 Tuyên Quang 342 Tuyên Quang
2 Bản Chát 220 Lai Châu
3 Huội Quảng 520 Sơn La
4 Sơn La 2400 Sơn La
5 Bản Vẽ 300 Nghệ An
6 A Vương 210 Quảng Nam
II. VAI TRÒ CỦA CÁC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG
ĐIỆN
2.1 Yêu cầu chung cho các trạm điện trong toàn bộ hệ thống.
Trong vận hành hệ thống nói chung, hệ thống điện luôn đề ra những yêu cầu
chung cho các nhà máy điện trong toàn hệ thống.
Yêu cầu thứ nhất của hệ thống điện là các nhà máy điện phải cung cấp đủ
điện lượng và công suất cho các hộ dùng điện trong cùng một thời điểm.
Yêu cầu thứ hai là các trạm điện phải đảm bảo chất lượng điện (điện áp và
tần số dòng điện) cho hệ thống.
Yêu cầu thứ ba là chế độ hoạt động của các trạm điện phải nâng cao hiệu ích
kinh tế chung cho toàn hệ thống. Yêu cầu này rất quan trọng, nhưng nó không thể
tách rời khỏi các yêu cầu trên. Vì rằng khi thay đổi chế độ làm việc của một trạm
phát điện nào đó thì không những thay đổi thông số năng lượng của bản thân nó
(khi thiết kế) mà còn làm ảnh hưởng đến thông số và chế độ làm việc của tất cả các
trạm phát điện còn lại trong hệ thống. Do đó phải dựa trên quan điểm có lợi cho
toàn bộ hệ thống để xét chế độ làm việc của các trạm phát điện.
Ngoài ra, đối với trạm nhiệt điện kiểu cung cấp nhiệt và trạm thuỷ điện thì
chế độ làm việc của chúng còn phụ thuộc vào yêu cầu dùng nhiệt và dùng nước
của một số ngành kinh tế quốc dân. Do đó, chế độ làm việc của chúng cần bảo đảm
hiệu ích kinh tế lớn nhất cho nên kinh tế quốc dân.
2.2 Sự đáp ứng của các nhà máy thủy điện theo các yêu cầu của hệ thống.

3
2.2.1. Các loại dự trữ.
Trước khi xét đến sự đáp ứng các yêu cầu của hệ thống của các nhà máy
thủy điện, ta đi tìm hiểu thêm về một số loại công suất dự trữ.
Trong vận hành hệ thống điện, ngoài công suất lắp máy của các nhà máy
đảm nhận phụ tải bình thường, để đảm bảo cung cấp điện một cách an toàn và liên
tục cho các đơn vị dùng điện, hệ thống cần phải có thêm công suất dự trữ. Công
suất dữ trữ này cần thiết để đảm bảo bổ sung hay thay thế phần công suất mà hệ
thống vì nguyên nhân nào đó không thể cung cấp cho các đơn vị dùng điện. Căn cứ
vào tác dụng của công suất dữ trữ người ta chia thành: dữ trữ phụ tải, dữ trữ sự cố
và dữ trữ sửa chữa.
Công suất dự trữ phụ tải có tác dụng đảm nhận phần phụ tải không định kỳ
và trong thời gian ngắn khi các động cơ khởi động… Trị số công suất dữ trữ phụ
tải của hệ thống điện phụ thuộc vào quy mô và đặc điểm các đơn vị dùng điện
trong hệ thống.
Công suất dữ trữ sự cố các tác dụng thay thế phần công suất các tổ máy bị sự
cố, để làm cho các đơn vị dùng điện không phải chịu hậu quả của sự cố này. Sự cố
này là một hiện tượng ngẫu nhiên, không thể biết nó xảy ra lúc nào và khả năng
xảy ra sự cố cũng không giống nhau đối với nhà máy điện. Trị số của công suất dự
trữ sự cố phụ thuộc vào cấu tạo của hệ thống điện, công suất và mức độ sự cố của
tổ máy.
Công suất dự trữ sửa chữa có tác dụng thay thế phần công suất của các tổ
máy được đưa vào sửa chữa. Sau một thời gian hoạt động. thường là 1-3 năm, một
số tổ máy của các nhà máy điện phải ngừng làm việc để kiểm tra và sửa chữa định
kỳ. Việc sửa chữa được tiến hành khi phụ tải của hệ thống nhỏ và ở các nhà máy
có một số tổ máy chưa làm việc. Đối với các nhà máy thủy điện thì thường là vào
mùa kiệt còn đối với nhà máy nhiệt điện thì là vào mùa lũ. Trị số công suất sửa
chữa phụ thuộc vào hình dạng biểu đồ phụ tải lớn nhất năm và công suất của tổ
máy được sửa chữa.
2.2.2 Tham gia phủ biểu đồ phụ tải hệ thống

a, Sự tham gia của NMTĐ không điều tiết
Đặc điểm của NMTĐ không điều tiết là công suất ở mỗi thời điểm phụ
thuộc hoàn toàn vào lưu lượng thiên nhiên. Trong một ngày đêm về mùa kiệt, lưu
lượng thiên nhiên hầu như không thay đổi, nên công suất của NMTĐ không điều
tiết có thể xem như cố định trong một ngày đêm.
4

Từ đặc điểm trên ta thấy đối với trạm thuỷ điện không có hồ điều tiết thì tốt
nhất nên bố trí cho nó làm việc ở phần gốc của biểu đồ phụ tải (hình 2-11) vì rằng
nếu cho nó làm việc ở phần đỉnh hoặc phần thân thì không thể tránh khỏi tổn thất
năng lượng do phải tháo bỏ lượng nước thừa. Điện lượng tổn thất có diện tích gạch
trên hình (2-12). Mặt khác trong trường hợp phân phối phụ tải như hình (2-11) thì
trạm nhiệt điện làm việc với hiệu suất cao hơn, lượng tiêu thụ cho một đơn vị điện
lượng ít hơn, nhưng tổng lượng nhiên liệu của nó vẫn không tăng.
Do đặc điểm không có hồ chứa nên nhà máy thủy điện không điều tiết
không thể đảm nhận các loại công suất dữ trữ. Nếu nhà máy thủy điện không điều
tiết lắp thêm tuabin thứ cấp, thì vào mùa kiệt có thể dùng để thay thế các tổ máy
đưa vào sửa chữa. Đến mùa nhiều nước, do tuabin thứ cấp đảm nhận được phụ tải
nên một số tổ máy của nhà máy nhiệt điện có công suất tương đương có thể được
đưa vào sửa chữa.
b, Sự tham gia của NMTĐ điều tiết ngày trong cân bằng năng lượng.
Hồ điều tiết ngày có nhiệm vụ phân phối lại lưu lượng thiên nhiên đến tương
đối đồng đều trong ngày đêm cho phù hợp với biểu đồ phụ tải. Tất nhiên sự phân
phối đó phụ thuộc vào trị số lưu lượng thiên nhiên trong ngày đêm và không làm
thay đổi lượng nước thiên nhiên trong ngày đêm. Tại đó ta thấy rằng điện lượng
ngày đêm phụ thuộc hoàn toàn vào lượng nước thiên nhiên trong ngày đêm và
công suất giữa các giờ có liên quan với nhau.
Mặt khác thiết bị của NMTĐ có tính linh hoạt cao, quá trình thay đổi không
gây ra tổn thất nên NMTĐ điều tiết ngày có đủ khả năng làm việc ở phần đỉnh của
biểu đồ phụ tải ngày đêm. Khi làm việc ở phần đỉnh, NMTĐ sẽ sử dụng công suất

tối đa, mặc dù điện lượng ngày đêm nhỏ, đồng thời tạo điều kiện cho trạm nhiệt
điện làm việc với công suất ít thay đổi, hiệu suất cao, lượng nhiên liệu tiêu thụ cho
5
một đơn vị điện lượng nhỏ. Tất nhiên thời gian làm việc ở phần đỉnh hoặc phần
thân nhiều hay ít tùy thuộc khả năng điều tiết của hồ và điều kiện thủy văn. Trong
mùa nhiều nước, để tận dụng lượng nước thiên nhiên đến phát được điện lượng
tối đa, tiết kiệm được nhiều nhien liệu cho hệ thống, lúc này NMTĐ điều tiết ngày
làm việc ở phần gốc của biểu đồ phụ tải.
Như đã biết, công suất giữa các giờ trong một ngày đêm của NMTĐ điều
tiết ngày có liên quan mật thiết với nhau. Vì vậy muốn xác định được chế độ làm
việc của trạm, ta phải biết trước ít nhất một ngày lưu lượng thiên nhiên và biểu đồ
phụ tải ngày đêm. Điều kiện đó hiện nay hoàn toàn có thể đáp ứng được. Khi đã
biết lưu lượng thiên nhiên và biểu đồ phụ tải ngày đêm, ta có thể tìm được vị trí
làm việc của NMTĐ điều tiết ngày vừa sử dụng hết lượng nước thiên nhiên trong
ngày đêm vừa phát huy được công suất công tác lớn nhờ đường lũy tích phụ tải.

Nhờ tính linh hoạt của turbine và nhờ có hồ điều tiết ngày mà NMTĐ có thể
đảm nhận một phần dự trữ phụ tải cho hệ thống. Trong thời gian nhiều nước phần
công suất dự trữ phụ tải của NMTĐ được sử dụng để đảm nhận công suất công tác,
nên trạm nhiệt điện phải đảm nhận dự trữ phụ tải này. Hồ điều tiết ngày tương đối
nhỏ, nên nó không thể đảm nhận dự trữ sự cố và dự trữ sửa chữa cho hệ thống
điện. Về mặt này thì NMTĐ điều tiết ngày chẳng khác gì NMTĐ không điều tiết.
Nhưng nếu NMTĐ điều tiết ngày có lắp thêm tuabin thứ cấp, thì như đã biết, có
thể sử dụng công suất đó làm công suất dự trữ sự cố hoặc dự trữ sửa chữa cho bản
thân trạm. Hình (2-17) thể hiện một cách toàn diện khả năng tham gia vào cân
bằng công suất toàn hệ thống của NMTĐ điều tiết ngày.

c, Vai trò của NMTĐ điều tiết năm trong cân bằng hệ thống
6
Hồ điều tiết năm của NMTĐ có khả năng phân phối lại dòng chảy trong năm

cho phù hợp với yêu cầu dùng điện. Mức độ phân phối lại dòng chảy trong năm
phụ thuộc vào dung tích hồ.
Toàn bộ chu kỳ làm việc của NMTĐ điều tiết năm có thể phân ra bốn thời
kỳ.
+ Thời kỳ thứ nhất là thời kỳ cấp nước. Trong thời kỳ này NMTĐ sử dụng
lượng nước thiên nhiên và một phần lượng nước có trong hồ. Chế độ làm việc của
NMTĐ trong mùa cấp phụ thuộc vào chế độ của dòng chảy thiên nhiên và chế độ
điều tiết của hồ. Hồ điều tiết năm có khả năng tiến hành điều tiết ngày. Cho nên
trong mùa cấp, NMTĐ điều tiết năm cũng làm việc ở phần đỉnh của biểu đồ phụ tải
như NMTĐ điều tiết ngày trong mùa ít nước.
+ Thời kỳ thứ hai là thời kỳ trữ nước. Trong thời kỳ này, một phần lưu
lượng thiên nhiên đến được trữ trong hồ, phần còn lại mới cho chảy qua turbine.
Trường hợp dung tích của hồ điều tiết năm tương đối nhỏ, NMTĐ có thể làm việc
ở phần gốc của biểu đồ phụ tải với toàn bộ công suất lắp máy trong cả thời kỳ lũ.
Ngược lại, dung tích của hồ điều tiết năm tương đối lớn, để trữ đầy hồ thì trong
thời kỳ trữ NMTĐ chỉ có thể làm việc ở phần đỉnh của biểu đồ phụ tải với công
suất nhỏ.
Như thế là tùy theo dung tích tương đối của hồ điều tiết năm trong thời kỳ
trữ, NMTĐ có thể làm việc ở phần đỉnh hay phần gốc của biểu đồ phụ tải. Cần
phải nói thêm rằng, chế độ làm việc của NMTĐ trong mùa trữ còn phụ thuộc vào
chế độ trữ nước sớm hay muộn của hồ.
+ Thời kỳ thứ 3 là thời kỳ xả nước thừa. Thời kỳ này xuất hiện khi dung tích
điều tiết năm rất nhỏ so với lưu lượng nước của mùa lũ. Khi hồ đã trữ đầy mà lưu
lượng thiên nhiên đến vẫn lớn hơn khả năng tháo nước lớn nhất của turbine thì
phải xả đi một lượng nước thừa. Thời gian xả nước thừa kéo dài cho đến khi lưu
lượng thiên nhiên đến bằng khả năng tháo lớn nhất của turbine.
Như vậy là trong thời kỳ xả nước thừa chế độ làm việc của NMTĐ hoàn
toàn phụ thuộc vào điều kiện thủy văn, không có liên quan với những thời kỳ khác
và hoàn toàn giống chế độ làm việc của NMTĐ không có khả năng điều tiết.
+ Thời kỳ thứ 4 là thời kỳ NMTĐ làm việc theo lưu lượng thiên nhiên. Thời

kỳ này xuất hiện tiếp sau thời kỳ xả nước, khi lưu lượng thiên nhiên đã bằng hoặc
nhỏ hơn khả năng tháo nước lớn nhất của turbine. Mực nước của hồ trong thời gian
này được duy trì ở mực nước dâng bình thường cho đến khi lưu lượng thiên nhiên
7
không đủ đảm bảo công suất yêu cầu của hệ thống. Tiếp theo là một chu kỳ điều
tiết khác lại bắt đầu.
Trong thời kỳ này thì chế độ làm việc của nó giống như chế độ làm việc của
NMTĐ có hồ điều tiết ngày. Đầu thời kỳ làm việc theo lưu lượng thiên nhiên, trạm
làm việc ở phần gốc của biểu đồ phụ tải. Sau đó theo mức độ giảm của lưu lượng
thiên nhiên mà vị trí làm việc của NMTĐ trong biểu đồ phụ tải năm cao dần lên.
Như đã biết, hồ điều tiết năm không có khả năng phân phối lại dòng chảy
giữa các năm, nên với những năm thủy văn khác nhau, chế độ làm việc của NMTĐ
cũng không giống nhau. ( Trên hình 2-19 và 2-20 thể hiện biểu đồ cân bằng công
suất đặc trưng cho năm ít nước và năm nhiều nước).
* Kết luận: Rõ ràng, sự tham gia phủ biểu đồ phụ tải hệ thống của NMTĐ
phụ thuộc vào đặc tính phân phối dòng chảy năm của sông ngòi và mức độ điều
tiết. Chế độ làm việc của NMTĐ mỗi thời kỳ thỏa mãn yêu cầu cân bằng năng
lượng trong toàn năm và hiệu ích kinh tế của hệ thống lớn nhất trong toàn chu kỳ.
NMTĐ có hồ điều tiết năm, có đủ khả năng đảm nhận dự trữ phụ tải. Tất
nhiên, trong thời kỳ NMTĐ làm việc với toàn bộ công suất lắp máy khi có cơ cấu
hướng nước đã mở hoàn toàn thì NMTĐ không đảm nhận dự trữ phụ tải. Khi dung
tích của hồ điều tiết năm lớn, trạm thủy điện có thể lắp thêm công suất dự trữ sự
cố. Trong mùa lũ, phần công suất dự trữ sự cố này của trạm thủy điện được sử
dụng là công suất công tác và thay vào đó trạm nhiệt điện sẽ đảm nhận dự trữ sự cố
cho hệ thống
2.2.3. Nâng cao hiệu ích kinh tế chung cho toàn hệ thống.
Như chúng ta đã biết, ưu điểm lớn nhất của các NMTĐ trong toàn bộ hệ
thống đó là chi phí sản xuất rất thấp. Chi phí sản xuất mỗi kWh điện chỉ rơi vào
8
khoảng 300-400 đồng trong khi đối với các nhà máy nhiệt điện là khoảng hơn

2000 đồng. Với ưu điểm này, các NMTĐ là thành phần không thể thiếu để nâng
cao hiệu ích kinh tế chung cho toàn hệ thống điện Việt Nam nói riêng cũng như
trên toàn thế giới nói chung.
2.2.4. Đảm bảo chất lượng điện thông qua chế độ điều tần.
Khác với các nhà máy thủy điện khác tăng giảm công suất theo yêu cầu từ
phía phụ tải, NMTĐ có nhiệm vụ điều tần lại tự động tăng giảm công suất khi tần
số trên hệ thống thay đổi, đưa tần số này về mức tiêu chuẩn
Vd: máy chạy điều tần sẽ giữ công suất cố định khi tần số trong phạm vi
49,9Hz <= f<= 50.1Hz. nếu f > 50,1Hz, thì điều tốc sẽ phát 1 lệnh đi giảm
bớt công suất, nếu f < 49,9Hz, thì điều tốc sẽ phát 1 lệnh đi tăng thêm công
suất, để đưa tần số về giới hạn 49,9Hz <= f<= 50.1Hz.
- máy chạy cố định sẽ giữ công suất cố định khi tần số trong phạm vi 49,5Hz
<= f<= 50.5Hz. nếu f > 50,5Hz, thì điều tốc sẽ phát 1 lệnh đi giảm bớt công
suất, nếu f < 49,5Hz, thì điều tốc sẽ phát 1 lệnh đi tăng thêm công suất, để
đưa tần số về giới hạn 49,5Hz <= f<= 50.5Hz.
Các nhà máy thủy điện được dùng để điều tần thường
phải có công suất lớn hoặc có tốc độ tăng giảm tải một
cách nhanh nhất. Một số nhà máy có thể chạy ở chế độ
điều tần phải kể đến đầu tiên là NMTĐ Hòa Bình, ngoài
ra còn có một số nhà máy như Yaly, Thác Bà hay TĐ
Sơn La
Hiện tại thì điện Việt Nam có 3 cấp điều tần (điều chỉnh tần số):
- Cấp I là điều chỉnh tần số trong khoảng +(-)0,2 Hz
- Cấp II là điều chỉnh tần số trong khoảng +(-)0,5Hz
- Và cấp III là sa thải phụ tải
Với điều tần cấp I thì chỉ những nhà máy lớn mới tham gia điều tần được (kéo tần
số lưới về lại trong khoảng chênh lệch 49,8 Hz - 50,2 Hz)
Điều tần cấp II là những nhà máy nhỏ, khi tần số lưới lệch khỏi khoảng <49,5 Hz
hoặc >50,5 Hz thì những nhà máy này có thể tự động tăng/giảm công suất máy
9

phát để đưa tần số về lại trong khoảng 49,5 Hz đến 50,5 Hz mà không cần thông
qua điều độ
Điều tần cấp III là khi tần số của lưới không thể về được khoảng 49,5 Hz đến 50,5
Hz (dù cả nhà máy lớn và nhỏ đều đã tham gia điều tần) thì lúc này Điều độ sẽ cho
sa thải những phụ tải theo quy định đề đưa tần số lưới điện về mức ổn định.
Kết luận: Các NMTĐ đang ngày càng khẳng định được vai trò của mình trong hệ
thống điện quốc gia. Không chỉ cung cấp một lượng điện vô cùng đáng kể, mang
về lợi ích kinh tế cao, các NMTĐ còn đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống
thủy lợi, giao thông thủy. Tương lai, nguồn điện từ thủy năng này sẽ đóng vai trò
chủ đạo trong toàn hệ thống năng lượng trong nước cũng như trên toàn thế giới
PHẦN II. TUABIN THỦY LỰC LOẠI XUNG LỰC
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Tuabin thủy lực loại xung lực hay còn gọi là tuabin xung kích là loại chỉ sử
dụng phần động năng của dòng chảy. Ở loại turbine này, dòng nước sau khi ra khỏi
vòi phun thì toàn bộ năng lượng dòng chảy đều biến thành động năng để đẩy bánh
xe công tác. Vì chảy trong môi trường khí quyển nên chuyển động của dòng tia
trên các cánh bánh xe công tác (BXCT) là chuyển động không áp hay còn gọi là
dòng tia tự do. Sau đây chúng ta nghiên cứu cụ thể các hệ của turbine xung kích.
II. CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG
1. Turbine xung kích gáo ( còn gọi là turbine Penton )
Turbine này do người Mỹ tên là Penton đưa ra năm 1880 nên còn gọi là
turbine Penton.
- Nguyên lý hoạt động của Turbine xung kích gáo :
Quá trình hoạt động của turbine gáo như sau (xem hình 1-1): nước từ thượng lưu
theo ống áp lực 1 chảy qua vòi phun (2) (ở đây lưu lượng được điều chỉnh trước
khi phóng vào cánh bánh xe công tác (BXCT) nhờ van kim (7), rồi phóng vào cánh
dạng gáo (4) của tua bin, làm quay BXCT kéo theo trục turbine (5) quay, nước đập
vào cánh gáo bị bắn ra hai phía và được vỏ 6 của turbine gom lại dẫn về hầm xả để
tháo về hạ lưu của nhà máy
1 : ống áp lực

10
2 : vòi phun
3 : máy điều tốc
4 : hõm gáo
5 : trục turbine
6 : vỏ turbine
7 : van kim
Hình 1-1. Sơ đồ tổng thể turbine xung kích gáo

Hình 1-2. Các bộ phận chính của turbine gáo
Cấu tạo và tác dụng các bộ phận chính của turbine gáo (hình 1-2). Vòi phun
1 nhận nước từ ống áp lực biến toàn bộ năng lượng dòng nước thành động năng
trước khi đưa vào BXCT và điều chỉnh lưu lượng vào turbine nhờ dịch chuyển qua
lại của van kim 3 đặt bên trong (hình 1-2,a). Turbine gáo cột nước cao và ống áp
lực dài còn có bộ phận tách dòng 5 để hướng một phần hay toàn bộ tia nước không
cho vào BXCT để tránh hiện tượng nước va xảy ra quá lớn khi đóng nhanh van
kim của nó. Bộ phận này chỉ làm việc khi cắt giảm phụ tải máy phát điện. Khi phụ
tải giảm, van kim cần phải nhanh chóng đóng bớt độ mở để giảm lưu lượng thích
hợp, tuy nhiên nếu van đóng quá nhanh trong vòi phun sẽ xuất hiện áp lực nước va
11
quá lớn làm vỡ vòi phun. Để giảm trị số áp lực nước va, lúc này máy điều tốc sẽ
nhanh chóng nhấc thiết bị tách dòng 5 lên ngắt bớt phần lưu lượng thừa ra khỏi
cánh gáo. Nhờ vậy lưu lượng vào BXCT vẫn giảm ngay theo yêu cầu giảm tải mà
van kim chỉ phải đóng từ từ. Sự phối hợp dịch chuyển van kim và thiết bị tách
dòng liên hợp với nhau nhờ cơ cấu liên hợp trong máy điều tốc
Bánh xe công tác của turbine gáo ( hình 1-1 và 1-2b,c ) gồm có đĩa 1 trên
chu vi đĩa có gắn các cánh dạng gáo 2 (nên gọi là gáo). Phụ thuộc vào cột nước mà
số gáo có từ 14÷60 cánh. BXCT có thể là một khối liền khi các cánh gáo và đĩa
được đúc thành một khối, và không phải là khối liền khi cánh gáo được đúc riêng
và được gắn lên đĩa bằng bu lông hoặc hàn. Chính giữa cánh gáo có gân 3 chia gáo

làm hai phần bằng nhau để chia tia nước tác động vào gáo thành hai phần đi về hai
hướng bắn ra hai bên. Đuôi dưới của cánh gáo được khoét hõm 4 để cho tia nước
xuyên qua hõm của cánh trước đập thẳng vào cánh gáo thẳng góc (theo chiều
quay ) làm tăng cánh tay đòn của momen quay và tránh momen ngược của tia nước
vào phía sau gáo nằm phía trước.
Vỏ turbine có nhiệm vụ không cho nước từ buồng BXCT bắn ra ngoài gian máy.
Vỏ phải có kích thước và hình dáng thế nào để hứng nước từ gáo xuống hầm xả
mà không rơi ngược trở lại phía sau gáo làm cản trở việc quay của BXCT. Điều
này rất quan trọng đối với turbine gáo trục đứng có nhiều vòi phun.
Hầm xả có nhiệm vụ tập trung nước sau khi đi khỏi BXCT lại để dẫn về hạ lưu.
Mực nước trong hầm xả phải bảo đảm thấp hơn cao trình thấp nhất của BXCT một
khoảng nào đó, thường là bằng đường kính D1 và đặt cao hơn mức nước trong
hầm xả.
* Một vài thông tin thêm về turbine xung kích gáo :
12
Hình 1.3
Loại trục ngang thường có công suất bé và có từ một đến hai vòi phun cho mỗi
BXCT (hình 1.3), số lượng bánh xe công tác trên một trục thường nhỏ hơn ba.
Loại trục đứng có số vòi phun nhiều hơn, thường hai đến sáu vòi, được bố trí đều
chung quanh BXCT.
Turbine gáo sử dụng động năng để quay do vậy cần tạo nên vận tốc dòng phun lớn
để tăng công suất turbine, mặt khác kết cấu BXCT rất vững chắc do vậy turbine
này được sử dụng với cột nước cao lưu lượng nhỏ.
Turbine gáo loại lớn có phạm vi sử dụng cột nước từ 200÷2000m hoặc hơn nữa,
turbine gáo loại nhỏ thì từ 40÷250m. Trục turbine gáo có thể đứng (hình 1-3) hoặc
ngang. Trạm TĐ Bôgôta ở Côlombia đã đạt đến cột nước rất cao H = 2000m, công
suất lắp máy N = 500 MW. Trạm Raisec ở Úc có cột nước H = 1767m. Nước ta có
các trạm H = 500÷800m như Vĩnh Sơn và Đa Nhim, sử dụng hệ turbine xung kích
gáo.
2. Turbine xung kích hai lần ( turbine Banki )

Turbine xung kích hai lần có phạm vi sử dụng cột nước từ 6÷150m, thường
từ 10÷60m. Kết cấu của nó rất đơn giản (hình1-4), dễ chế tạo nên được sử dụng
13
rộng rãi ở các trạm thủy điện nhỏ có lưu lượng bé, cột nước vừa, trục thường nằm
ngang.
Turbine gồm có vòi phun tiết diện hình chữ nhật 4 được nối liền với đoạn
ống chuyển tiếp 8. Vòi có cơ cấu điều chỉnh lưu lượng gồm van phẳng 3 gắn với
trục điều khiển 2 có tay quay vô lăng. Khi vô lăng quay, trục điều chỉnh sẽ tịnh tiến
về phía trước hoặc phía sau làm cho tiết diện ra của vòi phun thay đổi, nên lưu
lượng vào turbine cũng được thay đổi theo. Bánh xe công tác gồm các cánh cong 7
được gắn giữa các đĩa 6, số cánh từ 12÷48. Trục turbine xuyên qua giữa bánh xe
công tác gắn chặt với các đĩa bằng then. Vỏ (buồng) 9 dùng để chắn không cho
nước từ BXCT bắn ra ngoài. Hầm xả 5 có nhiệm vụ dẫn nước về hạ lưu.
Hình dáng BXCT turbine xung kích hai lần gần giống lồng sóc. Dòng nước từ vòi
phun tác dụng vào các cánh phía trên (nhận khoảng chừng 80% năng lượng
củadòng nước) đẩy BXCT lần thứ nhất, xong lại đi vào khoảng trống giữa BXCT
rồi lại tác dụng lần thứ hai vào cánh trước khi ra khỏi bánh xe công tác (nhận thêm
20÷30% phần năng lượng còn lại). Cũng chính vì thế ta gọi nó là turbine xung kích
hai lần. Hiệu suất của loại turbine này tùy thuộc vào số cánh của BXCT và vào
khoảng 80÷85%. Ưu điểm cơ bản của turbine xung kích hai lần là có thể chọn
đường kính BXCT và số vòng quay turbine trong một phạm vi rộng mà không phụ
thuộc vào lưu lượng, bởi vì lưu lượng không chỉ phụ thuộc vào đường kính mà còn
phụ thuộc vào chiều rộng BXCT nữa. Như vậy có thể chế tạo turbine với đường
kính bé để có vòng quay lớn, do vậy giảm giá thành chế tạo turbine và tổ máy thủy
lực.
3. Tuabin phun xiên
*NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:
14
Hinh 1-4.Turbine xung kích 2 lần
thay đổi chiều của luồng chất lưu vận tốc lớn hoặc luồng khí phun. Kết quả là xung

làm quay tuabin và để lại luồng chất lưu với động năng giảm. Không có thay đổi
áp suất của chất lỏng hay khí trong các cánh roto tuabin (các cánh chuyển động),
như trường hợp của tuabin hơi hoặc khí, tất cả áp lực giảm diễn ra tại các cánh
tuabin tĩnh (miệng phun).
*CẤU TẠO:
Turbine xung kích phun xiên (hình 1-5) có hình dạng giống turbine gáo chỉ
khác ở kết cấu BXCT và hướng của tia nước vào BXCT. Tia nước bắn vào BXCT
không trực giao với cánh mà làm với cánh một góc α, nhờ thế có thể làm vành
ghép mép ngoài của BXCT nên đơn giản hóa được cách ghép cánh vào đĩa. Hình
dạng cánh loại này cũng dễ chế tạo hơn. Nó cho phép gia công hàng loạt bằng cách
đập. Turbine tia nghiêng ít được sử dụng rộng rãi, nó chỉ được sử dụng ở TTĐ nhỏ
có cột nước vào khoảng H = 30÷400m.
Hình 1-5. Turbine xung kích phun xiên
15
MỤC LỤC
Trang
Phần I. Vai trò của nhà máy thủy điện trong hệ thống điện Việt
Nam
1
I. Tổng quan về các nhà máy điện 1
II. Vai trò của nhà máy thủy điện đối với hệ thống điện
2.1 Yêu cầu chung cho các trạm điện trong toàn bộ hệ
thống.
2.2 Sự đáp ứng của các nhà máy thủy điện theo các yêu cầu
của hệ thống.
2
2.2.1 Tham gia phủ biểu đồ phụ tải hệ thống. 2
2.2.2. Nâng cao hiệu ích kinh tế chung cho toàn hệ thống. 5
2.2.3. Đảm bảo chất lượng điện thông qua chế độ điều
tần.

5
Phần II. Tuabin thủy lực loại xung lực 6
I. Giới thiệu chung 6
II. Cơ chế hoạt động 6
2.1. Turbine xung kích gáo ( còn gọi là turbine Penton ) 6
2.2. Turbine xung kích hai lần ( turbine Banki ) 9
2.3. Tuabin phun xiên 9
16
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Báo cáo của Công ty cổ phần tư vấn xây dựng Điện 1
2. Trang Web Hội đập lớn Việt Nam (www.vncold.vn)
3. Trang Web (www.webdien.com)
4. Nguyên lý và thiết bị trong các nhà máy điện (Trường Đại học Điện
lực).
5. Bài giảng Thủy điện (Khoa công trình Thủy lợi – Thủy điện – Trường
Đại học bách khoa Đà Nẵng)
17