Bài giảng -Thủy điện 2-chương 16 pdf

248

Phần II.b
NHÀ MÁY CỦA TRẠM THUỶ ĐIỆN

Chương XVI
. NHÀ MÁY T.Đ VÀ CÁC THIẾT BỊ
TRONG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN
iết bị trên cần phải bố trí một cách hợp lý và thuận tiện,
yêu cầu quá trình vận hành tốn kém ít nhất, an toàn, có hệ số lợi dụng các thiết bị cao
nhất.

XVI. 1. KHÁI QUÁT VỀ THÀNH PHẦN NHÀ MÁY TĐ
XVI. 1. 1. Nhà máy TĐ và bố trí thiết bị trong nhà máy
Nhà máy thủy điện được chia làm hai phần, lấy cao trình sàn máy phát làm ranh
giới phân chia: phần dưới nước và phần trên khô. Phần trên là kết cấu nhà công nghiệp
thông thường chứa hệ thống cầu trục, các phần trên của máy phát điện, tủ điều khiển tổ
áy và

Nhà máy của trạm thủy điện là nơi chứa các thiết bị động lực chính (turbine,
máy phát điện) ngoài ra còn bố trí các thiết bị phụ để đảm bảo vận hành an toàn cho các
thiết bị chính như: hệ thống các thiết bị điện: tủ điều khiển, thiết bị tự động, thiết bị bảo
vệ, thiết bị phân phối điện, máy biến áp; các h
ệ thống phụ thuỷ lực; các xưởng sửa chữa
và thử nghiệm Tất cả các th
m thiết bị điều tốc Phần dưới nước chủ yếu chứa các bộ phận dưới của máy phát,
ống áp lực, buồng turbine, BXCT, ố
ng xả và bố trí hệ thống thiết bị thiết bị phụ cơ điện.


Hình 16-1. Các bộ phận công trình và thiết bị của nhà máy thuỷ điện.

1- Gian máy. 2- Cầu trục gian máy. 3- Nhà đặt van. 4- Lưới chắn rác. 5- Rãnh van. 6- Buồng xoắn.

1 ngang dàm đỡ cầu trục. 13- Cột đỡ dầm cầu trục. 14
Hình (16-1) là mặt cắt ngang nhà máy thủy điện ngang đập, mô tả các bộ phận
chính và vị trí đặt các thiết bị của một nhà máy thuỷ điện.Trong nhà máy, ngoài các tổ
máy phát điện còn có cầu trục dùng để lắp ráp và vận chuyển các cụm lớn của turbine,
7- Giếng turbine. 8- BXCT của turbine. 9- Ống xả. 10- Phòng phân phối. 11- Máy phát điện kiểu ô
2- Cắt -MBA; 15- động cơ tiếp lực.
249
máy phát điện, máy biến áp động lực và các thiết bị phụ trong nhà máy, trong gian máy
thường dùng cầu trục cầu. Ngoài gian máy chính thường dùng cần trục chữ môn hoặc
các loại máy trục khác như tời, máy nâng kích thủy lực đặt tại chỗ. Cửa lấy nước và
ống xả còn được trang bị lưới chắn rác, các cửa van và trang thiết bị cơ khí thuỷ công
khác. Trạm Máy biến áp đặt song song ở thượng hoặc hạ lưu các tổ
máy để rút ngắn
chiều dài các thanh cái máy phát, trong điều kiện nhà máy ngang đập có ống xả dài đặt
trạm biến áp phía hạ lưu nhà máy rất thuận tiện và kinh tế.
XVI. 1. 2. Phân loại nhà máy thuỷ điện
Nhà máy thuỷ điện được phân loại theo các cách sau:

1. Phân loại theo công suất lắp máy
Phân loại theo cách này mang tính tương đối vì nó tuỳ thuộc vào mức độ phát
triển kinh tế - kỹ thuật của từng quốc gia và mỗi quốc gia cũng tuỳ theo từng thời kỳ.
Nói chung thường phân ra một cách tương đối các loại nhà máy sau:
Trạm thuỷ điện nhỏ, khi: công suất lắp máy
lm
N
< 5.000 kW;
Trạm thuỷ điện trung bình, khi:
lm

N
= 5.000 - 50.000 kW;
rạm th T uỷ điện lớn, khi:
lm
N
> 50.000 - 1.000.000 kW.
Theo TCVN 285 - 2002 đã phân ra các cấp TTĐ sau:
lm
N
Trạm thuỷ điện cấp V, khi:
< 200 kW;
Trạm thuỷ điện cấp IV, khi:
lm
N
< 5.000 - 200 kW;
Trạm thuỷ điện cấp III, khi:
lm
N
< 50.000 - 5.000 kW;
Trạm thuỷ điện cấp II, khi:
lm
N
< 300.000 - 50.000kW;
Trạm thuỷ điện cấp I, khi:
lm
N
≥ 300.000 kW;
Khi TTĐ có
lm
N

> 1.000.000 kW thường được coi là TTĐ cấp đặc biệt.

2. Phân loại theo điều kiện nhà máy chịu áp lực nước thượng lưu
Phân loại theo cách này ta có:
Nhà máy thuỷ điện ngang đập (nhà máy trực tiếp chịu áp lực nước thượng lưu);
Nhà máy thuỷ điện sau đập và nhà máy đường dẫn ( không trực tiếp chịu áp lực
nướ
3. Phân loại theo cột nước của trạm Thuỷ điện
Phân loại theo cách này ta có:
Trạm thuỷ điện cột nước thấp, khi:
< 50 m;
Trạm thuỷ điện cột nước trung bình, khi: 50 m ≤
≤ 400 m;
Trạm thuỷ điện cột nước cao, khi:
> 400 m.
Với cột nước cao dưới 500 m thường có thể dùng turbine Tâm trục tỷ tốc thấp
hoặc turbine Gáo, trên 500 m sử dụng turbine Gáo.

4. Phân loại theo kết cấu nhà máy
Theo cách phân loại này ta có những loại nhà máy sau:
Nhà máy thuỷ điện không kết hợp xả lũ (công trình xả lũ nằm ngoài nhà máy);
Nhà máy thuỷ điện kết hợp xả lũ (công trình xả lũ nằm trong nhà máy);
Nhà máy thuỷ điện kết hợp về kết cấu (nhà máy trong thân đập, nhà máy trong
ác mố ụ, nhà
Nhà máy ngầm và nửa ngầm;
Nhà máy thuỷ điện tích năng;
má
c thượng lưu).

max

H

max
H
max
H
c tr máy trong tháp xả nước );
Nhà y thuỷ điện thuỷ
triều

250


XVI. 2. ĐẶC ĐIỂM VÀ CẤU TẠO CỦA CÁC LOẠI NHÀ MÁY T.ĐIỆN
Trong phần Thủy Năng chúng ta đã biết có những loại TTĐ cơ bản và trong đó
lại có những loại trạm đặc biệt, chúng tuân theo những yêu cầu chung song mỗi loại
cũng sẽ có những nét đặc biệt riêng.
Nhà máy uỷ điện ngang đậ (
trực tiếp chịu áp lực nước thượng lưu, đồng thời cũng là công trình lấy nước trực tiếp
vào turbine. Vì vậy loại nhà máy này được sử dụng thường với cột nước nhỏ (H ≤ 30 -
40 m). Các nhà máy lớn và trung bình thường dùng turbine cánh quay trục đứng. Những
tổ máy lớn có đường kính BXCT D
1
= (10 - 10,5) m (Ví dụ TTĐ thuỷ điện Xaratop, ở
Liên xô cũ có D
1
= 10,3m), N
TB
= (120 - 150) MW, Q
TB

= (650 - 700) m
3
/s. Phần dưới
ước c à
đường dẫn. Áp lực nước từ một phía đòi hỏi nhà máy phải ổn định không bị o
theo đế, và khi xây dựng trên nền không phải đá còn phải tính ổn định của nền và chống
lún, như một công trình chắn nước. Vì cần bảo đảm tính vững chắc và ổn đị
nh, cũng
như vì kích thước lớn và hình dạng phức tạp của buồng turbine và ống xả, phần dưới
nước của nhà máy thủy điện ngang đập, loại đặt ngay tuyến công trình thường là phần
đắt tiền nhất của công trình. Cửa lấy nước đặt ngay trước buồng turbine, có bố trí các
rãnh thả lưới chắn rác, rãnh van sửa chữa, rãnh van công tác. Dùng cầu trục di động bên
trên để nâng hạ lưới và van. Trong trường hợp có vậ
t nổi lớn nguy hiểm, có thể đặt
thêm tường ngực 10 để chắn (hình 16-2); bố trí rãnh 5 để thả van công tác khi cần ngăn
nước vào buồng xoắn. Nếu có xả lũ kết hợp trong nhà máy thì đặt rãnh van sưã chữa 9
của công trình tràn có áp 3; cuối đường xả đặt van xã tràn 4. Việc bố trí công trình xả lũ
trong nhà máy sẽ làm tăng thêm cột nước của trạm vào mùa nước lũ và giảm bớt chiều
rộng đập tràn, d
ẫn đến giảm khối lượng công trình trạm. Phía trên đoạn khuếch tán của
ống xả dài, bố trí thiết bị phụ, phòng phân phối điện cấp điện áp máy phát, trên nó là
trạm máy biến áp Để thao tác van hạ lưu, ở hình trên cũng dùng cần trục cổng.
ường ần ra của ống xả. Trạm phân
phối ca áp đặt ở phần trên ống xả và phầ
n trên nhà máy.

1. Nhà máy thủy điện ngang đập
th p hình 16-2) là một phần của đập dâng do vậy nó
n ủa nhà máy loại này ở trong trường hợp làm việc bất lợi hơn các loại sau đập v
trượt the

Đ ô tô 6 và đường tàu lửa 7cũng được đặt phía trên ph
o

Hình 16-2. Nhà máy thủy điện ngang đập có kết hợp xả lũ.

2. Nhà m
Nhà máy thủy điện sau đập thường dùng cho các trạm có đập khô và đập tràn
xoắn kim loại
iảm đi
trong nhà máy ngang đập.
n.
oại nh
ông đủ chiều rộng để đặt máy biến áp,
do vậy tận dụng khoảng trống giữa đập và nhà máy để đặt trạm biến áp là thích hợp .
Cột điện cao thế có thể đặt trên thân đập bê tông. Nhà máy thuỷ điện sau đập thường
dùng với cột nước từ (30 - 45) m ≤ H ≤ (250 - 300) m. Turbine được sử dụng thường là
héo. Để gi
ảm ảnh
đập, nhà máy nằm sau đập

phòng phân phối và trạm biến áp ép giữa gian máy và đập. Hình (16-4,b) trình bày nhà
máy thủ n máy
ong thân đập sẽ rút ngắn chiều dài đường ố
ng áp lực do vậy giảm bớt tổn thất cột

áy Thủy điện sau đập:
với cột nước trung bình và cao. Với nhà máy sau đập, thường dùng buồng
mặt cắt tròn. Nhờ những thay đổi kết cấu của nhà máy mà phần dưới nước g
nhiều. Phần trên có thể dùng các kết cấu khác hoặc giống như
Hình (16-3) trình bày loại nhà máy có kết cấu hoàn toàn độc lập, đặt sau đập không trà

L à máy này, ố
ng xả không dài thường kh
turbine tâm trục, turbine cánh quay cột nước cao hoặc turbine hướng c
hưởng lún không đều, giữa đập bê tông và nhà máy đặt khớp lún.
Hình (16-4,a) là một ví dụ về nhà máy thủy điện sau
tràn bê tông. Trong trường hợp này, các phần thiết bị điện khó bố trí, thường bố trí
y điện kiểu đập với nhà máy nằm trong thân đập bêtông khô. Việc đặt gia
tr
nước,
251

Hình 16-3. Nhà máy thủy điện sau đập

ận hành của tổ máy làm việc ở môi trường độ ẩm và nhiệt độ ổn
định, gi
ợc chú ý giải quyết. Việc thông thương với bên ngoài và đặt máy biến áp bên
trong chật chội, phải bố trí đường hầm để thông ra ngoài và đặt máy biến áp bên ngoài
về phía hạ lưu nhà máy.
cải thiện điều kiện v
ảm bớt khối lượng bêtông. Tuy nhiên, điều kiện thông gió, ánh sáng, chống ẩm
phải đư


Hình 16-4. Nhà máy thuỷ điện sau đập tràn và trong thân đập.


252
253
ản giống nhà máy thủy điện sau đập,
song ch

trạm đường dẫn cột nước cao, sử dụng
turbine tâm trục thì trong một số trường hợp sử dụng ống xả thẳng hình chóp hoặc ống
x
ả loa kèn nên kết cấu phần dưới cũng đơn giản hơn, nước sau khi ra khỏi ống xả chảy
Đ đường dẫn lộ thiên.

3. Nhà máy thủy điện kiểu đường dẫn:
Nhà máy thủy điện kiểu đường dẫn về cơ b
ỉ khác là kích thước phần dưới nước của nhà máy giảm nhỏ hơn do đường kính
turbine nhỏ, nhất là khi lắp turbine gáo. Ở những
về kênh xả hạ lưu. Hình (16-5) mô tả kết cấu của khu trạm của TT


Hình 16-5. Nhà máy thuỷ điện đường dẫn.
1- thép néo của mố néo ; 2- mố néo hở trên; 3- khớp nhiệt độ;
4- mố đỡ; 5- mố néo dươi; 6- cừ thép; 7- tường áp lực của BAL

Sơ đồ này bao gồm tường áp lực 7 của bể áp lực, nối tiếp từ bể áp lực về nhà
máy là đường ống thép áp lực có đai, nhà máy dùng turbine tâm trục cột nước không
cao. Mố néo tr của bể áp lực,
ố néo dạng h máy, dùng mố
éo dạn
ố néo trên. Ở đây dùng phương thức
cấp nước riêng lẻ, chiều dài ống ngắn. Trạm máy bién áp và trạm phân phối cao áp đặt ở
khu vực riêng, một đầu nhà máy. Nhìn chung nhà máy kiểu đường dẫn có kết cấu không
có gì đặc biệt so với nhà máy thủy điện sau đập.
4. Nhà máy thủy điện ngầm:
Sự khác biệt giữa nhà máy ngầm và loại nhà máy khác là ở chỗ toàn bộ nhà máy
đều được đặt ngầm trong lòng đất đá, liên hệ giữa nhà máy với bên ngoài bằng các
ường h áy mà

kết cấu có khác: nếu nhà máy được đặt trong khối đá cứng chắc thì không cần lớp áo
chịu lực, nếu khối đá yếu thì phải có lớp áo chịu lực bao quanh (hình 16-6).
Để b
ảo vệ gian máy khỏi nước thấm và nước ngưng tụ xuất hiện trên bề mặt đá
hoặc lớp trên lớp áo bêtông, tường vòm thường xây lớp áo, giữa áo và lớp đá là
không
khí. Dùng thiết bị thông gió thổi qua khoảng không ấy để loại bỏ nước ẩm. Ở trạm thủy
điện cột nước thấp và trung bình có kích thước turbine lớn, đồng thời nhà máy đặt trong
đá yếu và nứt nẻ, do vậ
y trong nhà máy chỉ đặt turbine, máy phát và cầu trục cầu.
ên 2 của ống nằm kết hợp trong thành phần tường áp lực
ở. Mố néo dưới 5 là thành phần của phần dưới nước nhà m
n g kín. Khớp nhiệt
độ 3 được đặt sát sau m
đ ầm và giếng riêng. Tùy thuộc vào độ cứng của địa chất bao quanh nhà m


Hình 16-6. Bình đồ mặt bằng nhà máy thủy điện ngầm.
- Xưởng cơ khí. 2- Thùng dầu. 3- Sàn lắp ráp. 4- Giếng thông gió. 5- Đường ray vận chuyển
c đoạn ống. 6- Cửa tự đóng. 7- MBA tự dùng. 8- Phòng điều khiển TT. 9- Máy ngắt. 10- Tuy
nen dẫn cáp; 11- tuy nen MBA. 12-MBA dự trữ. I- Nhóm MBA thứ nhất. II- Nhóm MBA thứ hai.

Cửa ong đường
hầm riêng dọc theo nhà máy. Khi nhà máy đặt không sâu so với mặt đất thì máy biến áp
có thể đặt trên mặt đất. Dùng đường hầm để dẫn dây điện từ máy phát đến máy biến áp.
Việc sửa chữa máy biến áp có thể tiến hành tại trạm phân phối cao áp, hoặc có thể dùng
đường hầm đưa máy biế
n áp vào sàn lắp ráp trong nhà máy để sửa chữa.
Đối với những nhà máy đặt khá sâu dưới mặt đất thì máy biến áp được bố trí
trong một đường hầm riêng chạy song song nhà máy (xem hình 16-6).

van sự cố đặt cuối đường dẫn và sửa chữa ống xả có thể bố trí tr
1
cá
254
255
ảm được tổn thất điện năng từ
thanh cái máy phát đến máy biến áp, đơn giản sơ đồ đấu dây và điều kiện làm việc của
Để bảo đảm nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho nhân viên vận hành và điều kiện
làm việc bình thường của thiết bị, trong nhà máy ngầm cần phải có hệ thống điều hòa
có thể dùng nhiệt của máy phát và máy biến
p để s
Đối với nhà máy có cột nước cao dùng turbine tâm trục có số vòng quay lớn, do
kích thước tổ máy giảm thì máy biến áp có thể đặt trực tiếp gần gian máy trong cùng
một khoang và có tường riêng để bảo vệ. Nhờ vậy gi
khối đá xung quanh nhà máy được ổn định vì số
đường hầm đào trong đá ít
không khí , hệ thống thông gió và hút bụi,
á ưởi ấm gian máy về mùa lạnh.
5. Nhà máy thủy điện tích năng:

Hình 16-7. Nhà máy thuỷ điện tích năng với "tổ máy ba máy".
1- động cơ - máy phát; 2- turbine tâm trục; 3- khớp li hợp; 4- turbine gáo đồng bộ;
5- máy bơm đa cấp; 6- đế tựa.


Kết cấu nhà máy TĐ tích năng, nhìn chung cũng giống những nhà máy khác, chỉ
có phần dưới nước là kh nhà máy đặt cả turbine
à máy c làm việc của turbine nhỏ hơn cột nước
à má turbine
ay, còn máy

áy như thế là tổ máy thuận nghịch, cho phép
đơn giản hóa sơ đồ bố trí nhà máy, giảm kích thước và giá thành xây dựng. Khi cột
ước H = (12÷15) m thì turbine cáp xun thuận nghịch trục ngang là hiệu quả hơn cả.
ùng t à máy phát - động cơ gọi là “
tổ máy hai máy “.
Khi cột nước cao hơn 100 - 150 m, dùng rộng rãi “
tổ máy ba máy “gồm turbine,
ine. Giữa trục
nối của turbine và trục máy bơm dùng một khớp ly hợp để ngắt turbine hoặc máy bơm
g ứng. Dưới khớp ly hợp bố trí một turbine gáo đồng bộ phụ
ác. Để đảm bảo chu trình làm việc, trong
v phát. Trong mọi trường hợp, cột nướ
m y bơm tạo ra một ít. Có thể dùng các loại turbine tâm trục, cánh quay,
cánh chéo đồng thời làm máy bơm. Để làm điều đó cần thay đổi hướng qu
phát chuyển thành động cơ
điện. Các tổ m
n
D ổ máy có turbine thuận nghịch v
máy bơm, máy phát - động cơ (xem hình 16-7). Máy bơm đặt sâu hơn turb
khi làm việc ở chế độ tươn
256
dùng khi đưa tổ máy bơm vào hoạt động mà không phải dừng tạm thời động cơ. Sơ đồ
này cho phép nâng cao hiệu suất tổ máy. Để giảm bớt lực dọc trục tác dụng lên ổ chịu
đế tựa để đỡ trọng lượng máy bơm.
Ngoài nh ực tế xây dựng thủy điện còn những loại
nhà máy khác (như nhà máy lộ thiên, nhà nưả ngầm, nhà may trong trụ, ) rất đa dạng.

XVI. 3. CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN
lực của máy phát - động cơ, dưới máy bơm bố trí
ững loại nhà máy trên, trong th

Hình 16-8. Sơ đồ công nghệ bố trí các thiết bị thuỷ điện
1-turbine; 2- máy phát; 3- van trước turbine; 4- máy biến áp; 5- cáp dẫn điện; 6- thiết bị làm mát mphát;
7- hệ thống đo lường và điều khiển; 8- hệ thống cấp nước kỹ thuật; 9- hệ thống khí nén; 10- hệ thống kích
từ; 11- hệ thống dầu; 12- cầu trục; 13- phòng điều khiển TT; 14- trạm phân phối; 15- đường dây tải thuộc
trạm; 16- cửa van ống xả; 17- két dầu áp lực; 18- tủ điều tốc; 19- Đ
CTL; 20- hệ thống thoát nước.
Thiết bị của trạm thuỷ điện có thể được chia ra các loại: thiết bị động lực (gồm
turbine và máy phát điện), thiết bị cơ khí, thiết bị phụ, thiết bị điện. Để hiểu khái quát về
mối quan hệ giữa chúng có thể xem sơ đồ khái quát (hình 16-8) ở trang trên. Sau đây
lần lượt hệ thống lại những thiết bị liên quan đã học
ở các môn học và bổ sung cần thiết.
Riêng về turbine thuỷ lực và các hệ thống thiết bị phụ cơ - thuỷ lực vừa đề cập ở phần I
của giáo trình này, nên không trình bày lại.

XVI. 3. 1. Máy phát điện của TTĐ

Máy phát điện là thiết bị biến cơ năng của turbune thành điện năng cung cấp cho
hệ thống điện, nó là loại máy phát đồng bộ ba pha có vòng quay thường thấp, cực lồi.
Các bộ phận chính của máy phát là: phần quay rotor, phần tĩnh stator, hệ thống kích từ,
hệ thống làm
Nguyê ỹ thuật, máy


nguội máy phát, hệ thống chống cháy, nén nước
n lý làm việc của máy phát đã trình bày ở môn học Điện k
phát có thể lắp trục ngang hoặc trục đứng, trục xiên. Trong phần này chúng tôi chỉ trình
bày phần máy phát trục đứng, gặp nhiều trong xây dựng thuỷ điện vừa và lớn.
257

dưới rotor; kiểu này lại chia hai kiểu
ữa là
c tiếp
Rotor của máy phát: Rotor 1 gồm có mayơ 3 gắn trên trục 4, khung 5 và vành
bánh 6 để gắn các cực từ 7. Mỗi cực từ gồm có lõi thép và cuộn dây điện lấy điện từ
máy kích từ 19 qua vòng góp 8 về và trở thành nam châm điện khi quay. Ở các máy
hát hi õi thép của các cực từ
ược là
máy và được gia cố chắc chắn.
Kết cấu ổ trục của rotor máy phát gồm có hai loại với hai chức năng khác nhau:
Ổ trục hướng tâm 12 nhận tải trọng vuông góc với trục để định hướng trục; còn Ổ trục
đỡ
13 (ổ chặn) nhận tải trọng theo chiều dọc trục. Các máy phát trục đứng thì ổ định
hướng chịu tải trọng nhỏ, nhưng ổ đỡ phải nhận tất cả các tải trọng của trọng lượng
phần quay tổ máy và lực dọc trục từ BXCT của turbine truyền tới (ở các tổ máy phát lớn
tải trọng này có thể tới 2500 tấn và hơn). Riêng ở turbine trụ
c ngang thì ổ hướng tâm
còn làm nhiệm vụ đỡ cả trọng lượng bản thân của các phần quay tổ máy, trường hợp
này ổ chặn chỉ chịu tải trọng động hướng dọc trục từ BXCT turbine truyền tới.
là đĩa thép
b có mặt
1. Phân loại và các bộ phận của máy phát điện thuỷ lực
Dựa vào vị trí tương đối giữa rotor và ổ trục đỡ chia máy phát ra hai kiểu chính:
-
Máy phát điện kiểu treo (hình 16-9): ổ đỡ đặt trên giá đở trên, nằm trên rotor;
-
Máy phát kiểu ô (hình 16-10): ổ đỡ đặt
n :
kiểu ô thường với ổ đỡ đặt trên giá đỡ dưới, kiểu ô thấp với ổ đỡ đặt trự
lên nắp turbine- hình (16-10) trình bày máy phát kiểu ô thấp - không có giá đỡ dưới.

Hình (16-9) và (16-10) trình bày cấu tạo các bộ phận của hai kiểu máy phát.
p ện đại, vành 6 được làm từ các lá thép vòng dày 3-4 mm. L
đ m từ những lá thép dập dày 1,5 -2 mm, số lượng cực từ xác định qua tính toán.
Stator của phát phát: Stator 2 của máy phát gồm: thép từ 9, cuộn dây 10 (trong
hình vẽ là phần dây đưa ra bên ngoài của nó) và thân 11 để gắn cực từ. Để tăng khả
năng làm mát, trong các thép từ có các rãnh thông gió. Thân của stator được đặt lên bệ
Ổ đỡ có ống lót
a gắn chặt vào trục quay, phần dưới của nó
dưới được chế tạo rất cẩn thận (gọi là "gương") b là mặt tiếp xúc động với mặt tiếp xúc
cố định c của ổ trục đỡ. Các tấm vòng
c nằm trên các bulông d, truyền tải trọng xuống
kết cấu chịu lực bên dưới. Mặt trên của các tấm vòng (xéc măng) này là mặt trượt được


Hình 16-9. Máy phát điện kiểu treo (70.000 kVA, n = 428,6 v/ph)

phủ lớp babít. Các bulông tựa d đảm bảo phân đều tải trọng giữa các xéc măng. Đĩa b và
xéc măng c được đặt trong hộp dầu bôi trơn , trong hộp có các ống dẫn nước làm mát ổ
ỡ. Khiđ đĩa b chuyển động, dầu được kéo vào các rãnh hở của các phần quay tạo nên
258


Hình 16-10. Máy phát điện kiểu ô thấp (120.000 kVA, n = 62,5 v/ph).

hững
ưới rô
ời gia
n nêm dầu có áp lực lớn đủ để hơi nhấc phần quay lên khi quay. Khi dừng máy,
vòng quay tổ máy giảm dần, lúc này ổ đỡ làm việc ở chế độ nặng nề nhất, do vậy bên
d to đặt

máy hãm 14 để hãm máy phát. Thường khi vòng quay rotor còn lại từ
35÷40% vòng quay định mức là máy hãm phải tác động để dừng máy, không để kéo dài
th n chạy máy với vòng quay thấp.
259
260
ọc trụ
yền xuống và được đỡ theo phương ngang nhờ
iểu ô,
thống làm mát riêng. Bố trí xung quanh thân stator các thùng làm nguội bằng ống dẫn
ước 1

ng lạ được tháo ra ngoài.
ác sơ hệ th ng kín cho m phát đó
đồ I
Ở máy phát kiểu treo (hình 16-9) ổ đỡ nằm bên trên rotor máy phát. Tải trọng
d c sẽ truyền qua
giá đỡ trên 15 tru
kích 16. Giá chữ thập 15 có kích thước lớn, nên chiều cao gian máy sẽ lớn. Ở máy phát
k ổ đỡ 13 được đặt lên giá đỡ dưới, bên dưới rotor, đối với kiểu ô thấp (hinh 16-
10) không có giá dưới riêng mà được đặt trực tiếp lên nắp turbine, vì vậy kiểu ô có giá
trên nhỏ chỉ để đỡ ổ định hướng, vì vậy chiều cao máy phát kiểu ô thấp hơn kiểu treo.
Thiết bị làm nguội máy phát : để giảm nhiệt độ ở thép từ và cuộn dây máy phát,
thường người ta dùng thiết bị làm nguội bằng không khí. Trên rotor có gắn các cánh
quạt 17 để hút gió vào làm mát máy. Đối với máy phát trung bình và lớn thì phải có hệ
n 8, không khí nóng từ rotor đi qua thiết bị này sẽ hạ nhiệt và lại quay về rotor.
Hình (16-11) trình bày một số sơ đồ hệ thống làm nguội máy phát. Khi máy phát có
công suât nhỏ có thê dùng hệ thống làm nguộ
i trực tiếp (sơ đồ I): lấy không khí mát bên
ngoài nhà máy, đưa vào máy phát để làm mát, sau đó khí nó i
C đồ II dùng phương pháp làm mát bằng ố áy lớn, trong

sơ I,a được sử dụng rộng rãi hơn cả.


Hình 16-11. Các sơ đồ hệ thống làm nguội máy phát.
thống kích từ: Hệ thống kích từ làm nhiệm vụ cung cấp dòng điện một chiều

tor sẽ
thườ . Tr ng hệ ống
ầ quay
ối với
iện n
hiều t
oặc hệ
ián
ếp tiệ í
ới má
hát
ông suất định mức là công suất tác dụng lớn nhất của máy phát N
MP
, (kW);

Hệ
cho rotor máy phát chính để tạo nên từ trường cần thiết cho rotor, từ trường quay từ
ro quét lên cuộn dây của stator dòng điện để cung cấp cho lưới. Trước đây người
ta ng sử dụng hệ thống kích từ trực tiếp từ trục máy phát chính o th
- k ch từ 19, phnày, trên rotor máy phát có đặt máy phát điện một chiều í
n của nó
n trục máy phát. Dòng điện một chiều sẽ được dẫn đến vòng tiếp xúc 8 của rotor.
H ay, đặc biệt là máy phát lớn, thường dùng kích từ gián tiếp có nguồn điện một
hiều c ừ máy phát. Có thể dùng hệ thống gồm động cơ dị bộ và máy phát một c

h thống kích từ ion bằng chỉnh lưu thuỷ ngân hay bán dẫn. Hệ thố
ng kích từ g
ti n lợi hơn về mặt bố trí nhà máy do giảm được phần trên của máy p ònhát, c đố
v y phát tỷ tốc thấp thì rẻ hơn.

2. Sơ bộ xác định các thông số và kích thước máy p
a - Các thông số cơ bản của máy phát
- C
3 UI, (kVA)
- Công suất biểu kiến : S = N
MP
/cosϕ =
3
- Công suât vô công : Q = S sinϕ =
UI sinϕ, (var)
261
ới các
u đây
và
cm; có 2p = 30 cực từ).
ịnh m
ó sản
ũng có
ất lớ
ần dự
u:
khi
vòng quay n (v/ph) tra được điểm tương ứng và có được
, lấy tròn theo tiêu chuẩn
; 360; 400; 450; 500; 550; 600; 670; 750; 820; 900; 1000; 1100;

V loại turbine thông thường thì điện áp máy phát được chọn thiết kế theo thống kê
sa tuỳ thuộc vào công suất của máy phát:
Khi N
MP
< 4 MW thì điên áp máy phát : U
MF
= 3,15 kV;
N
MP
≤ 15 MW thì điên áp máy phát : U
MF
= 6,3 kV;
N
MP
≤ 70 MW U
MF
= 10,5 kV;
N
MP
> 70 MW U
MF
= 18 kV.
b - Các kích thước cơ bản của máy phát
Kích thước có bản nhất của máy phát là đường kính ngoài của lõi thép từ stator
a
D
chiều cao lõi thép từ
a
l
, trong nhãn hiệu máy phát thờng có ghi các kích thước

i: CB 940/235 - 30, nghĩa nầy và số cực từ ( Ví dụ nhãn hiệu máy phát của Liên xô cũ gh
là máy phát đồng bộ- C; trục đứng - B;
a
D
= 940 cm;
a
l
= 236
Trong thực tế chọn máy phát chúng ta dựa vào phương thức lắp trục, công suât
đ ức và vòng quay của máy phát lấy bằng vòng quay của turbine. Với máy phát đã
c xuất, chọn được sẽ tra được các thông số và kích thước của chúng.Tuy nhiên
c trường hợp không tra được máy phát thích hợp, nhất là khi máy phát có công
su n ( N ≥ 20 MW) được chế tạo đơn chiếc cho công trình cụ thể phải đặt hàng.
Trong giai đoạn thiế
t kế ban đầu, để có kích thước và trọng lượng phục vụ thiết kế ta
c a vào số liệu thống kê tính ra thông số theo các công thức sơ bộ theo các cách
sa
- Trước tiên dựa vào vòng quay đồng bộ để chọn kiểu máy phát: kiểu treo
vòng quay n ≥ 150 v/ph, kiểu ô khi n ≤ 75 v/ph.
- Xác định sơ bộ kích thước cơ bản
i
D
,
a
l
theo cách:
+ Tra đồ thị (hình 16-12) sau đây: dựa vào công suất biểu kiến S (MVA) và
a
l
a

l
sau rồi tra tiếp
i
D
:
a
l
= 330
1220; 1350; 1500; 1650; 1820; 2000; 2200; 2450; 2700; 3000 (mm).
+ Hoặc tính theo công thức kinh nghiệm dưới đây:
i
D
n
=
3
và
S
13 9
4
,
a
i
l
D
n
=
2
(16-1)
S
160

Trong đó: S - công suất biểu kiến (kVA);
n - vòng quay đồng bộ (v/ph);

a
l
,
i
D
tính ra (m). Quy tròn kết quả tính toán theo tiêu chuẩn.
+ Khi chọn máy phát điện đã có sản xuất (đã có
a
l
, S, n) nhưng các thông số của
*
máy tra được khác với các thông số của máy cần xác ức
, và
định (t
a
l

*
S
*
n
) thì ta tính
chiều cao thép từ
theo công thức:

a

l
*

aa
ll
*
*
=
(16-2)
n
S
*
n
S






Hình 16-12. Biểu đồ xác định sơ bộ các kích thước cơ bản của máy phát.

y ph t, sử d ng các công
- Sau khi xác định các kích thước cơ bản
a
l
,
i
D
của má á ụ

thức kinh nghiệm sau đây để sơ bộ xác định các kích thước khác c a mủ áy (hình 16-13):
+ Đường kính ngoài của lõi thép từ stator:
ai
DD
=
+
−
(, ,)05 09
m;
+ Chiều cao máy phát:
hl
m
st a
=
+
075,
(hoặc 1,5m);
+ Đường kính stator:
st
D
=
(1,15 + 0,0007n
O
) D
i
(khi n
O
< 250 v/ph);

st

D
=
(0.92 + 0,0016n
O
) D
i
(khi n
O
> 250 v/ph);

st
D
=
(1,05 + 0,0017n ) D (đối với máy phát kiểu ô)
O
i
iể
;
+ Chiều cao giá đỡ trên: h
1
= (0,2 = 0,25).D
i
(đối với máy phát k u treo);
iể ô);
+ Dường kình giá đỡ trên: D
1
= ;
+ Chiều cao giá đỡ dưới: h
2
= (0,1 - 0,12).Dg ( đối với máy phát kiểu treo;

h
2
= 0,25 - 0,3).Dg ( đối với máy phát kiểu ô);
+ Đường kính giá đỡ dưới: D
2
= Dg + 0,4m;
+ Khoảng cách : a = (0,2 - 0,3)m ( đối với máy phát kiểu treo);
= (0,4 - 0,5)m (đối với máy phát kiểu ô);
+ Khoảng cách trục: c = (0,8 - 1) m;
+ Chiều cao ổ trục đỡ: h
3
= (0,2 - 0,25) Di (đối với máy phát kiẻu treo);
= (0,15 - 0,2) Di (đối với máy phát kiểu ô);
+ Đường kính ổ trục đỡ: D
3
= 9,4 - 0,5) Di;
+ Chiều cao chóp máy phát: h
O
= (0,3 - 0,5) m;
+ Đường kính chóp máy phát: d
O
= (0,2 - 0,25) Di;
= (0,1- 0,12).D
i
(đối với máy phát k u
st
D
+ Đường kính hố máy phát: D
h
= (1,5 - 1,85) Di (đối với máy phát kiểu treo;

= (1,4 - 1,5) Di ( đối với máy phát kiểu ô);
+ Chiều dày thiếu bị làm nguội máy phát: t = (0,35 - 0,375) m;
262
+ Khoảng trống đi lại ở hố máy phát: b > (0,4 - 0,5) m.

Hình 16-13. Các kích thước cơ bản của máy phát
a) máy phát kiểu treo; b) máy phát kiểu ô thường.

-
Trọng lượng chung của máy phát được xác định gần đúng theo công thức:
G = A.D
i
l
a
, (Tấn) (hệ số A = 35 - 45T/m
2
) đối với Di, la (m). Đối với máy phát
kiểu ô thấp không có giá đỡ dưới thì trọng lượng của máy phát giảm bớt 6-7%. Trọng
lượng rotor cộng trục lấy bằng (45 - 50)% trọng lượng chung của máy phát

ầu trụ
ó phải ia máy phụ có êm
máy nâng hạ riêng phục vụ cho thiết bị tại chỗ.
máy
dầm cầu trục đặt dọc nhà máy, trên dàn thép có xe nhỏ 6 chạy trên ray
dọc dàn thép. Xe nhỏ này chứa các tời nâng hạ móc cầu trục để cẩu và di chuyển vật cần

XVI. 3. 2. Cầu trục trong nhà máy thuỷ điện
Trong nhà máy TĐ để phục vụ cho việc lắp ráp và sửa chữa tổ máy cần phải có
m ầm h của c c. Thông thường cầu trục chính bố trí trong gian áy chính, t oạt động

n bao quát toàn bộ gian máy và sàn lắp ráp. Ở các g n thể đặt th
Hình (16-14) trình bày về hệ thống cầu trục cầu trong gian máy của nhà
thuỷ điện
. Cầu trục cầu gồm một dàn thép 3, hai đầu có đặt các bánh xe lăn 4 chạy trên
ray thép 5 của
263

Hình 16-14. Sơ đồ nâng thiết bị bằ ầu trục trong nhà máy.

nâng theo hướng ngang của nhà máy. Sự dịch chuyển phối hợp giữa dàn thép và xe nhỏ
khống chế các vị trí của vật cần nâng. Móc cầu trục có hai cở: móc chính 8 để tháo lắp
thiết bị nặng (như BXCT hoặc rôtor máy phát, máy biến áp v v ), móc phụ 7 có tốc độ
thao tác nhanh hơn dùng để tháo lắp các thiết bị nhỏ, nhẹ hơn. Trong hình (16-14) trình
bày cách cẩu rôtor máy phát và trục, do vật quá n
ặng phải ghép hai cầu trục lại và dùng
một dầm ngang 1 để liên kết việc cẩu vật 2. Thông thường khi trọng lượng vật nâng
không vượt quá khả năng cẩu của một cầu trục thì móc chính trực tiếp cẩu thiết bị như
(hình 16-15), trên hình đang nâng BXCT của turbine tâm trục.
Hình 10-7 (ở chương 10), trình bày về một lọai cầu trục cổng ngoài gian máy:
Kết cấu
cầu trục cổng có nhiều dạng khác nhau: không có công xon, có 1 hoặc 2 công
xon. Các thiết bị nâng hạ vật nâng đặt trên đỉnh cần trục, các động cơ làm dịch chuyển
cần trục đặt ở chân khung cần trục. Các bánh xe cần trục lăn trên đường ray. Cần trục
cổng (còn gọi là cầu trục chữ môn hay cầu trục chân dê) thường được dùng để nâng hạ,
vận chuyển các cửa van thượng, hạ lưu nhà máy hoặc các c
ửa van của đập tràn. Thường
dùng một cần trục chung cho nhiều khoang đập tràn và cửa lấy nước của TTĐ ngang
đập, hoặc bố trí cho các van hạ lưu nhà máy. Các thiết bị nâng tĩnh tại thường dùng máy
tời hoặc máy nâng thuỷ lực (xem hình 10-8, chương 10).
Chọn cầu trục trong nhà máy căn cứ vào trọng lượng và kích thước vật nâng lớn

lớn nhất (rotor máy phát + trục, BXCT turbine + trục, MBA ) và kích thước đủ bố trí
các thiết bị và
đi lại theo bề rộng gian máy, có sự kết hợp với nhịp cầu trục L
K
đã có sẵn
Trường hợp không có cầu trục đã sản xuất thì mới đặt hàng chế tạo đơn chiếc, vì chế tạo
đơn chiếc sẽ lâu và đắt hơn
ng ghép hai c
264
265

Hình 16-15. Cẩu và vận chuyển BXCT turbine trong nhà máy.

XVI. 3. 3. Máy biến áp
Việc truyền tải điện năng đi xa được tiến hành với điện áp cao nhằm giảm tổn
thất trên dây tải và giảm tiết diện dây tải, khoảng cách tải càng xa và công suất tải càng
lớn thì điện áp càng phải cao. Ví dụ để tải 500 MW đi xa 100 - 200 km cần phải có điện
áp 220 kV. Khi nâng áp để tải điện đi xa thì cuối đường dây lại phải hạ áp xuống 3 đế
n
6 kV, và thường nhất là 380 V để cấp cho các hộ sử dụng điện. Do vậy máy biến áp
phải làm nhiệm vụ nâng và giảm điện áp. Máy biến áp hiện đại thường có hiệu suất cao
(đến 99% và hơn), tuy nhiên tổn hao chung cho các trạm biến áp vào khoảng 4 - 6%
điện năng hàng năm của các trạm điện sản ra.
Máy biến áp có thể phân loại theo số cuộn dây:
Máy biến áp hai dây cuốn (dùng
nâng điện áp lên một cấp) và
máy biến áp ba dây cuốn (dùng nâng điện áp lên hai cấp
điện áp trung áp và cao áp cho hai hệ thống khác nhau). Hoặc phân loại theo số pha:
máy biến áp ba pha và máy biến áp một pha. Cùng với máy biến áp ba dây cuốn, trong
TTĐ còn có thể sử dụng

máy biễn áp tự ngẫu, điểm khác cơ bản của nó là trong nó
không chỉ có quan hệ về điện từ mà còn có quan hệ về điện giữa các cuộn dây trung áp
và cao.áp. Loại này có nhiều ưu điểm trong vận hành và cho phép giảm điện áp ngắn
mạch có thể xảy ra giữa cuộn thấp áp và một pha nào đó trong cuộn cao áp.
Cấu tạo của máy biến áp: để nâng cao mức cách điện và cải thiện khả năng làm
nguội, lõi thép từ và các cuộn dây máy biến áp được đặt ngập trong thùng dầu máy biến
áp 1 (hình 16-16). Bên trên thùng dầu còn bố trí thùng giản dầu 5 (có thể tích 8-10% thể
tích thùng dầu 1) thông với thùng 1 qua ống dẫn, để giản dầu khi nhiệt độ dầu tăng khỏi
nổ. Van 8 có tác dụng phụt dầu sự cố do nhiệt độ làm giản thể tích dầu quá mức. Các
đầu dây từ phòng phân phối máy phát dẫn đến sứ cách điện hạ áp 9 và dây ra đ
iện áp
cao qua sứ cao áp 3nối với dây tải về trạm phân phối cao áp. Để giảm nhiệt độ dầu trong
266

Hình 16-16. Các bộ phận và kích thước chính của máy biến áp ba pha.
a) Các bộ phận máy biến áp; b) Dồ thị xác định kích thước và trọng lượng MBA.
Chú ý: - đường nét đứt là trọng lượng phần tháo ra rời của máy.
- K, M là khoảng cách giữa các bánh lăn.

thùng 1 xung quanh thùng có lắp các đường ống tản nhiệt 4 và tăng cường hạ nhiệt bằng
các quạt gió 6. Bên dưới thùng 1 có hệ thống bánh xe lăn 2 để vận chuyển máy biến áp
trên ray đi sửa chữa, khoảng cách giữa các bánh xe lăn có thể là 2000, 2500, 3000 mm.
Để đổi hướng của bánh xe ta dùng kích nâng thùng 1 lên và quay bánh theo hướng mới.
Khả năng vượt tải tạm thời của máy biến áp trong vài giờ có thể đạt 30 - 40%,
còn vượt tải lâu dài có thể từ 5 - 10%. Lượng dầu sơ bộ tính cho cứ 1 kVA là 1 kg.
Để chọn máy biến áp dựa vào yêu cầu: công suất tải S (kVA), điện áp nâng U
B
l
B
nối với lưới điện và điện áp thấp nối với máy phát U

B
MF
B.


267
XVI. 3. 4. Bố trí thiết bị phụ trong nhà máy TĐ
Yêu cầu bố trí các thiết bị này là bảo đảm vận hành an toàn, tiện lợi và kinh tế.
Cần chọn sơ đồ làm việc chắc chắn và đơn giản, thao tác thuận tiện, các phòng có liên
quan cần đặt gần nhau để rút ngắn đường dây cáp điện, diện tích các phòng vừa phải,
không lãng phí. Đối với nhà máy nhỏ, có thể bố trí các phòng trong gian máy, còn nhà
máy lớn có thể phải bố trí riêng biệt mới bảo đảm đủ diện tích yêu cầu.
1. Các thiết bị thuộc nhóm các phòng thao tác
Đây là nhóm các thiết bị điện và các bộ phận phục vụ việc vận hành nhà máy:
a - Phòng điều hiển trung tâm là đầu não chỉ huy của toàn trạm. Trong phòng
này bố trí các bảng điều khiển, các tủ tín hiệu đo lường và rơle bảo vệ. Diện tích phòng
vào khoảng 80 - 200m
P
2
P
với chièu cao 4 - 6 m, không có cột. Phòng điều khiển TT cần
bảo đảm sáng sủa, thuận tiện liên lạc với các bộ phận của trạm thông qua các cáp nhị
thứ từ các nơi dẫn về. Vị trí của phòng này thường đặt cùng cao trình với sàn máy phát
để rút ngắn đường cáp nhị thứ. Do trong phòng đặt các thiết bị đo lường, tín hiệu chính
xác nên cần bố trí ở nơi yên tĩnh, tránh rung động và khách vãn lai. Để sớm đưa tổ
máy
đầu vào vận hành cần đặt phòng điều khiển ở đầu nhà máy hoặc gần tổ máy đầu tiên.
Bên dưới phòng điều khiển trung tâm là phòng cáp nhị thứ tập trung cáp từ các
nơi về và phân phối đến các tủ, bản của nó, gọi là
phòng dưới của phòng điều khiển TT;

phòng dưới phải cao từ 2 - 2,5 m để có thể vào ra thay, sửa và kiểm tra cáp.

b - Nhóm phòng điện một chiều : có nhiệm vụ cung cấp dòng một chiều cho các
thiết bị đo lường, tín hiệu, điều khiển và thắp sáng khi sự cố nhà máy. Cụm phòng này
gồm các phòng ắc quy, axit và phòng máy nạp điện cho ắc quy. Do khí độc từ ắc quy và
axit nên chúng phải đặt tách biệt với các phòng khác và có các cửa thông gió riêng,
không dùng chung cửa và hệ thống thông gió với phòng khác. Máy nạp nên đặt cạnh
phòng ắc quy axit, nếu máy nạp có trọng lượng không lớn hay dùng chỉnh lưu thuỷ ngân
thì có th
ể đặt ở tầng trên gần phòng điều khiển TT, tiện theo dõi nạp điện. Diện tích
phòng ắc quy cần 30 - 60 m
P
2
P
, phòng axit 10 - 15 mP
2
P
, phòng nạp điện 20 - 40 mP
2
P
.

c - Phòng phân phối cấp điện áp máy phát : Phòng này đặt các thiết bị đóng,
ngắt (máy cắt, dao cách ly, cầu chì ) để phân phối điện từ thanh cái máy phát đi đến
trạm máy biến áp, máy biến áp tự dùng và đường dây tải khác. Để rút ngắn chiều dài
thanh cái từ máy phát đến máy biến áp nên đặt phòng này giữa hai máy và gần sát máy
phát, ở tầng xây ghé với gian máy phát cùng cao trình sàn máy phát, hoặc ở tầng
turbine sát máy phát. Phòng phân phối cần cao ráo, bảo đảm an toàn đi lại, rộng chừng
6 - 8m, dài theo gian máy.

d - Phòng điện tự dùng: Phòng này thường bố trí máy biến áp tự dùng và bảng
điện tự dùng, ước chừng 30 - 50 m
P
2
P
.

2. Bố trí các phòng thuộc nhóm sản xuất
Đây là các nhóm phòng bảo đảm sự làm việc bình thường, gồm: các hệ thống
dầu, cấp nước kỹ thuật, khí nén , các xưởng sửa chữa cơ khí, kĩ thuật điện, đo lường
điện, thí nghiệm điện cao áp Nhóm các thiết bị điện được bố trí ở các tầng trên đảm
bảo khô ráo, an toàn. Các nhóm cơ khi như dầu, nước thường bố trí ở tầng turbine, dọc
nhà máy, phòng khí nén và xưở
ng cơ khí thường ở tầng turbine- dưới sàn lắp ráp, thiết
bị cấp nước kỹ thuật và bơm tháo nước thường đặt gần tổ máy chính, tầng turbine.





268
3. Bố trí trạm máy biến áp chính của TTĐ



Hình 16-17. Các sơ đồ bố trí máy biến áp của trạm thủy điện.
Để giảm tổn thất điện năng trên đoạn giữa máy phát và máy biến áp động lực,
người ta mong muốn đặt máy biến áp sát gian máy (trong một số trường hợp như trạm
thủy điện ngầm, thậm chí còn đặt máy biến áp trong gian máy). Việc sửa chữa và kiểm
tu máy biến áp có liên quan đến việc tháo lắp từng ph

ần hoặc toàn bộ chúng, thường sử
dụng cầu trục trong gian máy để làm việc này.Trọng lượng máy biến áp có thể đạt tới
300 tấn hoặc hơn, kích thước lớn của chúng cũng gây khó khăn cho việc chuyển dịch
chúng theo phương đứng. Bởi vậy máy biến áp thường được đặt cùng cao trình sàn lắp
ráp. Trong hình (16-17), các sơ đồ I, II, III là các phương án đặt MBA ở thượng hoặc hạ
lưu cạnh gian máy. Với sơ
đồ I và II việc đưa máy biến áp vào sàn lắp ráp thực hiện
bằng đường ray riêng đặt dọc gian máy. Đối với TTĐ kiểu ngang đập thì sơ đồ II là
thích hợp nhất vì tận dụng phần trên của ống xả dài để đặt máy biến áp. Đối với TTĐ
kiểu đập làm bằng vật liệu địa phương hoặc và TTĐ đường dẫn hở khi công suất máy
biến áp không lớn thường đặ
t chúng ở trạm nâng áp riêng , nằm trong khu nhà máy (sơ
đồ IV). Trong các TTĐ kiểu đập với công trình tháo lũ đặt trên đỉnh nhà máy, để tránh
bụi nước thường đặt máy biến áp trong gian kín hoặc đặt phía trên ở cao trình ngang
đỉnh đập. Khi sửa chữa MBA thường phải rút lỏi của chúng bằng cầu trục gian máy, do
vậy nếu cao trình của dầm cầu trục không đủ độ cao khi rút lỏi thì hoặc nâng cao trình
dầm cầu trục hoặc trên sàn lắp ráp cần đ
ào hố thả máy biến áp để tránh việc nâng chiều
cao nhà máy. Ray vận chuyển máy biến áp cần đặt sao cho các máy biến áp khi đẩy qua
máy biến áp đang làm việc mà không bị vướn.
269
4. Trạm phân phối cao áp: Trạm này có diện tích rất lớn nên thường được bố
trí ngoài trời, nên gần trạm biến áp và đường giao thông, cao hơn mực nước lũ lớn nhất
hạ lưu. Thường hệ thống thanh góp cao áp đặt một tầng và trãi rộng mặt bằng, tuy nhiên
nếu địa hình chật hẹp thì có thể dùng hai đến ba tầng nhưng tốn thép hơn. Kích thước
trạm này tuỳ thuộc vào sơ đồ đấu dây, sơ bộ có th
ể tạm lấy theo bước ô (mỗi ô bao gồm
máy cắt, cầu dao cách ly và các thiết bị khác tuỳ theo cấp điện áp):
U (kV): 35 110 220 330 500
Bước ô (m): 6 7 11 22 30

Chiều dài (m): 40 60 90 120 160

XVI. 4. KẾT CẤU VÀ KÍCH THƯỚC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN
Như trên đã trình bày, nhà máy TĐ trục đứng chia làm hai phần: phần trên và
phần dưới nước. Phần trên mang kết cấu của nhà công ngiệp thông thường. Phần dưới
nước có kết cấu dạng khối, chiếm 80 - 90 % khối lượng bê tông của cả nhà máy, có kết
cấu phức tạp khó chọn được sơ đồ lực chính xác trong tính toán, việc bố trí kết cấu và
thiết bị không hợp lý sẽ gây lãng phí công của và làm khó khăn cho vận hành và v
ấn đề
an toàn sau nầy. Cao trình sàn máy phát là ranh giới phân chia hai phần của nhà máy.
1. Bố trí và và kết cấu phần trên nhà máy thuỷ điện
Hình (16-18) là mặt cắt ngang của một nhà máy thủy điện đường dẫn, trục đứng.
Phần trên là kết cấu bao che của một nhà công nghiệp thông thường. Cầu trục cầu chạy
dọc gian máy nhờ các bánh xe lăn trên đường ray thép đặt trên dầm đỡ cầu trục, dầm đỡ
làm bằng bêtông cốt thép hoặc bằng dầm thép, được giữ bởi các cột đỡ thẳng đứng dạng
khung hoặc cộ
t. Để thông gió và chiếu sáng, trên tường gian máy có nhiều cửa với tổng
diện tích chiếm khoảng 1/3 - 1/5 diện tích mặt sàn. Cửa đầu gian lắp ráp tuỳ theo kích
thước thiết bị đưa vào để xác định. Kết mái che có thể là dàn thép hoặc dầm mái bê tông
cốt thép liên kết với cột và khung nhà máy (xem thêm hình 16-19,a và 16-21).


Hình 16-18. Kết cấu phần trên và phần dưới nhà máy TĐ trục đứng.
270

Hình (16-19,b) bố trí mặt bằng phần trên (gian máy phát, gian lắp ráp ). Tầng
này thường bố trí phần trên của máy phát điện như giá đỡ trên và ỗ trục đỡ của máy
phát, máy kích từ (ngày nay ở các nhà máy thủy điện có xu thế chỉ còn kích từ đặt ở
tầng máy phát). Sát máy phát, về một phía bố trí cụm tủ điều tốc và thiết bị dầu áp lực
(có trường hợp chúng được đưa xuống cùng tầng vớ

i stator). Tủ điều tốc đặt gần thiết bị
dầu và động cơ tiếp lực (động cơ này đặt trên nắp tuyrbine ở giếng turbine) để rút ngắn
khoảng cách ống dẫn dầu áp lưc. Một phía khác của gian máy đặt tủ điện điều khiển tổ
máy và các dụng cụ đo lường và bảo vệ tổ máy. Các phần điện nên đặt cùng phía với
máy bi
ến áp (ngoài gian máy). Phòng phân phối điện cấp điện áp máy phát đặt ở phòng
xây ghé gian máy phát (hoặc nằm ở tầng stator của phần dưới nhà máy) để giảm khối
lượng cáp động lực. Ngoài ra để liên hệ với các tầng dưới, ở tầng này còn bố trí cầu
thang lên xuống các tầng, hố thả móc cầu trục xuống các tầng dưới để cẩu vật khi sửa
chữa, lắp ráp. Bên ngoài nhà máy, về phía thượng lư
u lợi dụng khoảng trống giữa nhà
máy và đập để bố trí máy biến áp động lực hoặc đặt các máy biến áp ở hạ lưu - trên sàn
ống xả. Dùng hệ thống đường ray để vận chuyển MBA đưa đến sàn lắp ráp để sửa chữa.
Khi vận chuyển MBA cần đảm bảo khoảng cách để không va chạm giữa máy đem đi
sửa và máy đang làm việc. Phía hạ lưu nhà máy đặt cầ
u trục cổng dùng chung cho các
khoang hoặc loại thiết bị nâng hạ khác như tời điện, máy nâng thuỷ lực để thao tác
cánh van hạ lưu khi cần kiểm tra sửa chữa ống xả hoặc tiêu nước ống xả.

271


Hình 16-19. Cắt dọc và mặt bằng tầng trên nhà máy TĐ trục đứng.
Sàn lắp ráp thường đặt cùng cao trình đặt máy biến áp để tiện vận chuyển MBA
và có thể đặt cùng cao trình hoặc cao hơn sàn máy phát để lợi dụng thêm phần trống của
gian máy phát để bố trí thiết bị khi sửa chữa. Chiều dài sàn lắp ráp lấy bằng chiều rộng
272
gian máy phát để tiện dùng chung cầu trục. Diện tích của sàn này đảm bảo đủ bố trí các
cụm thiết bị lớn của một và MBA để sửa chữa, lắp ráp (đối với nhà máy có số tổ máy
nhỏ hơn hoặc bằng 10 tổ); khi số lượng máy lớn hơn thì đủ diện tích bố trí sửa chữa lắp
láp hai tổ máy cùng một đợt. Các cụm thiết bị lớn cần bố trí ở
sàn là: MBA, rôtor máy
phát + trục, giá đỡ trên máy phát, nắp turbine, BXCT + trục, ổ trục, thiết bị dầu, thiết bị

làm nguội máy phát (hình 16-21b). Khi bố trí rôtor và BXCT cần có lỗ xuyên sàn để
hạ trục và cố định trục. Trường hợp để rút được lỏi MBA cần nhà máy quá cao, thường
đào hố đặt MBA ở dưới sàn để rút lõi khỏi nâng cao trình dầm cầu trục. Để vận chuyển
thiết bị vào nhà máy thuận tiện, vị trí của sàn lắp ráp
được đặt ở phía bờ lòng sông.
2. Bố trí và kết cấu phần dưới nhà máy thuỷ điện
Phần dưới nước của nhà máy có kết cấu dạng khối. Tầng trên của phần dưới
nước bố trí các kết cấu dưới của máy phát (stator, rôtor và các thiết bị làm nguội máy
phát, bệ đỡ máy phát). Giếng turbine là phần kéo dài của bệ máy phát đến sàn nắp
turbine. Tiếp theo là tầng turbine chứa: buồng xoắn, nắp turbine (trên nắp bố trí động cơ
tiếp lực điều chỉnh cơ cấu hướng nước), c
ửa vào giếng turbine. Cửa van trước turbine và
các thiết bị điều khiển nó đặt trước cửa vào buồng xoắn, nối buồng xoắn với ống dẫn
nước áp lực. Két dầu áp lực của cửa van đặt bên cạnh van. Để tháo lắp cửa van thường
dùng cầu trục thả từ gian máy chính hoặc đặt máy nâng riêng tại chỗ. Ngoài các thiết bị,
ở tầng này còn có mở các hành lang, các phòng để đi lại và đặt
đường ống các loại và
các thiết bị phụ của nhà máy như: thiết bị lọc nước (đặt quanh giếng turbine), các thùng
dầu, máy bơm tiêu nước , các hệ thống đường dây cáp điện, đường ống các loại v.v
Dưới tầng turbine là tầng ống xả, là khối bêtông lớn chứa đoạn cong và đoạn
khuếch tán của ống xả, có hành lang tập trung nước để nhận nước từ buồng xoắ
n, ống
xả. Dùng khoản không gian khoét giữa khối bê tông của hai tổ máy để đặt buồng bơm
nước tiêu từ hành lang tập trung nước về hạ lưu. Chú ý rằng khi lượng nước cần tháo ít,
bơm có thể trực tiếp tiêu nước từ buồng xoắn ống xả trong thời gian ngắn thì có thể
không cần có hành lang tập trung nước trong thành phần tầng này nữa. Phần này còn bố
trí các hố thấm và thiết bị bơ
m tự động tiêu nước thấm .Về phía hạ lưu là các trụ có rãnh
để đặt van hạ lưu.
Nhà máy thủy điện trục ngang thường có kết cấu và thiết bị đơn giản hơn so với

nhà máy thủy điện trục đứng. Thông thường thiết bị cơ điện được bố trí cả trên tầng
máy phát điện, còn phần dưới nước chỉ bố trí ống xả hình nón cụt và hầm xả. Phần trên
của nhà máy trục ngang cũng tương tự như nhà máy trục đứng, tuy nhiên khi tổ máy
quá nhỏ, thiết b
ị nhẹ có thể không cần cầu trục hoặc dùng cầu trục điều khiển tay do vậy
đơn giản hơn về kết cấu công trình. Tầng máy phát đặt các tổ máy nằm ngang, dùng
rãnh cáp nhỏ đặt chìm trên sàn để dẫn cáp từ máy phát đến phòng (thường là tủ) phân
phối và điều khiển của nhà máy. Thường trạm máy biến áp đặt ở trên bờ, một đầu nhà
máy cùng trong trạm phân phối cao áp, điều khiển các tr
ạm này cũng thường được bố trí
chung trong gian máy.
Hình (16-20) sau đây thể hiện mặt cắt ngang và mặt bằng của một nhà máy thủy
điện trục ngang loại trung dùng turbine tâm trục, buồng turbine là buồng xoắn, turbine
và máy phát nối trục trực tiếp; máy điều tốc loại nhỏ đặt trực tiếp bên buồng xoắn. Các
phòng điều khiển trung tâm và phòng phân phối điện cáp máy phát đặt phía thượng lưu,
trong phần xây ghé với gian máy chính. Sàn l
ắp ráp đặt ở một đầu gian máy chính có
cao trình đặt cao hơn mặt sàn gian máy phát và cùng cao trình với đường vào nhà máy.