báo cáo đồ án 2 khảo sát hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.02 MB, 60 trang )

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ</b>

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT CHUNG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN...1</b>

<b>BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2</b>

<b>KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN</b>

Giáo viên hướng dẫn : PGS. TS. Nguyễn Hồng Quang Chữ ký GVHD Sinh viên thực hiện : Trần Quốc Bảo

Mã số sinh viên : 20200487P

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

1.2 Sơ đồ tổng quan về nhà máy thủy điện:...3

1.1.1. Nguyên lý chung:...3

1.1.2. Sơ đồ nhà máy thủy điện:...5

1.1.3. Các thiết bị chính trong nhà máy thủy điện...5

a. Nhà máy thuỷ điện kiểu lịng sơng (hay sau đập)...6

b. Nhà máy thủy điện đường dẫn:...7

c. Nhà máy thủy điện tổng hợp:...8

4.1. Máy điều tốc tác động trực tiếp (hình 2.1)...16

4.2. Máy điều tốc tác động gián tiếp (hình 2.2)...18

* Nguyên lý làm việc của sơ đồ tác động gián tiếp như sau:...19

<b>CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN...22</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

c. Cấu tạo của tủ điều tốc cơ...30

IV. Cơ cấu thiết bị của tủ điều khiển...31

1. Khối điều khiển...31

2. Van trượt chính (Main Valve)...32

3. Cơ cấu phản hồi van trượt chính (Main Valve)...32

4. Bộ lọc thô Ф (Filter rough cleaning)...33

5. Bộ lọc dầu tinh kép FTO (trên sơ đồ: Filter dualthin cleaning)...34

V. Hoạt động của tủ điều khiển...34

I. Sơ đồ cấu trúc chung của hệ thống điều tốc...36

II. Sơ đồ bộ điều chỉnh thực tế nhà máy thuỷ điện...38

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

II. Hệ Thống Điều Khiển Bơm Dầu Điều Tốc...46

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

đại hoá đất nước. Song song với sự đáp ứng nhu cầu về sự phát triển kinh tế của xã hội thìngành điện đóng một vai trị cực kỳ quan trọng trong cuộc sống xã hội cũng như trong anninh quốc phịng.

Chúng ta được biết rằng: Có thể sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau đểphát điện, trong đó năng lượng truyền thống như: Than, dầu, khí đốt, hạt nhân, thuỷ năngđược coi là các dạng năng lượng cơ bản, còn năng lượng mặt trời, năng lượng gió, nănglượng thuỷ chiều và năng lượng thuỷ chiều cực nhỏ... là những dạng năng lượng mới. Vớicác nhà máy nhiệt điện, người ta sử dụng nhiên liệu là than đá, dầu hơi đốt.

Ở nước ta năng lượng của các dịng chảy trong sơng, suối (thuỷ năng) rất phongphú, đứng hàng thứ 22 trên thế giới về tiềm năng thuỷ điện. Nguồn năng lượng này đượcphân bố khắp đất nước. Nhà nước và chính phủ đã có những sự đầu tư phát triển hệ thốngthủy điện như một số nhà máy lớn : Tun Quang, Sơn La, Hịa Bình …

Nhà máy thuỷ điện lợi dụng năng lượng dòng chảy (bao gồm cả động năng và thếnăng) đem lại nhiều ưu điểm như: Hiệu suất nhà máy thuỷ điện có thể đạt được rất cao sovới nhà máy nhiệt điện, thiết bị đơn giản, dễ tự động hố và có khả năng điều khiển từ xa,không làm ô nhiễm môi trường,...

Mặt khác, nếu khai thác thuỷ năng tổng hợp, kết hợp với tưới tiêu, giao thơng vàphát điện thì giá thành điện sẽ giảm xuống, giải quyết vấn đề triệt để của thuỷ lợi và môitrường sinh thái của một vùng rộng lớn quanh đó.

Vốn đầu tư xây dừng nhà máy thuỷ điện đòi hỏi lớn hơn so với xây dựng nhà máynhiệt điện. Nhưng giá thành 1 KWh của thuỷ điện rẻ hơn nhiều so với nhiệt điện, nên tínhkinh tế vẫn là tối ưu hơn. Tuy nhiên, người ta cũng không thể khai thác nguồn năng lượngnày bằng bất cứ giá nào. Xây dựng cơng trình thuỷ điện thực chất là thực hiện một sựchuyển đổi điều kiện tài ngun và mơi trường. Sự chuyển đổi này có thể tạo ra một điềukiện mới, giá trị mới sử dụng cho các lợi ích kinh tế xã hội nhưng cũng có thể gây ranhững tổn thất về xã hội và mơi trường mà chúng ta khó có thể đánh giá hết được.

Người ta chỉ khai thác thuỷ năng tại các vị trí cơng trình cho phép về điều kiện kỹthuật, có hiệu quả kinh tế sau khi đã so sánh giữa lợi ích và tổn thất.

Trong xu hướng hội nhập quốc tế, sự phát triển của ngành năng lượng điện thìkhơng thể bỏ qua được chất lượng của điện năng. Để đảm bảo được sự tin cậy cung cấpđiện liên tục, an toàn và hiệu quả cao nhất như mong muốn, ngồi tiêu chuẩn chất lượngvề điện áp thì tần số cũng là một điều kiện rất quan trọng và quyết định tới chất lượng củađiện năng. Trong hệ thống các nhà máy điện phải luôn luôn đảm bảo cung cấp đủ côngsuất cho tất cả các phụ tải của hệ thống và có dự phịng, đảm bảo tần số lưới dao động

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Ở lưới điện Việt Nam, tần số lưới điện bình thường là 50 Hz. Việc giữ tần số ổn định cholưới điện là một vấn đề quan trọng, vì nó giữ ổn định cho mạng điện quốc gia. Khi tần sốsuy giảm dẫn đến giao động công suất trong khu vực làm mất ổn định hệ thống và hệthống sẽ tan rã nếu khơng xử lý kịp thời.

Với mục đích nhằm củng cố các kiến thức trong các năm học và bước đầu cho sinh viên nghiên cứu độc lập em xin nhận đề tài nghiên cứu về bộ điều tốc của nhà máy thủy điệnđể nhìn nhận rõ sự dao động cơng suất và tần số trong hệ thống điện.

Để thực hiện thành công đồ án này, em xin chân thành cảm ơn quý các Thầy, Cô giáo trong khoa đã nhiệt tình cung cấp cho em những kiến thức cơ bản trong các năm học để em có cơ sở thực hiện đồ án này. Trong quá trình thực hiện đồ án em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Hồng Quang đã định hướng và tận tình giúp đỡ cho em trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện và hồn thành đồ án.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng cũng không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự góp ý của các Thầy, Cô giáo và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

<b>CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT CHUNG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN.1.1.Tổng quan về năng lượng điện và vai trò của nhà máy thủyđiện.</b>

Năng lượng điện hay còn gọi là điện năng, là dạng năng lượng thứ cấp được tạo ratừ 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 (sơng, suối, sóngbiển, thủy chiều…), năng lượng gió… Đây là loại năng lượng đóng vai trị quantrọng và được sử dụng trên khắp thế giới trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống ngàynay như công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, sinh hoạt …

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

Thuỷ năng là một dạng năng lượng tái tạo được. Đây là đặc tính ưuviệt nhất của nguồn năng lượng này, các nguồn năng lượng khác như :Nguyên tử, than, dầu … khơng thể tái tạo được. Trong q trình biến đổinăng lượng, chỉ có thuỷ năng sau khi biến đổi thành cơ năng và nhiệt nănglại được tái tạo thành dạng thủy năng, còn các dạng năng lượng khác trongquá trình biến đổi khơng tự tái tạo trong tự nhiên. Con người sử dụngnguồn thuỷ năng để phục vụ cho đời sống và sản xuất, đặc biệt là để phátđiện.

Tuỳ theo điều kiện từng nước mà tỷ lệ phát triển các loại nhà máyđiện có khác nhau. Theo số liệu năm 1978 thì nhìn chung trên toàn thế giớinăng lượng của thuỷ điện chiếm khoảng 1/3 tổng sản lượng điện năng.Trong khi các nguồn khai thác than đã hơn 40 % thì các nguồn thuỷ năngmới khai thác hơn 1,5 % (Điều đó khơng nói lên rằng sau này thuỷ điện sẽphát triển mạnh).

Theo thống kê năm 1978: Ở Châu âu tỷ lệ thuỷ điện chiếm khoảng34% tổng sản lượng điện năng. Ở Liên Xô 19,8 %, Mỹ 18,6 %, Canada 95%, Phần Lan 91,6 %, Triều Tiên 95-98 %, Na Uy 99 %, Thụy sỹ 99,5 %trái lại ở nhiều nước châu Á và Châu Phi tuy nguồn thuỷ năng rất phong

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

phú nhưng tỷ lệ chưa đáng kể chính vì sự kìm hãm của chủ nghĩa đế quốc.

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

Ví dụ ở nước ta: Thời kỳ Pháp thuộc hầu như không để lại một thuỷđiện nào đáng kể, trong thời gian chiến tranh ta chủ trương phát triển cácthủy điện nhỏ ở các vùng miền núi như : Lạng Sơn, Quảng Ninh, Sơn La,Lai Châu, giải quyết được ánh sáng, cơ sở xay xát, chế biến nhỏ, ở ThanhHố có thuỷ điện Bàn Thạch gồm 3x320 KW=960 KW, lợi dụng bậc núiNông Giang.

Thuỷ điện Thác Bà bị bom đạn tàn phá nặng nề, sau này đã khôiphục

được xong cả 3 tổ máy 3x36=108 MW, ở miền Nam có thuỷ điện ĐaNhim, kiểu kênh dẫn, lợi dụng độ chênh mực nước giữa hai consông, công suất 160 MW.

Hiện nay, trữ năng lý thuyết của thuỷ điện trên cả nước ước tính 300 tỷ KWh/năm, với công suất khoảng 32.10 KW Nhưng trữ năng thuỷ<small>6</small> . điện kỹ thuật (tiềm năng kinh tế) chỉ có khoảng 80 tỷ KWh, Với cơng suấtlắp máy 17.438 MW. Tiềm năng kinh tế kỹ thuật thuỷ điện nhỏ khoảng 60tỷ KWh/năm, với công suất lý thuyết 10.000 MW.

270-Miền bắc nước ta có 1069 con sông lớn nhỏ, công suất thuỷ năngước lượng <i>13, 68.106 KW </i>với trữ lượng điện hàng năm trên 120 tỷ KWh,khả năng xây dựng thuỷ điện ở các con sơng chính sau :

- Sơng Cả khoảng 34 vạn KW- Sông Đà khoảng 254 vạn KW- Sông Mã khoảng 25 vạn KW- Sông Thao khoảng 52 vạn KW- Sông Thái Bình khoảng 3,2 vạn KW- Các hệ thống Nơng Giang khoảng 3 vạn KW

Theo tính tốn nếu xây dựng thuỷ điện được 4,8 triệu KW thuỷ điện

thì hàng năm sẽ thu được độ tấn than đá.

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

Thấy được lợi thế này cùng với sự giúp đỡ của Liên Xô và các điềukiện kỹ thuật cho phép, nước ta đã tiến hành điều tra khảo sát và xây dựngthành công nhà máy Thuỷ điện Sông Đà với công suất đợt đầu khoảng 1,6triệu KW gồm 8x200 MW, sau đó cơng suất có thể lên tới 3,2 triệu KW(Hiện nay công suất nhà máy đạt 1.92 triệu KW). Xây dựng cơng trình nàynhằm sử dụng tổng hợp trong đó chống lũ là vấn đề cấp bách. Cơng trìnhnày có thể làm hạ mực nước ở Hà Nội trong mùa lũ xuống 1,4 m.

Đầu tư về thuỷ điện của nước ta không quá lớn như các nước khác.Ta có thể tự lực xây dựng thuỷ điện: Đầu tư cho thiết bị khoảng 30%, cònlại các cơng trình khác có thể tự lực được.

Ngành thuỷ điện nước ta mở ra một triển vọng vô cùng to lớn, đòihỏi một số lượng rất lớn các cán bộ thiết kế, thi công, vận hành rất giỏi, đủsức thăm dò giải quyết những vấn đề kỹ thuật do hoàn cảnh đất nước ta đềra, phải biết áp dụng những kỹ thuật tiến triển nhất vào trong lĩnh vực này.

Ngành ta đào tạo kỹ sư điện thiết kế, vận hành mạng hệ thống điện,nhà máy điện và thuỷ điện, ta phải tự thiết kế thi công các nhà máy điện.Người kỹ sư vận hành điện ở nhà máy thuỷ điện ngoài những kiến thứctổng qt cần biết (cơng trình và thiết bị thuỷ lực) mà cần hiểu sâu về điềutiết hồ chứa để vận hành được tốt. Đây là một lĩnh vực nhiều lý thuyết khácnhau.

<b>1.2 Sơ đồ tổng quan về nhà máy thủy điện:1.1.1. Nguyên lý chung:</b>

Nước trên sông, suối chảy từ nguồn ra biển, đi từ cao đến thấp mangtheo nó một năng lượng, năng lượng này gọi là thuỷ năng.

Để xác định năng lượng đó ta chia dịng chảy trên sơng thành đoạnngắn có chiều dài là l, được giới hạn bởi các tiết diện I-I và II-II:

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

<small>Tuyếến năng lượng.+Kênh vào+C a vanử</small>

<small>+Đường hầầm (gồầm Tháp và van)+Đường ồống Nhà máy :+ Thiêốt b c khí :ị ơ</small>

<small>Chính : Tuabin cho t ng t máy Ph : (các thiêốt ừổụb khác)ị</small>

<small>+ Thiêốt b đi n kyỹ thu t T máyị ệậ ổTuabin</small>

<small>+ Tuabin, cánh hướng …+ B điêầu tồốc Máy phátộ+ Máy phát</small>

<small>+ H thồống kích t .ệừ</small>

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

Nếu một đoạn sơng có cột áp H, lưu lượng Q thì năng lượng dịng chảy trên đoạn sông đó là: <i> QHdt t Hay HW</i>

Trong đó: W – thể tích nước đoạn sơng.

Cơng suất nước của dịng chảy trên đoạn sơng là: : <i>N QH</i>

Để sử dụng năng lượng của đoạn sông thì phải tập trung năng lượngdịng nước phân bố trên đoạn sơng đó tại một chỗ, tạo độ chênh mực nướcthượng và hạ lưu, nghĩa là phải tạo nên cột áp.

Nhà máy thủy điện là một tổ hợp phức tạp, sử dụng năng lượng củasông suối, để sản xuất điện năng bao gồm 3 tuyến :

- Tuyến áp lực (tuyến đầu mối)- Tuyến năng lượng.

- Tuyến hạ lưu.

<b>1.1.3. Các thiết bị chính trong nhà máy thủy điện.</b>

<b><small>Tuyến áplực</small></b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

8. Hệ thống kích thích máy phát 12. Cửa hạ lưu

Trong thực tế có 3 phương pháp tập trung năng lượng của dòng nướctương ứng với ba sơ đồ nhà máy thủy điện: Nhà máy thủy điện kiểu lịngsơng, nhà máy thuỷ điện đường dẫn và nhà máy thuỷ điện kiểu tổng hơp.

Để tập trung năng lượng người ta dùng đập cột áp H là độ chênhmực nước trước và sau đập (tương ứng thượng lưu và hạ lưu). Đập có hồchứa nước lớn để điều tiết lưu lượng dịng sơng.

Nhà máy thường đặt sau đập đối với cột nước lớn, hoặc là một bộphận của đập đối với cột nước nhỏ. Các trạm thuỷ điện với phương pháptập trung năng lượng bằng đập gọi là nhà máy kiểu lịng sơng hay sau đập.Nó áp dụng cho các con sông ở đồng bằng, trung du nơi có độ dốc lịngsơng nhỏ, lưu lượng sơng lớn. Trong thực tế, chiều cao của đập bị hạn chếbởi kỹ thuật đắp đập và diện tích bị ngập. Cột áp ở các trạm thủy điện này

<i>Hình 1.2. Sơ đồ bố trí các thiết bị trong nhà máy thủy điệnHình 1.2 Sơ đồ bố trí các thiết bị trong nhà máy thủy điện</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quangkhông lớn

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

lớn, thông thường không lớn hơn 30 – 40m. Tuy nhiên, nhà máy thủy điệnkiểu này đã đạt cột áp cao nhất H = 300m là nhà máy thủy điện Nurec ởLiên Xô.

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

<b>b. Nhà máy thủy điện đường dẫn:</b>

Nước được ngăn bởi một đập thấp rồi chảy theo đường dẫn (Kênh,máng, tuy – nen, ống dẫn) đến nhà máy thủy điện.

Ở đây cột áp cơ bản là do đường dẫn tạo nên, còn đập chỉ để ngănnước lại để đưa vào đường dẫn. Đường dẫn có độ dốc nhỏ hơn độ dốc lịngsơng. Kiểu trạm này thường dùng ở các sơng suối có độ dốc lịng sơng lớnvà lưu lượng nhỏ.

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

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

<i>Hình 1.3. Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu lịngsơng</i>

<i>Hình 1.3 Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểulịng sơng</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

GVHD: PGS.TS. Ng

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

Nhà máy kiểu này được dùng cho các đoạn sơng mà ở trên sơng có độdốc nhỏ thì xây đập ngăn nước và hồ chứa, cịn ở phía dưới có độ dốc lớn thìxây dựng đường dẫn.

Nhà máy thủy điện Hồ Bình (H = 88m, N = 220MW, 8 tổ máy) và TrịAn (H = 50 m, N = 100MW, 3 tổ máy) là trạm kiểu tổng hợp.

<i>Hình 1.5. Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu tổng hợpHình 1.5 Sơ đồ nhà máy thủy điện kiểu tổng hợp</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

Một nhiệm vụ hết sức quan trọng của Nhà máy cung cấp điện là đảm bảo cácchỉ tiêu về chất lượng điện năng của hệ thống điện, trong đó hai chỉ tiêu đặc biệt quantrọng là chỉ tiêu về điện áp và tần số phải nằm trong phạm vi cho phép theo quy địnhU<small>lv </small>= U ± 5%U và f = f ± 0,2Hz. Trong đó thơng số điện áp mang tính chất cục<small>đm đm lv đm </small>

bộ cịn tần số mang tính chất hệ thống. Đối với tổ máy phát điện, việc điều chỉnh điệnáp chính là điều chỉnh dịng kích từ của tổ máy còn việc điều chỉnh tần số hệ thốngchính là điều chỉnh cơng suất hữu cơng của tổ máy phát ra. Đối với nhà máy thủy điện,việc điều chỉnh cơng suất hữu cơng của tổ máy chính là điều chỉnh công suất cơ củaturbine thủy lực bằng cách điều chỉnh độ mở cánh hướng để thay đổi lưu lượng nướcqua turbine.

Như vậy, hệ thống điều tốc trong nhà máy thủy điện là một hệ thống tự độngđiều chỉnh công suất cơ của turbine thủy lực để duy trì tốc độ quay (tần số) của tổmáy trong giới hạn cho phép, đồng thời đảm bảo cho tổ máy làm việc ở các chế độ:Tần số, cơng suất, điều khiển nhóm và chế độ bù đồng bộ.

<b>a. Quan điểm về việc điều chỉnh tần số</b>

Quan điểm để đưa ra kết luận phải thay đổi cơng suất phát tổ máy để duy trì ổnđịnh tần số là khi có sự thay đổi về tần số thì có thể gây ra một số hậu quả xấu chothiết bị như:

Các thiết bị được thiết kế và làm việc tối ưu ở tần số định mức.

Khi tần số giảm thì hiệu suất của thiết bị cũng giảm ví dụ như: Quạt, độngcơ...

Làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm như ngành dệt, mài, tiện...Làm thay đổi trào lưu công suất trong hệ thống.

Làm giảm tính ổn định của khối turbine máy phát.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

<b>b. Nguyên nhân</b>

Các yếu tố gây ra việc thay đổi tần số, công suất là do sự không phù hợp giữasản xuất và tiêu thụ như:

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

Giờ trong ngày như: Vào giờ cao điểm...Ngày trong tuần như: Thứ bảy, chủ nhật...Ảnh hưởng của thời tiết như: Mưa, nắng...Chính sách về giá theo giờ trong ngàyNhững biến cố đặc biệt như: Lễ hội, thể thao...Những yếu tố ngẫu nhiên khác...

<b>2. Vai trò của điều chỉnh tần số trong hệ thống điện</b>

- Tấn số và điện áp là hai chỉ tiêu quan trọng nhất của chất lượng điện năng.Mỗi một thiết bị tiêu thụ điện làm việcvới một tần số nhất định. Khi tần số của nguồncung cấp cho thiết bị tiêu thụ điện lệch khỏi tần số định mức của nó thì cơng suất tácdụng P, cơng suất phản kháng Q và các thông số khác của thiết bị đó cũng thay đổi.Người ta đã xây dựng được đặc tính về mối quan hệ giữa P và Q theo tần số ở một phụtải tổng hợp có dạng như sau:

- Đối với ĐB: Khi tần số thay đổi 1% thì P thay đổi 1%;- Đối với ĐK: Khi tần số thay đổi 1% thì P thay đổi 3%;- Các lị điện trở, hồ quang …P khơng phụ vào tần số.+ Đối với công suất phản kháng (Q), tại một nút phụ tải ta có:

<i>Hình 2.0 Đặc tính phụ tải tổng hợptheo tần số</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Như vậy, tần số có vai trị quan trọng đến hệ thống điện, có ảnh hưởng trực tiếpđến các thiết bị tiêu thụ điện, cho nên việc giữ tần số ở một giá trị cố định (hay giữ chotần số chỉ được sai lệch trong một phạm vi cho phép) là một yêu cầu quan trọng của hệthống.

Khác với điện áp, tần số tại mọi điểm trong hệ thống đều như nhau và việc điềuchỉnh tần số chỉ có thể thực hiện tại các nhà máy điện. Quá trình điều chỉnh tại các nhàmáy điện để duy trì tần số ở một giá trị nhất định (hay được sai lệch trong phạm vi chophép) được gọi là điều tốc. Vì vậy điều tốc là một trong những thiết bị quan trọngtrong dây chuyền sản xuất điện năng.

Nhiệm vụ của điều tốc

Ta có tần số dòng điện của máy phát điện xoay chiều được xác định theo biểuthức:

</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

Vì số đơi cực p của máy phát khơng đổi nên muốn bảo đảm tần số dòng điện

</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quangkhông đổi ta phải duy trì số vịng quay n của rotor

Rotor của máy phát được nối vào trục của turbine. Dưới tác dụng của nănglượng dòng nước, turbine thuỷ lực quay làm rotor máy phát quay theo. Phương trình động lực trên trục turbine máy phát là:

(1)Trong đó:

- M<small>t</small>: Moment động lực, có tác dụng làm turbine quay. Moment này do năng lượng dòng nước sinh ra.

- M<small>c</small>: Moment cản trên trục turbine máy phát. Moment này do ma sát, moment điện từ …Moment điện từ do dòng điện chạy trong phần ứng của máy phát sinh ra. Moment này thay đổi khi phụ tải máy phát thay đổi.- J: Moment quán tính của tổ máy, quy về trục turbine.

- ω: Tốc độ góc của trục turbine máy phát.

Cơng suất của turbine thuỷ lực do dòng nước cung cấp và được xác định bằngbiểu thức:

N<small>TB </small>= 9,81.Q.H.η

</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng QuangN<small>TB</small>: Công suất turbine (kW)

η : Hiệu suất sử dụng cột nước của turbine Q: Lưu lượng dòng nước (m<small>3</small>/s)

H: Chiều cao cột nước hiệu dụng (m)

Từ cơng thức trên ta thấy có thể thay đổi η, Q hay H để điều chỉnh công suất của turbine nhưng tiện lợi và kinh tế nhất là điều chỉnh lưu lượng Q.

Lưu lượng Q của một dòng nước qua tiết diện S được xác định theo biểu thức:Từ cơng thức trên ta thấy có thể thay đổi η, Q hay H để điều chỉnh công suất của turbinenhưng tiện lợi và kinh tế nhất là điều chỉnh lưu lượng Q.

Lưu lượng Q của một dòng nước qua tiết diện S được xác định theo biểu thức:

Q = v.S (m<small>3</small>/s)

v : Vận tốc dòng chảy qua tiết diện S (m/s)S: Mặt cắt ngang dòng nước (m )<small>2</small>Ta tính vận tốc dịng nước như sau:

2 2

2. .

</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

Viết phương trình Becnuli cho hai mặt cắt (1-1) và (2-2) bỏ qua tổn thất và coi nước là chất lỏng lý tưởng, ta có:

</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng QuangTrong đó:

p<small>1 </small>= p<small>2 </small>=p<small>o</small>: Áp suất khí trờiv<small>1 </small>= 0: Vì thể tích hồ chứa rất lớnγ : Trọng lượng riêng của nước

Z<small>1, </small>Z<small>2 </small>:Độ cao mặt đang xét so với mặt chuẩn (0-0)

Thay vào phương trình (2) ta được:

Vịi phun có tác dụng hướng dịng nước đến bánh xe cơng tác và để điều chỉnhlưu lượng cho phù hợp với yêu cầu phụ tải. Trong vịi phun có van kim (kim phun).Nhờ có cơ cấu điều khiển van kim sẽ di chuyển dọc theo trục làm thay đổi tiết diệnmiệng vịi, do đó điều chỉnh được lưu lượng.

Tóm lại, điều tốc cho turbine thuỷ lực là điều khiển lưu lượng nước vào turbineđể giữ cho tốc độ quay turbine không đổi khi phụ tải thay đổi.

2. .

</div><span class="text_page_counter">Trang 28</span><div class="page_container" data-page="28">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

Ở đây bộ phận cảm biến tốc độ quay của turbine chính là con lắc ly tâm. Vì lựcly tâm tỉ lệ với bình phương tốc độ (F = ω .R) nên mọi sự thay đổi về số vòng quay<small>2</small>của turbine đều được phản ánh qua vị trí con lắc.

Nếu phụ tải máy phát giảm, moment động lực sẽ lớn hơn moment cản, nănglượng thừa sẽ làm tốc độ của máy phát và con lắc ly tâm tăng lên. Dưới tác dụng củalực ly tâm hai tải trọng của con lắc ly tâm càng cách xa nhau làm cho ống lồng (4)được nâng lên. Đầu phải của tay đòn (5) đẩy van (6) về phía đóng để giảm lưu lượng.Do đó cơng suất của turbine sẽ giảm đến trị số tương ứng với phụ tải mới, quá trìnhđiều chỉnh chỉ dừng lại khi M = M . Trong trường hợp này số vòng quay ổn định sẽ<small>đ c</small>

lớn hơn số vòng quay ban đầu một ít. Trường hợp phụ tải tăng, q trình điều chỉnh sẽtương tự nhưng theo chiều ngược lại và kết quả là số vòng quay ổn định sẽ nhỏ hơn sốvịng quay ban đầu một ít.

Máy điều tốc tác động trực tiếp tuy có kết cấu đơn giản nhưng có một số khuyếtđiểm sau:

+ Lực chuyển động để điều khiển thiết bị điều chỉnh bé nên chỉ dùng choturbine công suất nhỏ.

+ Sự khác nhau giữa số vòng quay ứng với phụ tải khác nhau tương đối lớn. Sốvòng quay lớn nhất ứng với phụ tải nhỏ nhất còn số vòng quay nhỏ nhất ứng với phụtải lớn nhất (vì sau khi điều chỉnh, số vòng quay bao giờ cũng khác với số vòng quayban đầu), do cơ cấu điều chỉnh là khâu tỉ lệ nên có sai số điều chỉnh.

+ Hiệu suất của turbine giảm do tổn thất khá nhiều khi chảy qua van phẳng.Để giảm bớt tổn thất thuỷ lực khi chảy qua cửa van, người ta điều chỉnh lưulượng bằng cách thay đổi chiều cao cánh hướng dòng như dùng cửa van hình trụ kiểuthùng chụp bao quanh bộ phận hướng dịng hay nắp turbine có thể di động lên xuống.

</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">

GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hồng Quang

1. Bánh xe công tác 4. Ống lồng

Để thay đổi độ mở các bộ phận điều chỉnh turbine cở trung bình và lớn, địi hỏiphải có mơt lực rất lớn, mạnh đến hàng nghìn kN (tương đương hàng trăm tấn) nên lựcly tâm do quả lắc sinh ra qua hệ thống địn khơng đủ để điều khiển các bộ phận điềuchỉnh được. Bởi vậy, đối với turbine cở trung bình và lớn và ngay cả đối với phần lớncác turbine nhỏ, người ta dùng máy điều tốc tự động tác động gián tiếp. Loại máy nàycó kết cấu phức tạp hơn nhiều so với máy điều tốc tác động trực tiếp. Giữa quả lắc lytâm và bộ phận điều chỉnh lưu lượng là hệ thống khuếch đại tín hiệu, gồm van điềuphối và động cơ tiếp lực để tạo nên lực đóng mở các bộ phận điều chỉnh lưu lượng khálớn. Để hệ thống điều chỉnh ổn định, trong máy điều tốc tác động gián tiếp cịn có bộphận phục hồi. Bộ phận phục hồi gồm có hai loại: Phục hồi cứng và phục hồi mềm.Sau đây là sơ đồ nguyên lý làm việc của máy điều tốc tác động gián tiếp có bộ phậnphục hồi cứng và mềm.

</div>

báo cáo đồ án 2 khảo sát hệ thống điều tốc nhà máy thủy điện

<b>BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2</b>

<b>KHẢO SÁT HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN</b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về