Báo cáo chuyên đề cấu tạo nhà máy thuỷ điện

Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
MỤC LỤC
II. Tổng quan 4
1.Khái niệm về thủy điện 4
2.Tầm quan trọng của thủy điện 5
3.Tình hình phát triển thủy điện tại Việt Nam 6
III.Nguyên lý và phương pháp khai thác thủy năng 8
1.Đánh giá năng lượng tiềm tàng cho một dòng nước 8
2.Khả năng lợi dụng năng lượng tiềm tàng 11
a.Những hạn chế trong việc lợi dụng năng lượng tiềm tàng của đoạn sông .11
b.Công suất và điện lượng của trạm thuỷ điện 11
3.Các phương pháp tập trung năng lượng 13
a.Nguyên lý khai thác thủy năng 13
b.Biện pháp khai thác thủy năng 13
IV.Khái quát về trạm hủy điện và phân loại nhà máy thủy điện: 18
1.Tổng quan công trình trạm thuỷ điện 18
a.Các công trình chính 18
b.Các công trình phục vụ: 19
c.Các công trình tạm thời 19
2.Nhà máy thuỷ điện được phân loại theo các cách sau: 19
a. Phân loại theo công suất lắp máy 19
b.Phân loại theo điều kiện nhà máy chịu áp lực nước thượng lưu 20
c.Phân loại theo cột nước của trạm Thuỷ điện 20
d.Phân loại theo kết cấu nhà máy 20
3.Các loại trạm thuỷ điện cụ thể 21
V. Cấu tạo một nhà máy thủy điện: 31
1.Cửa nhận nước 33
2.Bộ dẫn động thuỷ lực nâng hạ cánh phai đập tràn xả đáy 33
3.Đập tràn xả đáy 34
4.Hệ thống khí nén OPY – 220/110 KV 34
5.Hệ thống khí nén cao và hạ áp gian máy trong nhà máy 34

6.Hệ thống dầu xả của các biến thế tự ngẫu và các máy biến thế tự dùng
34
7.Hệ thống dầu tuabin 34
8.Hệ thống cấp nước kỹ thuật tổ máy và biến thế 34
9.Hệ thống cung cấp nước sản xuất 34
10. Hệ thống làm khô phần nước qua các tổ máy 35
11. Máy biến áp. 35
12. Kháng điện 35
13. Máy cắt 35
14. Dao cách ly và dao nối đất 35
15. Hệ thống chống sét 35
16. Thanh cái 35
17. Biến điện áp (TU) và biến dòng điện (TI) 35
Trang 1
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
18. Hệ thống điện tự dùng 36
19. Turbin 36
20.Một số dạng kết cấu của turbin 36
a.Tuabin phản lực 37
b.Tuabin xung lực 41
VI.Các vấn đề về môi trường của các trạm thủy điện trong giai đoạn hoạt
động 44
1.Tác động tích cực: 46
a.Tác động đến khí hậu: 46
b.Tác động đến khả năng cung cấp nước, chống lũ: 46
c.Tăng mực nước ngầm hồ chứa 46
d.Cung cấp điện, phát triển giao thông, công nghiệp, du lịch 47
e.Tác động có lợi của dự án đến sự phát triển của nghề cá 47
2.Tác động tiêu cực trong giai đoạn vận hành 47
a.Bồi lắng 47

b.Tác động đến chất lượng nước 48
c.Tác động đến hệ thực vật 50
d.Tác động đến hệ động vật: 50
e.Thủy sinh, nghề cá, sinh thái hồ chứa 51
f.Tác động tới hạ lưu: 51
g.Tác động đến tài nguyên khoáng sản: 51
h.Tác động môi trường kinh tế xã hội: 51
i.Tác động đến y tế, sức khỏe cộng đồng 52
j.Di tích lịch sử khảo cổ: 52
k.Tác động của vấn đề tái định cư 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
I.
Trang 2
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1: Các nhà máy thủy điện lớn tại Việt Nam (công suất >100MW) 6
Bảng 2: Các tác động môi trường đối với hình thành nhà máy thuỷ điện 46
Bảng 3: Các yếu tố gây tác động 50
Bảng 4: Chấm điểm các nguồn gây tác động đến môi trường trong quá
trình xây dựng đến vận hành trạm thủy điện 55
DANH MỤC HÌNH
Hình 1: Cơ cấu nguồn điện Việt Nam (Nguồn: EVN) 8
Hình 2: Sơ đồ dòng chảy sông tự nhiên 9
Hình 3: Sơ đồ dùng đập tạo thành cột nước 14
Hình 4: Trạm thuỷ điện bố trí ngang đập 15
15
Hình 5: Trạm thuỷ điện bố trí sau đập 15
Hình 6: Sơ đồ tập trung cột nước bằng đường dẫn 16
Hình 7: Sơ đồ tập trung cột nước bằng đập và đường dẫn 17
Hình 8: Một số trường hợp đặc biệt dùng phương thức khai thác kiểu

đường dẫn 18
Hình 9: Nhà máy thuỷ điện ngang đập 22
Hình 10: Nhà máy thuỷ điện sau đập 23
Hình 11: Nhà máy thuỷ điện đường dẫn 24
Hình 12: Các loại kết cấu Nhà máy thuỷ điện ngầm và nửa ngầm 26
Hình 13: Các loại kết cấu phần dưới Nhà máy thuỷ điện kết hợp xả lũ 27
Hình 14: Thời gian thuỷ triều lên xuống áp dụng cho trạm thuỷ điện 1 hồ 1
chiều 29
Hình 15: Thời gian thuỷ triều lên xuống áp dụng cho trạm thuỷ điện một hồ
2 chiều 30
Hình 16: Thời gian thuỷ triều lên xuống áp dụng cho trạm thuỷ điện 2 hồ 1
chiều 31
Hình 17: Sơ đồ cấu tạo nhà máy thủy điện 33
Hình 18: Tuabin Francis 38
39
Hình 19: Tuabin Kaplan 39
Hình 20: Mặt cắt một mô hình Tuabin dòng cột áp thấp 40
Hình 21: Nguyên lý hoạt động Tuabin Pelton 41
Hình 22: Mô hình thi nghiệm Tuabin Pelton 42
Hình 23: Ứng dụng thực tế Tuabin xung lực hai lần 43
Hình 24: Nguyên lý hoát động Tuabin xung lực hai lần 43
Hình 25: Phạm vị áp dụng các loại Tuabin 44
Hình 26: Sơ đồ dự báo diễn biến hồ chứa 49
Trang 3
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
II. Tổng quan
1. Khái niệm về thủy điện
Năng lượng theo cách nhìn là vô tận. Tuy nhiên nguồn năng lượng mà còn người
có thể khai thác hiện nay đang trở lên khan hiếm và trở thành một vấn đề lớn trên thế
giới. Đó là bởi vì để có năng lượng dùng ở các hộ tiêu thụ, năng lượng sơ cấp phải trải

qua nhiều công đoạn như khai thác, chế biến vận chuyển và phân phối. Các công đoạn
này đòi hỏi nhiều chi phí về tài chính, kỹ thuật và các ràng buộc xã hội. Hiệu suất các
công đoạn kể từ nguồn năng lượng sơ cấp đến năng lượng nói chung là thấp. Vì vậy đề
ra, lựa chọn và thực hiện các phương pháp biến đổi năng lượng từ nguồn năng lượng
sơ cấp đến năng lượng cuối để đát hiệu quả kinh tế cao nhất và cũng là nhiệm vụ của
con người chúng ta.
Thuỷ năng là một dạng năng lượng tiềm tàng trong nước. Năng lượng tiềm tàng
đó thể hiện dưới ba dạng: Hoá năng - nhiệt năng - cơ năng.
Hoá năng của nước thể hiện trong việc làm thành các dung dịch muối hoà tan,
các loại trong nước sông để biến thành năng lượng. Nhiệt năng của nước sinh ra do sự
chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp nước trên mặt và dưới đáy sông, biển, giữa nước trên
mặt đất và trong các mỏ nước ngầm. Hai dạng năng lượng của nước nêu trên tuy có trữ
lượng lớn, nhưng phân bố rời rạc khó khai thác.
Cơ năng của nước thể hiện trong mưa, trong dòng chảy của sông suối, trong sóng
nước và thuỷ triều. Trong đó năng lượng của dòng sông là nguồn năng lượng rất lớn
và khai thác thuận tiện hơn cả. Trong khi đó sông suối nhỏ được phân bố ở nhiều nơi,
việc xây dựng trạm thuỷ điện và việc sử dụng thiết bị điện lại đơn giản hơn so với việc
sử dụng các năng lượng khác.
Do những đặc điểm trên việc sử dụng thuỷ năng để phát điện đã trở thành phổ
biến. Kể từ năm 1934 tại Pháp, sau đó tại Nga, người ta đã chế tạo thành công các
turbin nước để phát điện. Cho đến nay việc sử dụng các turbin nước để phát điện ngày
càng phát triển mạnh mẽ hơn.
Tại nước ta có trên 1000 con sông suối với trữ năng tiềm tàng rất lớn. Trong đó
có các con sông Đà, sông Lô, hệ thống sông Đồng Nai có nguồn năng lượng lớn hơn
cả .
Trong công cuộc đổi mới đất nước, từng bước trở thành một nước công nghiệp,
có sự đóng góp to lớn của các công trình thủy điện, mang ý nghĩa lịch sử như thủy
điện Hòa Bình, công trình lớn nhất khu vực Đông Nam Á; ngoài ra còn có các nhà
Trang 4
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3

máy thuỷ điện Thác Bà, Thác Mơ, Trị An, Yaly… đang đóng góp tích cực cho công
ngiệp hoá hiện đại hoá đất nước
Hiện nay chúng ta đang tiến hành khẩn trương việc nghiên cứu khai thác thuỷ
năng và lợi dụng tổng hợp nguồn nước ở các con sông lớn nhỏ trên khắp đất nước. Hệ
thống sông Đồng Nai được chú ý quan tâm hơn cả bởi trên hệ thống này sẽ được xây
dựng nhiều nhà máy thuỷ điện, tiến tới sẽ hình thành một hệ thống các bậc thang thuỷ
điện.
2. Tầm quan trọng của thủy điện
Thuỷ điện là nguồn điện có được từ năng lượng nước. Đa số năng lượng thuỷ
điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay một tuabin
nước và máy phát điện. Kiểu ít được biết đến hơn là sử dụng năng lượng động lực của
nước hay các nguồn nước không bị tích bằng các đập nước như năng lượng thuỷ triều.
Thuỷ điện là nguồn năng lượng có thể hồi phục.
Năng lượng lấy được từ nước phụ thuộc không chỉ vào thể tích mà cả vào sự
khác biệt về độ cao giữa nguồn và dòng chảy ra. Sự khác biệt về độ cao được gọi là áp
suất. Lượng năng lượng tiềm tàng trong nước tỷ lệ với áp suất. Để có được áp suất cao
nhất, nước cung cấp cho một turbine nước có thể được cho chảy qua một ống lớn gọi
là ống dẫn nước có áp.
Ngoài nhiều mục đích phục vụ cho các mạng lưới điện công cộng, một số dự án
thuỷ điện được xây dựng cho những mục đích thương mại tư nhân. Ví dụ, việc sản
xuất nhôm đòi hỏi tiêu hao một lượng điện lớn, vì thế thông thường bên cạnh nhà máy
nhôm luôn có các công trình thuỷ điện phục vụ riêng cho chúng. Tại Cao nguyên
Scotland đã có các mô hình tương tự tại Kinlochleven và Lochaber, được xây dựng
trong những năm đầu thế kỷ 20. Tại Suriname, đập hồ van Blommestein và nhà máy
phát điện được xây dựng để cung cấp điện cho ngành công nghiệp nhôm Alcoa.
Ở nhiều vùng tại Canada (các tỉnh bang British Columbia, Manitoba, Ontario,
Québec và Newfoundland và Labrador) thuỷ điện được sử dụng rất rộng rãi tới mức từ
"hydro" đã được dùng để chỉ bất kỳ nguồn điện nào phát ra từ nhà máy điện. Những
nhà máy phát điện thuộc sở hữu nhà nước tại các tỉnh đó được gọi là BC Hydro,
Manitoba Hydro, Hydro One (tên chính thức "Ontario Hydro"), Hydro-Québec và

Newfoundland và Labrador Hydro. Hydro-Québec là công ty sản xuất thuỷ điện lớn
nhất thế giới, với tổng công suất lắp đặt năm 2005 đạt 31.512 MW.
Thuỷ điện, sử dụng năng lượng dòng chảy của các con sông hiện nay chiếm 20%
lượng điện của thế giới. Na Uy sản xuất toàn bộ lượng điện của mình bằng sức nước,
trong khi Iceland sản xuất tới 83% nhu cầu của họ (2004), Áo sản xuất 67% số điện
Trang 5
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
quốc gia bằng sức nước (hơn 70% nhu cầu của họ). Canada là nước sản xuất điện từ
năng lượng nước lớn nhất thế giới và lượng điện này chiếm hơn 70% tổng lượng sản
xuất của họ.
Ngoài một số nước có nhiều tiềm năng thuỷ điện, năng lực nước cũng thường
được dùng để đáp ứng cho giờ cao điểm bởi vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm
(trên thực tế các hồ chứa thuỷ điện bằng bơm thỉnh thoảng được dùng để tích trữ điện
được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện để dành sử dụng vào giờ cao điểm). Thuỷ
điện không phải là một sự lựa chọn chủ chốt tại các nước phát triển bởi vì đa số các
địa điểm chính tại các nước đó có tiềm năng khai thác thuỷ điện theo cách đó đã bị
khai thác rồi hay không thể khai thác được vì các lý do khác như môi trường.
3. Tình hình phát triển thủy điện tại Việt Nam
Việt Nam là một quốc gia được thiên nhiên ưu đãi có hệ thống sông ngòi phong
phú, đa dạng trải khắp chiều dài đất nước nên rất thuận lợi cho việc phát triển thủy
điện: Tiềm năng về thủy điện trên tất cả các hệ thống sông của Việt Nam khoảng 123
tỉ kWh/năm tương đương với khoảng 31.000 MW. Hiện nay, các công trình thuỷ điện
đã khai thác được khoảng 4.800 MW, chiếm hơn 50% tổng công suất lắp máy của toàn
hệ thống điện quốc gia (khoảng 12.000 MW) và mới khai thác được 16% tiềm năng
thủy điện. Theo quy hoạch phát triển điện Việt Nam trong giai đoạn 2001-2010, định
hướng 2020 các lưu vực sông lớn nước ta có tổng tiềm năng thuỷ điện (tại các vị trí có
thể khai thác với công suất lắp máy lớn hơn 30 MW) đạt 15.374 MW, tương đương
sản lượng điện khoảng 66,9 tỉ kWh/năm, các lưu vực sông nhỏ và trạm thuỷ điện với
công suất lắp máy dưới 30 MW ước tính chiếm khoảng 10% công suất của các trạm có
công suất lớn hơn 30 MW, tương tương khoảng 1.530 MW.

Bảng 1: Các nhà máy thủy điện lớn tại Việt Nam (công suất >100MW)
STT Tên Công suất lắp máy (MW) Tỉnh
A. Đang vận hành
1 Hòa Bình 1920 Hòa Bình
2 Thác Bà 108 Yên Bái
3 Yali 720 Gia Lai
4 Đa Nhim 160 Lâm Đồng
5 Hàm Thuận 300 Lâm Đồng
6 Đa Mi 175 Lâm Đồng
7 Thác Mơ 150 Bình Phước
8 Trị An 400 Đồng Nai
B. Đang xây dựng

1 Tuyên Quang 342 Tuyên Quang
Trang 6
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
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
7 Kanak-An Khê 173 Gia Lai
8 Sông Tranh 2 190 Quảng Nam
9 Sông Ba Hạ 220 Phú Yên
10 Đại Ninh 300 Lâm Đồng
11 Plei Krông 110 Kontum
12 Sêsan 3 260 Gia Lai
13 Sêsan 4 330 Gia Lai
14 Srêpok 3 220 Đắc Lắc
15 Buôn Kuôp 280 Đắc Lắc

16 Đồng Nai 3 240 Lâm Đồng
17 Đồng Nai 4 270 Lâm Đồng
C. Chuẩn bị
1 Nho Quế 3 135 Hà Giang
2 Lai Châu 1200 Lai Châu
3 Nam Chien 210 Sơn La
4 Trung Sơn 250 Thanh Hoá
5 Khe Bố 100 Nghệ An
6 Hủa Na 180 Nghệ An
7 A Sap 150 Thừa Thiên Huế
8 Sông Bùng 2 100 Quảng Nam
9 Sông Bùng 4 145 Quảng Nam
10 Đakmi 1 200 Quảng Nam
11 Đakmi 4 140 Quảng Nam
12 Thượng Kontum 260 Kontum
D. Qui hoạch
1 Đông Phù Yên 1200 Sơn La
2 Bác Ái 1050 Ninh Thuận
Nguồn: EVN
Ngành điện được coi là một trong những ngành then chốt, nhận được nhiều sự
quan tâm của nhà nước, phấn đấu đẩy nhanh tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm
của ngành điện xấp xỉ gấp 2 lần tốc độ tăng trưởng GDP chung của cả nước. Mặc dù
Trang 7
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
các công ty trong ngành điện đã hoạt động hết công suất nhưng vẫn không đáp ứng đủ
nhu cầu tiêu dùng điện trong nước. Tình trạng thiếu điện vẫn tiếp diễn do một số dự án
phát triển nguồn điện mới bị chậm tiến độ, đồng thời sự cố xảy ra làm các nhà máy
đang vận hành phải ngưng hoạt động dẫn tới sản lượng điện sản xuất không đạt so với
kế hoạch.
Sản lượng điện sản xuất của cả nước trong những năm gần đay tăng nhanh chóng

từ 26,7 triệu MWh từ năm 2000 đến năm 2008 sản lượng điện sản xuất đạt tới 77 triệu
MWh. Ngành điện có tốc độ tăng trưởng sản lượng điện thương phẩm trung bình mỗi
năm 14,3% trong giai đọan từ 2000-2008. Về cơ cấu nguồn điện, sản lượng điện được
sản xuất chủ yếu từ các nhà máy thủy điện và nhiệt điện than, dầu, tuabin khí dầu và
các nguồn phát điện độc lập (IPP). Trong cơ cấu nguồn điện tính đến cuối năm 2007
thì thủy điện chiếm 37% và nhiệt điện chiếm 56%. Nhiệt điện vẫn chiếm tỷ trọng lớn
nhất. Tương lai, trong cơ cấu nguồn điện sẽ vẫn tiếp tục nâng dần tỷ trọng các nguồn
phi thủy điện. Theo kế họach đến năm 2020, thuỷ điện chỉ chiếm 28,5%; nhiệt điện
dầu và khí chiếm 26,7%; nhiệt điện than chiếm 30,2%; nhập khẩu 5,8% .
Hình 1: Cơ cấu nguồn điện Việt Nam (Nguồn: EVN)
III. Nguyên lý và phương pháp khai thác thủy năng
1. Đánh giá năng lượng tiềm tàng cho một dòng nước
Trang 8
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Hình 2: Sơ đồ dòng chảy sông tự nhiên
Muốn xác định năng lượng tiềm tàng của dòng chảy trong sông thiên nhiên (hình
2) từ mặt cắt (1-1) đến (2-2) ta xét năng lượng mà khối nước W di chuyển trong đoạn
ấy đã tiêu hao đi, nghĩa là tìm hiệu số năng lượng giữa hai mặt cắt đó: E = E1-E2
Dựa vào phương trình Becnulli chúng ta biết được năng lượng tiềm tàng chứa
trong thể tích nước W(m
3
) khi chảy qua mặt cắt (1-1) trong thời gian t(s) sẽ là:
Trong đó:
+ Z1 - cao trình mặt nước tại mặt cắt 1-1
+ p1 - áp suất trên mặt nước tại mặt cắt 1-1
+ γ - trọng lượng thể tích của nước; γ= 9,81.103 N/m3
+ V1 - vận tốc dòng chảy tại mặt cắt 1-1
+ α1 - hệ số xét đến sự phân bố lưu tốc tại mặt cắt 1-1
+ g - gia tốc trọng trường.
Giả thiết rằng trong đoạn sông đang xét không có sông nhánh đổ vào, nghĩa là

coi lượng nước W chảy qua mặt cắt (1-1) và (2-2) là không đổi. Khi đó lượng nước W
chảy qua mặt cắt (2-2) sẽ có một năng lượng tiềm tàng là:
Ý nghĩa các ký hiệu trong biểu thức (1-2) giống như các ký hiệu của (1-1)
Vậy năng lượng tiềm tàng của đoạn sông sẽ là:
Trang 9
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Phân tích biểu thức (1-3) ta thấy E cũng chính là công sản ra trong t giây để di
chuyển lượng nước W từ mặt cắt (1-1) sang (2-2) với cột nước toàn phần là:
Nghĩa là: E
1-2
= γ.W. H1-2 (J) (5)
Xét cột nước toàn phần, ta thấy nó gồm 3 thành phần:
Cột nước địa hình:
Cột nước áp suất:
Cột nước lưu tốc:
Do đó H
1-2
có thể viết:
Trong thực tế, trị số áp suất p1, p2 ở hai đầu đoạn sông nghiên cứu thường chênh
lệch nhau rất ít. Mặt khác giả thiết lượng nước trong đoạn sông đang xét không đổi
nên khia các đặc trưng về hình dạng của hai mặt cắt sông gần giống nhau thì sẽ dẫn
đến v
1
≈ v
2
, α
1
≈ α
2
. Nghĩ a là coi và . Bỏ qua sai số không đáng

kể biểu thức (3) có thể viết dưới dạng
E = γ.W. (Z1 - Z2 ) (J) (6)
E = γ.W. H (J) với H = Z
1
- Z
2
(7)
Biểu thức (7) chính là công thức cho phép ta xác định năng lượng tiềm tàng của
bất kỳ đoạn sông nào.
Nếu thay W = Q.t và γ = 9,81.10
3
N/m
3
vào biểu thức trên thì ta được:
E = 9,81.10
3
.H.Q.t (J) (8)
Nếu thay đơn vị điện lượng J bằng KWh với 1KWh =3600.10
3
J, ta sẽ có:
Trang 10
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Từ biểu thức (8) và (9) ta có thể xác định công suất N của dòng nước trong một
đoạn sông theo côngthức chung: . Từ (8) ta có:
N = 9.81.10
3
.Q.H (W) (10)
N = 9.81.Q.H (kW) (11)
2. Khả năng lợi dụng năng lượng tiềm tàng
a. Những hạn chế trong việc lợi dụng năng lượng tiềm tàng của đoạn sông.

Về lý luận, ta tính được năng lượng tiềm tàng của đoạn sông. Thực tế không thể
lợi dụng được hết năng lượng đó, do các nguyên nhân sau:
- Có thể đoạn sông nào đó không thể lợi dụng được do khó khăn về kỹ thuật,
hoặc do ngập lụt các công trình, các mỏ quý các khu dân cư lớn, các khu canh
tác phì nhiêu… dẫn đến không thuận lợi về mặt kinh tế.
- Mặt khác trong quá trình khai thác không thể tránh khỏi tổn thất lưu lượng do
bốc hơi, rò rỉ và thấm, tổn thất cột nước khi chảy qua các công trình lấy nước và
dẫn nước và máy móc thuỷ lực.vv…
Cho nên đồng thời với việc tính toán trữ lượng thuỷ năng tiềm tàng, cần tiến
hành tính toán trữ lượng thuỷ năng có thể khai thác được ( thường gọi là trữ năng kỹ
thuật). Trữ năng kỹ thuật không những phụ thuộc và điều kiện thiên nhiên của dòng
sông, mà còn phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật, hoàn cảnh kinh tế của xã hội và sơ đồ
khai thác đã hợp lý hay chưa. Phải thông qua tính toán kinh tế kỹ thuật mới định ra
được phương án hợp lý, lợi dụng tối đa nguồn năng lượng thiên nhiên.
b. Công suất và điện lượng của trạm thuỷ điện
Muốn khai thác thuỷ năng để phát điện, chúng ta phả xây dựng trạm thuỷ điện.
Công trình chủ yếu của trạm thuỷ điện là công trình dâng nước ( đập ), công trình tràn
và xả nước thừa, công trình lấy nước và dẫn nước, các thiết bị máy móc thuỷ lực và cơ
điện trong nhà máy của trạm thuỷ điện. trong quá trình khai thác có tổn thất. Tổn thất
thuỷ năng của trạm thuỷ điện thể hiện ở:
- Tổn thất lưu lượng do bốc hơi, ngấm theo các đường nước ngầm, thấm qua lòng
hồ, vai đập và thân đập rò rỉ qua công trình và một phần lưu lượng thừa phải xả
bỏ khi lưu lượng đến nhiều mà công trình không đủ khả năng trữ, turbine không
đủ khả năng tháo lưu lượng lớn.
Trang 11
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
- Tổn thất cột nước khi chảy qua cửa lấy nước, công trình dẫn nước turbine cũng
như các tổn thất khác trong máy phát điện và hệ thống truyền động.
Vì vậy công suất của trạm thuỷ điện bao giờ cũng bé hơn công suất thiên nhiên
tính theo (11). Công suất của trạm thuỷ điện xác định theo công thức:

N = 9,81.η .Q.H (12)
Trong công thức (12) lưu lượng Q và cột nước H đã trừ đi mọi tổn thất về lưu
lượng và cột nước. Mặt khác để thể hiện tổn thất qua máy móc thiết bị trong công thức
còn có hệ số η . Hệ số η được gọi là hiệu suất của trạm thuỷ điện. Hiệu suất bao giờ
cũng nhỏ hơn 1 và bằng:
η= η
TB
.η
mf
.η
tđ
Trong đó:
η
TB
- Hiệu suất turbine
η
mf
- Hiệu suất máy phát
η
tđ
- Hiệu suất truyền động
Nếu turbine và máy phát nối trực tiếp (liên tục ) thì η
tđ
= 1
Công thức (12) có thể viết dưới dạng:
N = K.Q.H (13)
Trong đó: K = 9,81.η
Thông thường khi tính toán thuỷ năng, chưa chọn được thiết bị, nên chưa xác
định được η . Khi tính toán thường lấy theo kinh nghiệm.
- Trạm thủy điện lớn K= 8 - 8,5

- Trạm thủy điện vừa K= 7 - 8
- Trạm thủy điện nhỏ K= 6 - 7
Điện lượng E của trạm thuỷ điện là điện lượng thực tế mà trạm thuỷ điện phát ra
đầu thanh cái máy phát. Trị số này phụ thuộc vào công suất và thời gian làm việc của
trạm.
Dạng chung để tính điện lượng của trạm là:
(14)
hoặc
Trong đó
Trang 12
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
t
i
- thời gian mà trạm làm việc với công suất N
i
n - Số thời đoạn làm việc.
3. Các phương pháp tập trung năng lượng
a. Nguyên lý khai thác thủy năng
Từ các công thức N = 9,81.η .Q.H hay N = K.Q.H, ta thấy N tỉ lệ thuận với Q,H,
và η . Do đó muốn tăng công suất phải tìm cách tăng Q, H, η. Việc tăng lưu lượng Q
có thể dùng các biện pháp tập trung và điều tiết dòng chảy, tăng lưu lượng mùa kiệt.
Mặt khác có thể lấy nước từ lưu vực khác bổ sung cho lưu lượng của trạm.
Cột nước H thì phân bố, phân tán dọc theo chiều dài sông. Do đó muốn tăng H
thì phải dùng biện pháp nhân tạo bằng cách xây dựng công trình thuỷ lợi. Ngoài ra,
muốn cho công suất của trạm thuỷ điện phát ra lớn, phải có máy móc thiết bị tốt, có
hiệu suất cao. Biện pháp nâng cao hiệu suất của thiết bị máy móc sẽ được học ở môn
học “thiết bị thuỷ điện”. Trong môn học “ôthuỷ năng ” chỉ giải quyết các vấn đề tập
trung cột nước và tập trung điều tiết lưu lượng. Vấn đề này sẽ được trình bày ở phần “
Biện pháp khai thác thuỷ năng”dưới đây.
b. Biện pháp khai thác thủy năng

Tuỳ theo biện pháp tăng cột nước, mà ta có các phương thức khai thác thuỷ năng
sau đây:
- Dùng đập để tạo thành cột nước.
- Dùng đường dẫn để tạo thành cột nước.
- Dùng hỗn hợp cả đập và đường dẫn để tạo thành cột nước.
• Dùng đập để tạo thành cột nước.
Xây dựng đập tại một tuyến thích hợp nơi cân khai thác. Đập tạo ra cột nước do
sự chênh lệch mực nước thượng hạ lưu đập. Đồng thời tạo nên hồ chứa có tác dụng tập
trung và điều tiết lưu lượng, làm tăng khả năng phát điện trong mùa kiệt, nâng cao
hiệu quả lợi dụng tổng hợp nguồn nước như cắt lũ chống lụt, cung cấp nước, nuôi cá,
vận tải thuỷ…
Trang 13
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Hình 3: Sơ đồ dùng đập tạo thành cột nước
Phương thức tập trung cột nước như sơ đồ hình 3 được gọi là phương thức khai
thác kiểu đập. Phương thức này có ưu điểm là vừa tập trung được cột nước vừa tập
trung và điều tiết lưu lượng phục vụ cho việc lợi dụng tổng hợp nguồn nước. Song nó
có nhược điểm là đập càng cao, khối lượng xây lắp càng nhiều, kinh phí lớn, ngập lụt
và thiệt hại nhiều. Khi thiết kế xây dựng phải thông qua tính toán kinh tế kỹ thuật , so
sánh lựa chọn phương án có lợi.
Sơ đồ khai thác kiểu đập thường thích ứng với các vùng trung du của các sông
nói có độ dốc lòng sông tương đối nhỏ, địa hình địa thế thuận lợi cho việc tạo nên hồ
chứa có dung tích lớn là tổn thất ngập lụt tương đối nhỏ. Ngược lại ở vùng thượng lưu,
do lòng sông hẹp, độ dốc lòng sông lớn nên dù có làm đập cao cũng khó tạo thành hồ
chứa có dung tích lớn. Ở hạ lưu, độ dốc lòng sông nhỏ, xây đập cao dẫn đến ngập lụt
lớn thiệt hại nhiều. Cho nên ở vùng này ít có điều kiện khai thác kiểu đập.
Với sơ đồ khai thác kiểu đập, trạm thuỷ điện có thể bố trí ở ngang đập hay sau
đập (xem hình 4 và 5 ) nhưng thường thấy hớn cả là loại trạm thuỷ điện sau đập. Trạm
thuỷ điện ngang đập chỉ thích ứng trong trường hợp cột nước thấp, nhà máy đủ sức
chịu lực như một đoạn đập và kết cấu kinh tế.

Trang 14
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
1- Lòng sông thiên nhiên, 2- đường nước dâng; 3- đập;
4- nhà máy thủy điện; 5- hồ chứa nước
Hình 4: Trạm thuỷ điện bố trí ngang đập
1- Lòng sông thiên nhiên, 2- đường nước dâng; 3- đập;
4- nhà máy thủy điện; 5- hồ chứa nước
Hình 5: Trạm thuỷ điện bố trí sau đập
• Tập trung cột nước bằng đường dẫn
Ở những đoạn sông thượng lưu, độ dốc lòng sông thường lớn, lòng sông hẹp,
dùng đập để tạo nên cột nước thường không có lợi cả về tập trung cột nước, tập trung
và điều tiết lưu lượng. Trong trường hợp này cách tốt nhất là dùng đường dẫn để tạo
thành cột nước ( hình 6).
Trang 15
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
1-lòng sông thiên nhiên; 2- kênh hở; 3- đường ống áp lực dẫn nước vào turbine
4- đập; 5- nhà máy thủy điện; 6- bể áp lực
Hình 6: Sơ đồ tập trung cột nước bằng đường dẫn
Đặc điểm của phương thức này là cột nước do đường dẫn tạo thành. Đường dẫn
có thể là kênh máng, ống dẫn hay đường hầm có áp hoặc không áp. Đường dẫn có độ
dốc nhỏ hơn sông suối, nên dẫn càng đi xa độ chênh lệch giữa đường dẫn và sông suối
càng lớn, ta được cột nước càng lớn. Hay nói cách khác, đường dẫn dài chủ yếu để
tăng thêm cột nước cho trạm thủy điện. Đập ở đây thấp và chỉ có tác dụng ngăn nước
lại để lấy nước vào đường dẫn. Do đập thấp nên nói chung tổn thất do ngập lụt nhỏ.
Đối với sơ đồ khai thác này tuỳ tình hình và yêu cầu cụ thể mà có thêm các công trình
phụ khác như: cầu máng, xi phông, bể áp lực, tháp điều áp, bể điều tiết ngày.vv…
Cách tập trung cột nước bằng đường dẫn được ứng dụng rộng rãi ở các sông suối
miền núi có độ dốc lớn và lưu lượng nhỏ.
• Tập trung cột nước bằng đập và đường dẫn.
Khi vừa có điều kiện xây dựng hồ để tạo ra một phần cột nước và điều tiết lưu

lượng lại vừa có thể lui tuyến nhà máy ra xa đập một đoạn nữa để tận dụng độ dốc
lòng sông làm tăng cột nước, thì cách tốt nhất là dùng phương pháp tập trung cột nước
bằng đập và đường dẫn.
Với phương thức này, cột nước của trạm thuỷ điện do đập và đường dẫn tạo
thành. Đập thương đặt ở chỗ thay đổi độ dốc của lòng sông nơi khai thác. ( hình 7)
Trang 16
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
1- đập; 2- đường dẫn có áp; 3- tháp điều áp; 4- đường ống dẫn nước vào
turbine; 5- nhà máy thủy điện;
Hình 7: Sơ đồ tập trung cột nước bằng đập và đường dẫn
 Một số trường hợp đặc biệt dùng phương thức khai thác kiểu đường dẫn.
Trong điều kiện của sông suối tự nhiên, phương thức khai thác kiểu đường dẫn
ngoài việc ứng dụng ở những nơi có độ dốc lớn (II) còn ứng dụng ở những nơi có thác
nước tập trung (I), ở những nơi sông uốn khúc (III), chỗ hai sông gần nhau, có cao
trình chênh lệch nhau lớn (IV) hay hồ thiên nhiên có nguồn nước phong phú nằm trên
cao.(V) ( xem hình 8).
Trang 17
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Hình 8: Một số trường hợp đặc biệt dùng phương thức khai thác kiểu đường dẫn
IV.Khái quát về trạm hủy điện và phân loại nhà máy thủy điện:
1. Tổng quan công trình trạm thuỷ điện
Trạm thuỷ điện là tổ hợp các công trình thuỷ công được xây dựng để đạt mục
đích sử dụng tổng hợp nguồn nước chủ yếu vào việc phát điện, ngoài ra còn nhằm mục
đích tưới, cấp nước, cải thiện điều kiện vận tải thuỷ, chống lũ, nuôi trồng thuỷ sản.
Trong trạm thủy điện có các công trình chính và công trình phụ bao gồm:
a. Các công trình chính
Các công trình dâng nước và tháo nước như: đập dâng, đập tràn, giếng tháo lũ
Các công trình này nhằm tạo nên cột nước phát điện, phân phối lại lượng nước theo
yêu cầu và đảm bảo tháo lượng nước thừa về hạ lưu khi lũ về, tháo các vật nổi và rác
rưởi.

Các công trình năng lượng nhằm sản xuất và phân phối năng lượng đáp ứng yêu
cầu dùng điện. Thành phần của nó gồm: công trình nhận nước, đường dẫn nước từ
Trang 18
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
thượng lưu vào turbine, tháo nước về hạ lưu, nhà máy thuỷ điện (chứa turbine, máy
phát điện, máy biến áp, các thiết bị phụ cơ khí và trang thiết bị nâng hạ, vận chuyển,
các thiết bị điều khiển, các thiết bị phân phối điện )
Các công trình vận chuyển tàu thuyền dùng để thông thương tàu thuyền giữa
thượng và hạ lưu đập. Các công trình này gồm có: âu thuyền, thiết bị nâng tàu
thuyền
Công trình nuôi trồng thuỷ sản gồm đường chuyển và nuôi thuỷ sản, đường
chuyển thuỷ sản về nơi chúng sinh sản
Công trình tưới tiêu nhằm đảm bảo cung cấp lượng nước cần thiết như: lấy
nước, bể lắng cát, trạm bơm
Công trình giao thông vận tải nội bộ công trình hoặc giao thông quốc gia, như:
cầu, đường bộ, đường sắt, đường cáp
b. Các công trình phục vụ:
Nhằm đảm bảo vận hành bình thường công trình và đảm bảo nhu cầu cuộc sống
và làm việc của nhân viên vận hành và gia đình họ. Bao gồm: nhà ở, nhà văn hoá, nhà
hành chính, đường xá, công trình cấp nước,
c. Các công trình tạm thời
Các công trình này nhằm phục vụ công trình trong giai đoạn thi công. Nên cố
gắng tận dụng làm công trình chính sau khi thi công để đảm bảo kinh tế. Chia hai loại:
Các công trình dẫn dòng: nhằm dẫn nước sông không qua vùng hố móng để bảo
đảm hố móng hoặc khu xây dựng được khô ráo, đảm bảo công việc thi công, như: đê
quay, tuy nen, kênh dẫn
Các phân xưởng sản xuất: nhằm phục vụ cho thi công như: nhà máy bê tông,
xưởng gia công cốt thép, gia công gỗ, nhà kho, đường
2. Nhà máy thuỷ điện được phân loại theo các cách sau:
a. 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 N
lm
< 5000 KW
Trang 19
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
- Thủy điện trung bình khi: N
lm
= 5.000 – 50.000 KW
- Thuỷ điện lớn, khi: N
lm
> 50.000 - 1.000.000 kW.
Theo TCVN 285 - 2002 đã phân ra các cấp TTĐ sau:
- Trạm thuỷ điện cấp V, khi: N
lm
< 200 kW;
- Trạm thuỷ điện cấp IV, khi: N
lm
< 5.000 - 200 kW;
- Trạm thuỷ điện cấp III, khi: N
lm
< 50.000 - 5.000 kW;
- Trạm thuỷ điện cấp II, khi: N
lm
< 300.000 - 50.000kW;
- Trạm thuỷ điện cấp I, khi: Nlm ≥ 300.000 kW;
- Khi TTĐ có > 1.000.000 kW thường được coi là TTĐ cấp đặc biệt.
b. 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
nước thượng lưu)
c. Phân loại theo cột nước của trạm Thuỷ điện
Phân loại theo cách này ta có:
- Trạm thuỷ điện cột nước thấp, khi:H
max
< 50 m;
- Trạm thuỷ điện cột nước trung bình, khi: 50 m ≤ H
max
≤ 400 m;
- Trạm thuỷ điện cột nước cao, khi:H
max
> 400 m.
d. 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
các mố trụ, nhà máy trong tháp xả nước,
- Nhà máy ngầm và nửa ngầm;
- Nhà máy thuỷ điện tích năng;
Trang 20
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
- Nhà máy thủy điện thủy triều
Trong thực tế xây dựng nhà máy thuỷ điện có thể phân đơn giản gồm hai loại:
- Các loại nhà máy thông thường: Nhà máy không kết hợp: Nhà máy lòng sông,
nhà máy sau đập, nhà máy đường dẫn
- Các loại nhà máy đặc biệt: Nhà máy ngầm, nhà máy kết hợp xả lũ, nhà máy

trong thân đậpv.v
3. Các loại trạm thuỷ điện cụ thể
• Nhà máy thuỷ điện ngang đập
Nhà máy thuỷ điện ngang đập được xây dựng với cột nước không quá 35 - 40 m.
ở đây toàn bộ hệ thống công trình tập trung trên một tuyến. Bản thân nhà máy là một
phần của công trình dâng nước, nó thay thế cho một phần đập dâng chịu áp lực nước
thượng lưu. Cửa lấy nước cũng là thành phần của bản thân nhà máy. Một đặc điểm cần
lưu ý khi thiết kế đối với nhà máy thuỷ điện ngang đập là về mùa lũ cột nước công tác
thường giảm, dẫn đến công suất tổ máy giảm, trong một số trường hợp nhà máy có thể
ngừng làm việc. Để tăng công suất nhà máy trong thời kỳ lũ đồng thời giảm đập tràn,
hiện nay trên thế giới người ta thiết kế nhà máy thuỷ điện ngang đập kết hợp xả lũ qua
đoạn tổ máy. Nếu nghiên cứu bố trí một cách hợp lý công trình xả lũ trong đoạn tổ
máy thì khi tràn làm việc có thể tạo thành những vị trí có thế tăng cột nước công tác do
hiệu quả phun xiết.
Đối với nhà máy thuỷ điện ngang đập, cột nước thấp lưu lượng lớn, chiều dài
đoạn tổ máy thường xác định theo kích thước bao ngoài buồng xoắn và ống hút. Chiều
ngang đoạn tổ máy theo chiều dòng chảy phần dưới nước của nhà máy phụ thuộc vào
kích thước cửa lấy nước, buồng xoắn tuabin và chiều dài ống hút, đồng thời việc tính
toán ổn định nhà máy và ứng suất nền có quan hệ đến kích thước phần dưới nước của
nhà máy, đặc biệt đối với nền mềm.
Để giảm chiều cao phần dưới nước của nhà máy, trong thiết kế thường áp dụng
mặt cắt buồng xoắn hình chữ T hướng xuống với đỉnh bằng, như vậy có thể cho phép
rút ngắn chiều cao tầng tuabin và máy phát đặt gần tuabin hơn.
Để đảm bảo ổn định chống trượt và ứng suất đáy nền không vượt quá trị số cho
phép, tấm đáy của nhà máy thuỷ điện ngang đập nằm trên nền mềm thường có kích
thước rất lớn. Lợi dụng chiều dày tấm đáy người ta bố trí ở thượng lưu cửa lấy nứơc
hành lang kiểm tra và thu nước. (Hình 9)
Trang 21
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Hình 9: Nhà máy thuỷ điện ngang đập

• Nhà máy thuỷ điện sau đập
Nhà máy thuỷ điện sau đập thường dùng với cột nước từ 30 - 45m≤H≤250 -
300m và có thể lớn hơn nữa. Nhà máy được bố trí ngay sau đập dâng nước. Nhà máy
không trực tiếp chịu áp lực nước phía thượng lưu, do đó kết cấu phần dưới nước và
biện pháp chống thấm đỡ phức tạp hơn nhà máy ngang đập dâng. Nếu đập dâng nước
là đập bêtông trọng lực thì cửa lấy nước và đường ống dẫn nước Tuabin được bố trí
trong thân đập bêtông. Khoảng cách giữa đập và nhà máy thường đủ để bố trí các
phòng và máy biến thế (máy nâng điện áp) (Hình 10).
Trong một số trường hợp nếu không ảnh hưởng nhiều đến ứng suất hạ lưu đập để
giảm khối lượng bêtông và chiều dài đường ống dẫn nước vào tuabin người ta đặt lấn
nhà máy vào thân đập.
Trang 22
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Tuỳ thuộc vào cột nước công tác, nhà máy thuỷ điện sau đập thường dùng
Tuabin tâm trục, Tuabin cánh quay cột nước cao hoặc tuabin cánh chéo. ở nhà máy
thuỷ điện sau đập phần điện thường bố trí phía thượng lưu giữa đập và nhà máy; còn
hệ thống dầu nước thì bố trí phía hạ lưu (Hình 10).
Hình 10: Nhà máy thuỷ điện sau đập
• Nhà máy thuỷ điện đường dẫn
Nhà máy thuỷ điện đường dẫn và nhà máy thuỷ điện sau đập có một số đặc điểm
kết cấu giống nhau. Cả hai loại nhà máy đều dùng đường ống áp lực dẫn nước vào
Tuabin. Cũng giống như nhà máy sau đập, loại nhà máy thuỷ điện đường dẫn không
trực tiếp chịu áp lực nước phía thượng lưu.
Trang 23
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Nhà máy thuỷ điện đường dẫn phạm vi sử dụng cột nước rất rộng từ 2-3m đến
1700-2000m.
Nhà máy thuỷ điện đường dẫn ống áp lực đặt lộ thiên có thể sử dụng cột nước
đến 2000m. Với cột nước từ 500-600 trở lên thường dùng tuabin gáo, tổ máy trục
đứng hoặc trục ngang.(Hình 11).

Nhà máy thuỷ điện đường dẫn có nhiều hạng mục công trình và nằm tập trung
theo hai khu vực: khu công trình đầu mối gồm: công trình ngăn dòng, công trình xả lũ,
công trình lấy nước và khu nhà máy nối tiếp với hạ lưu bằng đường dẫn có áp hoặc
không áp.
Ngoài cách phân loại cơ bản trên nhà máy thuỷ điện còn được phân loại theo vị
trí tương đối của bản thân nhà máy trong bố trí tổng thể: Nhà máy thuỷ điện trên mặt
đất, nhà máy thủy điện ngầm được bố trí toàn bộ trong lòng đất, nhà máy thuỷ điện
nửa ngầm với phần chủ yếu của nhà máy bố trí ngầm trong lòng đất, phần mái che có
thể bố trí trên mặt đất.
Hình 11: Nhà máy thuỷ điện đường dẫn
• Nhà máy thuỷ điện ngầm
Kết cấu nhà máy thuỷ điện ngầm phụ thuộc rất ít vào phương thức tập trung cột
nước mà chủ yếu phụ thuộc vào điều kiện địa hình và cấu trúc địa chất. Nó có thể xây
dựng trong những điều kiện địa chất khác nhau, từ đá có cường độ cao cho đến yếu. ở
những nơi địa hình phức tạp, địa chất tầng trên xấu, nếu địa chất dưới sâu tốt cho phép
xây dựng nhà máy thuỷ điện ngầm thì khối lượng đào đắp sẽ giảm, tuyến đường ống
áp lực dẫn vào tuabin ngắn, áp lực nước va giảm và có lợi cho việc điều chỉnh tổ máy.
Trang 24
Báo cáo chuyên đề: Thuỷ điện Nhóm 3
Tuỳ thuộc vào cường độ của đá, kết cấu tường và hầm của nhà máy thuỷ điện
ngầm cũng khác nhau. Hình 12 thể hiện các loại kết cấu nhà máy Thuỷ điện ngầm và
nửa ngầm. Với cường độ khối đá rất cứng, không có áp lực bên và áp lực đứng rất nhỏ,
nếu đá cứng thuộc cấp 8-10 thì không cần phải xây vòm bêtông chịu lực mà chỉ cần
trát tường (sơ đồ I).
Khi cường độ đá thấp hơn và có áp lực đứng thì phải xây vòm chịu lực. Trong
trường hợp này có thể có hai cách: áp lực đất đá và tải trọng cầu trục thông qua chân
vòm truyền xuống khối đá (sơ đồ IIb) hoặc chỉ có tải trọng cầu trục thông qua hệ thống
dầm và trụ cột truyền xuống khối đá (sơ đồ II).
Trong trường hợp đá có cường độ yếu, có áp lực đứng và ngang, sự nứt nẻ nhiều
và phong hoá mạnh thì phải xây tường và vòm chịu lực (sơ đồ III). Đất đá có cường độ

quá yếu thì áp dụng kết cấu hình móng ngựa, kết cấu này bảo đảm chống được áp lực
đứng và ngang rất tốt. (sơ đồ IV).
Khi nhà máy đặt ở cao trình không sâu lắm thường áp dụng kết cấu kiểu sơ đồ V,
phần nhà máy có thể có một phần nổi trên mặt đất, hoặc sau khi xây xong lấp đất lại.
Loại nhà máy này thường gọi là kiểu nửa ngầm. Sự phối hợp giữa các công trình ngầm
được xác định bởi vị trí bố trí các thiết bị chính và phụ.
Trong thiết kế và xây dựng nhà máy thuỷ điện ngầm, người ta nghiên cứu lựa
chọn phương án bố trí các thiết bị chính và phụ một cách hợp lý phù hợp với điều kiện
thực tế của công trình. ở nhà máy thuỷ điện ngầm việc bố trí máy biến thế là một vấn
đề lớn ảnh hưởng nhiều đến kết cấu và việc bố trí các thiết bị chính bên trong nhà máy.
Người ta chỉ bố trí máy biến thế trên mặt đất khi nhà máy nằm không sâu lắm, còn nói
chung là đặt dưới mặt đất, ở bên cạnh nhà máy trong hành lang riêng hoặc ngay trong
nhà máy.
Khi phân tích các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và điều kiện vận hành nhà máy thuỷ
điện ngầm người ta nhận thấy nó có một số ưu điểm sau:
- Lợi dụng cường độ cao của vòm đá để chuyển một phần tải trọng kết cấu của
nhà máy và thiết bị xuống nền móng và do đó giảm nhẹ kết cấu chịu lực.
- Công trình xây dựng trong điều kiện địa chất vững chắc, an toàn cao, khả năng
an toàn quốc phòng tốt.
- Có thể thi công, lắp ráp liên tục, không phụ thuộc vào thời tiết khí hậu.
- Thiết bị vận hành trong điều kiện độ ẩm và nhiệt độ ổn định giảm được ứng
suất trong thiết bị.
- Nếu điều kiện địa chất tốt có thể cho phép bố trí nhà máy tại vị trí bất kỳ trên
tuyến đường dẫn không phụ thuộc vào điều kiện địa hình.
Trang 25