Thuỷ điện nậm công xây dựng trên suối nậm công (phụ lưu cấp 1 của sông mã) trên địa bàn bản tà cọ, xã sốp cộp, huyện sốp cộp, tỉnh sơn la

GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
MỤC LỤC
1
SV: Đinh Trọng Tài
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
PHẦN 1: TỔNG QUAN
CHƯƠNGI: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH
1.1. Vị trí dự án
Thuỷ điện Nm Công dự kiến Xây dựng trên Suối Nm Công (phụ lưu cấp 1
của Sông Mã). Địa điểm xây dựng Công trình nằm trên địa bàn Bản Tà Cọ, Xã Sốp
Cộp, huyện Sốp Cộp, tỉnh Sơn La. Cách thị trấn Sông Mã khoảng 25Km về phía
Tây Bắc.
1.2. Mục tiêu của dự án
Mục tiêu và nhiệm vụ của dự án Thuỷ điện Nm Công là kinh doanh bán điện
cho EVN, phục vụ nhu cầu điện sản xuất và sinh hoạt trực tiếp cho các huyện Sốp
Cộp, Sông Mã và vùng phụ cn với Công suất lắp máy 30MW.
Điện năng được hòa vào lưới điện Quốc Gia với điện lượng trung bình năm là
123,02 Triệu KWh.
Là trạm Thuỷ điện điều tiết ngày đêm. Trong điều kiện yêu cầu phủ đỉnh, trạm
thuỷ điện Tà Cọ có thể đảm bảo phát điện hết công suất. Ngoài ra thuỷ điện Nm
Công còn tăng thêm độ an toàn lưới điện của khu vực.
SV: Đinh Trọng Tài Page 2
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
CHƯƠNG II:TÀI LIỆU VỀ CÔNG TRÌNH
Đường duy trì lưu lượng
P,
%
1 2 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Q
, 93 77.16 63.6 48 30.6 24.6 21.36 18.6 14.64 12.72 10.668 9.516
P,

%
50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 97 99
Q
, 8.784 7.812 6.84 6.312 5.82 5.292 4.908 4.476 3.888 3.42 3.144 2.76
Quan hệ (Q~Zhl)
Z(m) 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545
Q(m3) 0 5,75 11,503 17,255 23,006 28,83 378,24 852,12 1205,61 2134,96 3540,67
Quan hệ (Z-F-V)
Z F (m2) delta V V
658 0 0 0
0.0
0
660 334.49
6654.584
1
6654.584
1
0.0
1
665 8010.49
542854.7
1
549509.2
9
0.5
5
670
271101.
3 802592.8
1352102.

1
1.3
5
675
71362.6
4
492896.6
5
1844998.
7
1.8
4
680
128583.
6
820177.4
4
2665176.
2
2.6
7
685
202256.
5 1187175
3852351.
2
3.8
5
690
274446.

1
457410.2
3
4309761.
5
4.3
1
Phân phối tổn thất bốc hơi Đơnvị: m
Đặc trưng I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Năm
∆
Z
23.3 26.9 35.3 35.7 33.8 24.2 22.1 21.2 22.1 23.0 20.8 20.7
309.1
Đặc trưng Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Lưu lượng nước Qo m
3
/s 12,7
Độ đục PSLL trung bình năm
ρo
LL
g/m
3
605
Lưu lượng PSLL Ro
LL
kg/s 7,68
SV: Đinh Trọng Tài Page 3
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Tổng lượng PSLL W
LL

10
6
t
0,242
Tổng lượng PSDĐ W
DD
10
6
t
0,097
Tổng lượng phù sa hàng năm W
PS
10
6
t
0,339
Thể tích PSLL V
LL
10
6
m
3
0,220
Thể tích PSDĐ V
DD
10
6
m
3
0,057

Thể tích phù sa tổng cộng hàng năm V
PS
10
6
m
3
0,277
Quan hệ (Q-Hw)
Q HW
0 0
5 4.586
10 6.783
15 8.103
20 9.067
25 9.532
30 10.067
35 10.531
Lưu lượng lũ thiết kế tại các tuyến công trình TĐNm Công
Tuyến
Qmaxp (m3/s)
0.20% 0.50% 1.0% 3.0% 5.0% 10%
Tuyến đp Tà Cọ 3100 2380 1900 1260 1010 713
Nhà máy Tà Cọ 3130 2400 1920 1280 1020 720
SV: Đinh Trọng Tài Page 4
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THỦY NĂNG
2.1 Xác định các thông số của hồ chứa
2.1.1 Xác định MNDBT
MNDBT là thông số chủ chốt của TTĐ,đây là mực nước cao nhất trong hồ
ứng với điều kiện thủy văn và chế độ làm việc bình thường của TTĐ

 Xác định MNDBT của TTĐ Nm Công
Trong thực tế thiết kế công trình,người ta phải xác định giới hạn trên và dưới
của MNDBT.Sau đó giả thiết các phương án MNDBT chênh nhau một giá trị nào
đó:1m,2m,5m,10m Ứng với mỗi phương án tính toán thủy năng thủy lợi định ra
kết cấu các hạng mục công trình,tính toán khối lượng vốn dầu tư xây dựng cơ
bản,giá thành thiết bị,chi phí vạn hành hàng năm tính lợi ích công trình mang lại.
Sau khi có kết quả của các phương án sẽ tiến hành phân tích,so sánh và chọn
ra phương án hợp lý nhất.Việc tính toán đầy đủ lợi ích và thiệt hại của từng phương
án là 1 vấn đề hết sức khó khăn đòi hỏi nhiều thời gian và đòi hỏi phải có đầy đủ tài
liệu. Trong đồ án này em chỉ tính với MNDBT được giao là 685 m
2.1.2 Mực nước chết MNC
MNC là mực nước thấp nhất trong hồ ứng với điều kiện và chế độ làm việc bình
thường
Phần dung tích nằm giữa MNDBT và MNC là dung tích hữu ích của hồ chứa
(V
hi
).
Phần dung tích nằm dưới MNC gọi là dung tích chết (V
c
)
Xác định MNC của hồ chứa theo điệu kiện bồi lắng.
MNDBT
MNC
Z
bc
h
ct
h
2
h

1
D
Xác định MNC theo công thức: MNC = Z
bc
+ d
1
+d
2
+ D
Tính Z
bc
: Từ tài liệu dòng chảy phù sa trung bình tại tuyến đp hằng năm ta có :
V
bc
= V
dd
+ 40%.V
ll
= 227000 (m
3
/năm) (tài liệu đã cho)
SV: Đinh Trọng Tài Page 5
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Trong đó:
V
ll
: thể tích của bùn cát lơ lửng trong lòng hồ.
V
dd
: thể tích của bùn cát di đẩy theo dòng chảy.

V
bc
: thể tích tổng cộng trong 1 năm.
T: Chu kỳ nạo vét, lấy T = 6 (năm)
 Suy ra V
tc
= 227000 × 6 = 1362000 (m
3
)
Từ V
tc
tra quan hệ Z -V ta được Z
bc
= 670.1 (m)
- D: Chiều cao cửa lấy nước.
Với F
CLN
là diện tích cửa lấy nước: F
CLN
=
CLN
CLN
Vk
Q
×
max
Trong đó:
V
CLN
là vn tốc dòng nước chảy vào cửa lấy nước.Tùy thuộc vào độ sâu

CLN,hàm lượng bùn cát và điều kiện vớt dọn rác.
Độ sâu CLN không lớn hơn 25m.
Do vy có thể chọn sơ bộ V
CLN
= (1 – 1,2) (m/s)
 Chọn V
CLN
= 1,2 (m/s)
 k là hệ số co hẹp dòng chảy ở lưới chắn rác trên cửa lấy nước, k =
(0,7÷0,8).
Lấy k = 0,8

CLN
Q
max
là lưu lượng lớn nhất chảy vào CLN
- Do TTĐ Nm công cấp nước theo kiểu liên hợp (1 CLN lấy nước cho cả nhà
máy) nên
CLN
Q
max
=
max
TĐ
Q
max
TĐ
Q
: là lưu lượng lớn nhất chảy qua nhà máy thủy điện,
max

TĐ
Q
= X2
=8.784x2=17,568
Tra trên đường duy trì lưu lượng ngày ứng với tần suất thiết kế P
TK
= 85%
Có: Q
bđ
= 4.476 (m
3
/s)
Chọn số cửa lấy nước
SV: Đinh Trọng Tài Page 6
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Lưu lượng qua một cửa lấy nước
Vn tốc dòng chảy tại mặt cắt cửa lấy nước , chọn
Diện tích cửa lấy nước
Lấy => =>
MNC
bl
= Z
bc
+ d
1
+d
2
+D = 670,1 +1 + 0,5 + 4,377 = 675,97 m
- Xác định loại điều tiết:
Dung tích làm việc của hồ chứa:

V
hi
= V
MNDBT
– V
MNC
gh
Trong đó:
Tra quan hệ Z ~ V của hồ chứa ta được
V
MNDBT
= V
685
= 3.85.10
6
(m
3
)
V
MNC
gh
= V
675.97
= 2. 10
6
(m
3
)
 V
hi

= 3,85.10
6
-2. 10
6
= 1,85. 10
6
(m
3
)
- Xác định hệ số điều tiết hồ β:
Công thức: β =
hi
bq
V
W
Trong đó:
W
bq
: là lượng nước bình quân nhiều năm
Với tài liệu cho đặc trưng dòng chảy năm thiết kế tại tuyến, Q
o
= 8.784 (m
3
)
 W
bq
= 8760*3600*Q
o
= 8760*3600*8.784 = 277,01*10
6

(m
3
)
Ta được: β =
bq
h
W
V
= = = 0,0066< 0.02
 Vy hồ điều tiết ngày đêm.
Xác định MNC của hồ chứa theo điệu kiện dung tích hữu ích hoàn toàn:
Ta có:
Trong đó:
k: hệ số an toàn, Ta chọn k = 1,8
T: số giờ phủ đỉnh. Chọn T = 5giờ
 = 609 094 (m
3
)
SV: Đinh Trọng Tài Page 7
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Ứng với cao trình MNDBT là dung tích hồ V
h
, V
h
= 3,85.10
6
(m
3
)
 = 3,85.10

6
609
094 = 3 240 096(m
3
)
Lại sử dụng quan hệ Z-F-W của các đặc trưng hồ chứa ta tìm được cao trình
MNC tương ứng với V
c
vừa tìm được là 682,4 m. Vy MNC
tt
= 682.4 (m)
Ta chọn MNC = max {MNC
bl
; MNC
tt
} = { 682,4 ; 675,2 }
 Kết lun : MNC = 682,4 (m)
 Kiểm tra lại MNC theo điều kiện làm việc của turbin
Trong đó:
ct
h
: khoảng cách giữa MNDBT và MNC của hồ chứa. Phần dung tích hữu ích ứng
với
axm
H
:Cột nước lớn nhất của TTDtrong điều kiện làm việc bình thường.
ax min
hl
m
H MNDBT Z= −

min
hl
Z
:Tra trong bảng quan hệ Q~Zhl
Với
 Tra bảng qua hệ Q~Zhl
Vy
 = 685 – 682,4 =2,6 (m)
 0,3 Hmax = 44,766 =>MNC = 682.4 thỏa mãn điều kiện
Và hồ có V
h
= V
MNDBT
= 3.85×10
6
(m
3
) V
c
= 3,24×10
6
(m
3
) V
hi
= 0.609 ×10
6
(m
3
)

2.2 Xác định các thông số năng lượng của trạm thủy điện
2.2.1 Xác định công suất bảo đảm (N
bđ
)
Công suất đảm bảo là công suất bình quân tính theo khả năng dòng nước trong
thời kì nước kiệt ứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ.
Với trạm thủy điện điều tiết ngày đêm, do cột nước biến động không nhiều, do
đó có thể coi đường tần suất lưu lượng có dạng tương tự đường tần suất công suất.
Vì vy có thể tính N
bd
theo công thức sau:N
bd
= K × Q
bd
× H
tb
Trong đó:
SV: Đinh Trọng Tài Page 8
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
K: là hệ số công suất của TTĐ, đối với TTĐ kiểu đường dẫn nên ta lấy K= 8,5
Q
bd
: Lưu lượng ứng với tần suất thiết kế, Q
bd
= 4,476 (m
3
/s)
H
tb
: Là cột nước trung bình của TTĐ: H

tb
= Z
tl
tb
– Z
hl(Qbđ)
– h
w
Z
tl
tb
: Mực nước thượng lưu trung bình.
- Xác định Z
tl
tb
bằng cách tra quan hệ lòng hồ từ V
tb
, với:
= 3 240 096 + = 3 544 643 (m
3
)
V
c
= 3 240 096 (m
3
) ; V
hi
= 609 094 (m
3
)

 Z
tl
tb
= 683,7 (m)
- Xác định
bd
hl
Q
z
: Mực nước hạ lưu ứng với Q
bd
Tra quan hệ Q~Z ta tìm được: Z
hl
tb
= 535,78(m)
h
w
: Tổn thất cột nước, h
w
=4.105 (m)ứng với Qbd
 H
(Qbd)
= Z
tltb
– Z
hl(Qbd)
– h
w
= 683,7 – 535,78 – 4,105 = 143,815(m)
 N

bd
= 8,5×4,476×140,524 = 5471,58 (KW)
Chọn N
bđ
= 5,471 (MW).
2.1.3 Xác định công suất lắp máy (N
lm
)
Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (3500÷4500)h đối với trạm điều tiết ngày
đêm.
Cơ sở để chọn công suất lắp máy là dựa vào các chỉ tiêu năng lượng của từng
phương án:điện năng trung bình nhiều năm Enn,số giờ sử dụng h
Nlm
.
Lấy các hệ số Nlm = 28; 30; 32 để tính toán và lựa chọn
Cột 1 : Tần suất P% ứng với lưu lượng ngày
Cột 2 : Thời gian ứng với tần suất lưu lượng ngày t
Cột 3 : Khoảng thời gian trong thời đoạn tính toán ∆t
Cột 4 : Lưu lượng thiên nhiên đến ứng với tần suất P%
Cột 5 : Tổn thất thấm trung bình tháng
3 544 643x0,5 / T
th
th
V
Q
T
α
×
= =
Trong đó:

∝
th
: hệ số thấm bình quân trong một tháng. . ∝
th
=0.5%
SV: Đinh Trọng Tài Page 9
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
V
: dung tích trung bình tháng.
2
hi
c
V
V V= +
T: thời gian trong một tháng. T = 2.62×10
6
s
Cột 6 : Tổn thất bốc hơi trung bình tháng
bh
bh
Z F
Q
T
∆ ×
=
bh
Z∆
: là lượng bốc hơi trung bình tháng.
12
1

12
bh
bh
Z
Z
∆
∆ =
∑
F
:diện tích trung bình lòng hồ của tháng (tra quan hệ Z – F – V của bể điều tiết)
T: thời gian trong một tháng. T = 2.62×10
6
s
Cột 7: Lưu lượng thực tế đến hồ Q
tt
= Q
tn
– Q
th
– Q
bh
Cột 8: Lưu lượng phát điện thực tế của TTĐ. Q
pđ
= min (Q
tt
, Q
hc
)
Cột 9:Mực nước thượng lưu trung bình (m),
TL

Z
xác định (Qhcgt – Qpđ) =0 .
Ztl = MNDBT . (Qhcgt – Qpđ) < 0 thì Ztl = mực nước thượng lưu trung bình
tìm bằng cách tra từ Vtb
Cột 10: Cột nước hạ lưu Z
HL
, được xác định từ mực nước hồ nội suy từ Q thực
Cột 11: Cột nước tổn thất trên tuyến năng lượng, xác định theo: Quan hệ Q ~ H
w
(tra Qpđ)
Cột 12: Cột nước phát điện H
pđ
, xác định : H
pđ
=
TL
Z
–Z
hl
– h
w
(m)
Cột 13: Lưu lượng hạn chế phát điện:
lm
N
hc
lap
Q
k H
=

×
Cột 14: Công suất phát điện của TTĐ: N
pđ
= k×Q
pđ
×H
pđ
Cột 15: Điện năng trung bình thời đoạn tính toán: E = N
pđ
×∆t
∆t: thời đoạn tính toán tương ứng với P
TK
SV: Đinh Trọng Tài Page 10
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Cột 16: Tích E×H
pđ
Cột 17: delta Q= Qhc- Qhcgt=0
Bảng 2.2: Bảng so sánh Enn và h
ld
của các phương án Nlm
N
lm
(MW) 28 30 32
E
nn
(KWh) 113719.44 116108.43 116503.83
h
ld
(giờ) 4061.41 3870.28 3640.74
Để tìm được N

lm
hợp lý thì cần căn cứ vào lưu lượng thiên nhiên đến trong
năm từ đó định ra số giờ lợi dụng N
lm
và dựa vào điện năng trung bình năm của
nhiều năm
Ứng với mỗi trị số N
lm
ta sẽ có một giá trị E
nn
và h
Nlm
, từ bảng trên ta thấy: Khi
N
lm
tăng thì E
nn
cũng tăng và tăng tương đối đều nhau, điều này cho thấy lưu lượng
đến trong năm dao động tương đối lớn vy ta chọn số giờ lợi dụng công suất lắp
máy lớn.Mặt khác số giờ lợi dụng công suất lắp máy ở nước ta h
ld
= (3500 ÷ 4000)h.
 Do vy em chọn công suất lắp máy của TTĐ Nm Công là N
lm
= 32(MW)
Xác định các cột nước đặc trưng của trạm thuỷ điện
2.3 Xác định các cột nước đặc trưng của trạm thuỷ điện
Cột nước bình quân Hbq
Là cột nước bình quân gia quyền trong thời đoạn tính toán.
= == 138,22 (m)

Trong đó:
Ni: công suất trung bình thời đoạn thứ i.
Hi: cột nước trung bình thời đoạn thứ i.
Ei: điện năng tương ứng với cột nước trung bình và công suất trung bình.
 Vy H
bq
= 138,228 (m)
2.3.1 Xác định cột nước nhỏ nhất H
min
:
Htt là cột nước nhỏ nhất mà trạm thuỷ điện có thể phát được công suất lắp máy.
Đối với trạm thủy điện điều tiết ngày có thể lấy Htt = Hmin =132,58 m
H
min
là cột nước nhỏ nhất trong quá trình làm việc bình thường của TTĐ
Ta xác định H
min
:
H
min
= MNC – Z
hl
(Q
max
) – h
w(Qmax) (`1)
SV: Đinh Trọng Tài Page 11
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
rong đó:
MNC =682.4m Nmax = Nlm = 32 MW

( max)HL Q
Z
được xác định từ (2)
max
max
min
.
gt
N
Q
k H
=
Htt là cột nước nhỏ nhất mà trạm thuỷ điện có thể phát được công suất lắp
máy.
Đối với trạm thủy điện điều tiết ngày có thể lấy Htt = Hmin (3)
Từ (1)(2)(3) ta lần lượt lp dc bảng
Qgt Zhl Hw Hgtmin Q' Q-Q'
28.395
539.9252
2 9.895211246 132.58 28.395 0.00
Với giá trị giả thiếtQ ban đầu ta tính dc H= 132,58 m ta được Ztl ≈MNC =682.4 m.
Vy Hmin =132,58 m= 28,39 m3/s Zhl(Qmax) =539,9 m
2.3.2 Xác định Htt:
Htt = Hmin =132,58 m
2.3.3 Xác định cột nước lớn nhất: H
max
Là cột nước cao nhất trong quá trình làm việc bình thường của TTĐ
ax ( min) w( min)m HL Q Q
H MNDBT Z h
= − −

rong đó:
( min)HL Q
Z
và hw(Qmin) được xác định từ (m3/s)
ax ( min) w( min)m HL Q Q
H MNDBT Z h
= − −
=685-536,238-5,5065=143,255 m
Vy Hmax =143,255 m
Tổng hợp kết quả tính toán thủy năng (
Biểu đồ thể hiện vùng làm việc của tua bin
SV: Đinh Trọng Tài Page 12
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
CHƯƠNG III: CHỌN SỐ TỔ MÁY
3.1Các yếu tố ảnh hưởng đến số tổ máy
Công suất lắp máy N
Lm
= 32 (MW)
Cột nước tính toán H
tt
= 132,58 (m)
Cột nước lớn nhất H
max
= 143,255 (m)
Cột nước nhỏ nhất H
min
= 132,58 (m)
Cột nước bình quân gia quyền H
bq
= 138,22 (m)

Lưu lượng lớn nhất qua TTĐ Q
max
= 28,39 (m
3
/s)
Lưu lượng nhỏ nhất qua TTĐ Q
min
= 7,095 (m
3
/s)
Về mặt kỹ thuật:
Phải chọn số tổ máy tối thiểu của TTĐ sao cho công suất của một tổ máy (N
tm
)
phải nhỏ hơn hoặc bằng công suất dự trữ sự cố của hệ thống. Có như vy khi tổ máy
này hỏng thì hệ thống vẫn an toàn cung cấp điện.
3.1.2 Về mặt năng lượng:
Với cột nước như vy thì Turbin phù hợp với các thông số của TTĐ Nm Công
là turbin tâm trục. Turbin tâm trục thì có η
max
cao, nhưng vùng có hiệu suất cao lại
hẹp.
3.1.3 Về mặt quản lý vận hành.
Khi số tổ máy ít thì việc quản lý vn hành thun lợi hơn so với phương án số tổ
máy nhiều.
3.1.4 Vốn đầu tư vào thiết bị và xây dựng công trình:
Nếu chọn số tổ máy nhiều thì vốn đầu tư vào thiết bị và công trình sẽ tăng vì:
3.1.5 Về vận chuyển, lắp ráp:.
Với công suất lắp máy như trên thì tuabin của nhà máy là loại nhỏ nên vấn đề
vn chuyển, lắp ráp và mua thiết bị cũng không phải là vấn đề lớn.

SV: Đinh Trọng Tài Page 13
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
3.1.6 Lựa chọn số tổ máy
. Có 2 phương án đc đưa ra là Z=3 và Z=2 và chọn tua bin HL160/D46 Với
phương án 2 tổ máy:
Sơ bộ tính cho trường hợp Z = 2
Công suất định mức cho một tổ máy: N
tm
=
Z
N
lm
= = 16 MW
Công suất định mức của turbin: N
tb
=
mf
lm
Zx
N
η
= = 16,842MW
Trong đó:
+η
mf
- hiệu suất của máy phát, với máy phát nhỏ sơ bộ chọn η
mf
= 0,95
+N
lm

- công suất lắp máy của TTĐ Nm Sơn , N
lm
= 32 (MW).
3.2Với phương án 2 tổ máy:
3.2.1 Xác định đường kính bánh xe công tác D
1
D
1
là đường kính lớn nhất cửa vào của BXCT. Nó được tính theo công thức:
tttttt1tt
tb
tt1
H.H'Q 81,9
N
D
η
=
Trong đó:
+ N
tb
- công suất định mức của một turbin.
+ η
tt
- hiệu suất của turbin thực tại điểm tính toán. (Sơ bộ chọn η
tt
= η
M
).
+ Q
Itt

,- lưu lượng dẫn suất của turbin thực tại điểm tính toán.(Sơ bộ
chọn Q
Itt
,= Q
IM
,).
+ Q,
IM
, η
M
- lần lượt là lưu lượng dẫn suất, hiệu suất của turbin mẫu tại điểm tính
toán, nó chính là giao điểm giữa đường n,
1Mtt
(số vòng quay dẫn suất của turbin mẫu
tại điểm tính toán)với đường hạn chế công suất 95%.
+ H
tt
- cột nước tính toán của TTĐ, H
tt
= 132,58 (m).
Tìm số vòng quay dẫn suất của turbin mẫu tại điểm tính toán (n,
1Mtt
).
n,
IMtt
= n,
I0
+( 2 ÷ 5)
+ n,
I0

– số vòng quay dẫn suất của turbin mẫu tại điểm có hiệu suất lớn nhất:
n,
I0
= 67.5 (v/ph) .
+ n,
IMtt
= n,
I0
+ 2 = 67.5 + 2 = 69.5(v/ph).
SV: Đinh Trọng Tài Page 14
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Dựa vào đường đặc tính tổng hợp chính của turbin HL160/A46 ta tìm được
điểm tính toán của turbin mẫu thuộc đường hạn chế công suất 95% là:
Q,
IM
= 0,640 (m
3
/s), η
M
= 0,893 (%)
Thay số vào công thức ta được đường kính D
1tt
như sau:
58.13258.13264.0893.081,9
16842
1
××××
=
tt
D

= 1.402 m
Chọn D1=1,4m
Do không có tài liệu đầy đủ nên ta lấy theo tỷ lệ của D
1
với D
1
=2,0 (m) đã có
sẵn trong bảng 5-5.SGTTBTL.
Ta có tỉ số :
1
1
D
D
tc
= =0,7
Nhân lên theo tỷ lệ ta có:
• Đường kính D
0
tuabin : D
0
= 1,68 (m)
• Đường kính trong stato tuabin : D
b
= 1,995(m)
• Đường kính ngoài stato tuabin : D
a
= 2,345(m)
• Chọn b
0
/D

1
= 0,4
⇒
b
0
= 0,4
×
D
1
= 0,4
×
1,4 = 0,56 (m)
• Số cánh hướng nước. Chọn Z
0
= 16
3.2.2 Xác định số vòng quay đồng bộ n ( v/ph)
Số vòng quay đồng bộ của turbin được tính theo công thức:
1
' .
tt tt
tt
n H
n
D
=
Trong đó:
H
tt
- cột nước bình quân gia quyền, H
tt

= 132,58(m ).
D
1tc
- đường kính tiêu chuẩn của bánh xe công tác. D
1tc
= 1,4(m)
n
,
1tt
- số vòng quay quy dẫn tối ưu của turbin thực được tính theo.
n’
1tt
= n’
1Mtt
+ ∆ n’
1
∆n’
1
= n’
10
.








−

1
maxM
maxT
η
η
Trong đó:
SV: Đinh Trọng Tài Page 15
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
∆n’
1
- chênh lệch giữa số vòng quay dẫn suất của turbin thực và mẫu.
η
T max
, η
M max
- hiệu suất lớn nhất của turbin thực và turbin mẫu, tra trên đường
ĐTTHC của turbin mẫu ta được η
M max
= 0,916 với n
tt
=69.5 v/p
1
5
ax ax)
1
1 (1 . .
M
Tm Mm
T
D

D
η η
= − −
=1-(1-0,916). =0,942
Trong đó:
D
1M
, D
1T
- đường kính BXCT của turbin mẫu và turbin thực.
D
1M
= 0,46 (m) .
– 1) = 0.979
n’
1tư
= 69.5+ 0,979 =70,48
Thay số vào ta được
1
' .
tt tt
tt
n H
n
D
=
n
tt =
=579,66(v/ph),
dựa vào bảng (8-3) GTTBTL ta chọn được số vòng quay đồng bộ là n

tc
= chọn 600
(v/ph).
3.2.3 Xác định số vòng quay lồng của turbin (n
l
):
Là số vòng quay đột biến của BXCT, nó xảy ra khi mômen lực chuyển động của
rôto tổ máy (M
đ
) lớn hơn mômen cản chuyển động rôto máy phát (M
c
). Trong quá
trình vn hành TTĐ, vì một lý do nào đó cần phải đóng cánh hướng nước mà bộ
phn hướng nước chưa kịp đóng thì số vòng quay của turbin tăng lên đột ngột trong
thời gian ngắn, nó sẽ đạt tới trị số cực đại nào đó gọi là số vòng quay lồng tốc (n
l
).
tc1
max.l1
l
D
H'n
n
=
Trong đó: n’
1l
- số vòng quay lồng quy dẫn turbin HL 160/D46 lấy sơ bộ n’
1l

=280v/ph).

3.2.4 Kiểm tra lại các thông số của turbin:
Xác định lại điểm tính toán.
Số vòng quay dẫn suất tại điểm tính toán của turbin thực:
=
SV: Đinh Trọng Tài Page 16
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Số vòng quay dẫn suất tại điểm tính toán của turbin mẫu:
'
1
'
tt1
'
Mtt1
nnn Δ
−=
= 72,95- 0,979=71,973 (v/ph).
Lưu lượng dẫn suất tại điểm tính toán của Turbin mẫu:
tttt
2
tc1tt
tb
Mtt1
H.H.D 81,9
N
'Q
η
=
=0.642(m
3
/s)

Đưa n
,
1M tt
và Q’
1M tt
lên đường ĐTTHC xem điểm tính toán có nằm trong phạm vi
cho phép.
Ta thấy điểm tính toán thỏa mãn điềukiện:
%5%100
1
11
<×
′
−
′
=∆
Mtt
ttMtt
Q
QQ
Q
 Vy ta chọn điểm tính toán là đúng.
Kiểm tra lại vùng làm việc của turbin:
Khi cột nước làm việc của turbin dao động từ (H
max
÷ H
min
) thì vùng làm việc của
turbin sẽ được giới hạn bởi hai đường nằm ngang n’
1MHmin

và n’
1MHmax
trên đường
ĐTTHC.và giới hạn hởi hai đường thẳng đứng Q’
1Nmin và
Q’
1Nmax
(v/f)
H
.Dn
n'
max
1tctc
1THmax
=
=⇒
1maxTH1maxMH1
'n'n'n Δ
−=
=70,181 - 0,979= 69,2 (v/ph).
v/f)(
H
.Dn
n'
mint
1tctc
1THmin
=
= = 72.95 ⇒
1minTH1minMH1

'n'n'n Δ
−=
=72,95-0,979=71,971 (v/ph).
Q’
1(Nmax,Hmax)
=
ax
2
1 ax ax
9,81. . . .
m
tb tc m m
N
D H H
η
== 0,572(m
3
/s)
Q’
1(Nmin,Hmin)=
min
2
1 min min
9,81. . . .
tb tc
N
D H H
η
=( m
3

/s)
Q’
1(Nmin,Hmax)
=
min
2
1 ax ax
9,81. . . .
tb tc m m
N
D H H
η
=(m
3
/s)
SV: Đinh Trọng Tài Page 17
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Với Hmin=Htt=19,3 m thì ứng với cột nước Hmin có thể phát được công suất lớn
nhất,
Q’
1(Nmax,Hmin)
=
ax
2
1
9,81. . . .
m
tb tc tt tt
N
D H H

η
=(m
3
/s)
Vy ta xác định được các điểm giới hạn cho vùng làm việc của turbin như sau .
A(n’
1Mhmin
, Qَ
IM(Hmin,Nt)
) =A(71,971 ; 0,642)
B(n’
1Mhmax
, Qَ
IM(Hmax,Nmin)
) =B(69,2 ; 0,286)
C(n’
1Mhmin
, Qَ
IM(Hmin,Nmin)
) =C(71,971; 0,321)
D(n’
1Mhmax
, Qَ
IM(Hmax,Nt)
) =D(69,2; 0,57)
Kết lun : n
,
1M tt
và Q’
1M tt

có nằm trong phạm vi cho phép.
3.3Phương án Z=3 làm tương tự như trên
N
tm
=10,666 MW
N
tb
= = 11,227 MW
3.3.1 Xác định đường kính bánh xe công tác D
1
58.13258.13264.0893.081,9
11227
1
××××
=
tt
D
= 1,145m
SV: Đinh Trọng Tài Page 18
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Chọn D1=1,14 m
3.3.2 Xác định số vòng quay đồng bộ n ( v/ph)
n’
1tư = 70,03 =))
1
' .
tt tt
tt
n H
n

D
=
= 704.23
n
tc
= chọn 750 (v/ph). 8 cặp cực
3.3.3 Xác định số vòng quay lồng của turbin (n
l
):
tc1
max.l1
l
D
H'n
n
=
Trong đó: n’
1l
- số vòng quay lồng quy dẫn turbin HL 260/A244 lấy sơ bộ n’
1l

=2.n
tc
=2.750=1500(v/ph).
3.3.4 Kiểm tra lại các thông số của turbin:
(v/f)
H
.Dn
n'
max

1tctc
1THmax
=
=71,435
v/f)(
H
.Dn
n'
mint
1tctc
1THmin
=
=74,255
3.4 Kiểm tra lại vùng làm việc của turbin:
Vy ta xác định được các điểm giới hạn cho vùng làm việc của turbin như sau .
A(n’
1Mhmin
, Qَ
IM(Hmin,Nt)
) =A(74,255 ; 0,969)
B(n’
1Mhmax
, Qَ
IM(Hmax,Nmin)
) =B(71,435 ; 0,431)
C(n’
1Mhmin
, Qَ
IM(Hmin,Nmin)
) =C(74,255; 0,484)

D(n’
1Mhmax
, Qَ
IM(Hmax,Nt)
) =D(71,435; 0,863)
Vùng làm việc được thể hiện trong bảng 5 phụ lục
SV: Đinh Trọng Tài Page 19
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Hình 2.3: Vùng làm việc của tuabin với phương án 3 tổ máy
Với kết quả kiểm tra cho 3 tổ máy, các điểm A,B,C,D không nằm trong vùng
hiệu suất cao, vy các thông số của tuabin được chọn là không hợp lý. Nên ta loại
phương án 3 tổ máy.
Nhận xét: Điểm tính toán của trường hợp 2 tổ máy nằm trong vùng hiệu suất
cao hơn so với điểm tính toán của trường hợp 3 tổ máy. Khi cột nước làm việc của
turbin dao động từ (H
max
÷ H
min
) thì vùng làm việc của turbin sẽ được giới hạn bởi
hai đường nằm ngang n’
1MHmin
và n’
1MHmax
trên đường ĐTTHC
Vy theo kỹ thut em kiến nghị chọn phương án Z = 2 tổ máy để tính toán tiếp
các phần sau.
Xác định chiều cao hút H
S
.
Độ cao hút H

S
là khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt nước hạ lưu đến điểm có
áp suất nhỏ nhất trên cánh bánh xe công tác (BXCT).Với turbin tâm trục người ta
quy ước điểm áp suất nhỏ nhất trên BXCT có cao trình tương đương đáy cánh
hướng nước.
H
s
= 10 -
900
∇
- (σ
M
+ ∆σ).H
tt
Trong đó:
SV: Đinh Trọng Tài Page 20
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
σ
M
- Hệ số khí thực của turbin mẫu tra trên đường ĐTTHC với điểm tính
toán
(n’
1M tt
= 69.5 , Q’
1M tt
=0.64), σ
M
= 0,045
∇ - Cao trình lắp máy so với mực nước biển.
• Sơ bộ chọn ∇ = Z

hlmin
= Z
hl(Qmin)
= 536,238 (m)
∆σ - Độ điều chỉnh hệ số khí thực do có sự sai khác giữa turbin thực và
turbin mẫu, tra trên hình (7- 4) giáo trình Tuabin với H
tt
= 132,58(m) ta được ∆σ =
0,018
 Thay số: H
s
= 10 (0,045 + 0,018) × 132,58 = 1,05 (m)
Xác định cao trình lắp máy
∇
lm
.
Cao trình lắp máy là cao trình mặt phẳng nằm ngang đi qua trung tâm cánh
hướng nước đối với turbin tâm trục.Sơ bộ xác định theo công thức:
∇
lm
= Z
hlmin
+ H
s
+
2
b
0
= 536,238+ 1,05 + 0,28 = 537,568 (m)
Trong đó:

Lấy b
0
=0,4.D
1tc
= 0,4
×
1,4 = 0,56(m)
Z
hlmin
: Mực nước hạ lưu ứng với lưu lượng nhỏ nhất chảy qua NMTĐ trong
điều kiện hoạt động bình thường của TTĐ.
b
0
: Chiều cao cánh hướng nước.
3.4 Chọn máy phát điện.
3.4.1 Tính toán chọn máy phát cho phương án 2 tổ máy
Chọn máy phát phải thoả mãn 2 điều kiện:
5%
mf mf
S S
 
= ±
 
và
mf tb
n n
=
Công suất định mức của MPĐ được tính theo công thức:
• Số vòng quay đồng bộ của turbin: n = 600 (v/ph)
• Số đôi cực từ của máy phát: 2p = 10 (Tra GT Tuabin trang 139)

• Công suất biểu kiến:
cosφ: là hệ số công suất, lấy cosφ = 0,8(do S
≤
125MV)
SV: Đinh Trọng Tài Page 21
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Điện áp đầu ra của máy phát: U = 10,5 (KV). Tra giáo trình CTTTĐ trang
_217
 Tra tài liệu chọn thiết bị điện ta không tìm được kiểu máy phát phù hợp nên ta phải
thiết kế máy phát cho trạm thuỷ điện.
3.4.2 Trình tự thiết kế .
- Xác định công suất tính toán:S
o
= k× S
mf
= 1,08 × 20 = 21,6 (MVA)
Trong đó k = 1.08 là hệ số phụ thuộc cosφ, tra ở bảng 1-1 trang 225 GT CTTĐ.
- Công suất trên mỗi cực của máy phát:S
*
=
p
S
mf
2
== 2 (MVA)
- Chiều dài cung tròn vành bố trí cực Roto:
=×=
α
τ
**

SA
0,451
×
2
0,239
= 0,532 (m)
Trong đó: A,
α
được xác định theo GTCTT với hình thức làm mát nước và không
khí.
- Đường kính Rôto được xác định theo công thức:D
i
= =1,69 m
- Đường kính D
i
phải thoả mãn điều kiện:
0P
P
i
nπk
60V
D ≤
Trong đó :
V
P
là vn tốc dài quay lồng cho phép lớn nhất : V
P
=160 m/skhi S
mf
≤

175
MW.
k
p
=(hệ số quay lồng của Tuabin)
'
IP
n
:Số vòng quay quy dẫn ở chế độ lồng tốc của TB
'
IP
n
=160 (vg/ph)
'
I0
n
: số vòng quay quy dẫn ở chế độ tính toán
'
I0
n
= 72,95 (vg/ph)
0
n
: Số vòng quay tiêu chuẩn.
0
n
= 600 (v/ph)
0P
P
i

nπk
60V
D ≤
=
SV: Đinh Trọng Tài Page 22
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
Theo điều kiện tháo lắp turbin:D
i
≥
D
g
+0,6(m), sơ bộ chọn MF có giá chữ thp
dưới.
Với D
g
đường kính giếng Tuabin, sơ bộ có thể lấy bằng đường kính trong D
b
của stato tuabin,D
g
= D
b
= 1,995 (m)
D
i
≥
D
g
+ 0,6 m = 1,995 + 0,6 = 2,595 (m)
 Từ hai điều kiện trên ta lấy D
i

= 2,595 m = 259 (cm).
- Chiều cao lõi thép từ xác định theo công thức:
A 0
a
2
0 i
30 C S
l
π n D
× ×
=
× ×
=1,096 (m)
Trong đó:
R = 8,9; y = 0,105 tra bảng 1-2 GTCTT với phương thức làm mát bằng nước.
-
Mặt khác phải thỏa mãn điều kiện: l
a
/
*
τ
= (1,5
÷
4),để thỏa mãn điều kiện này ta
chọn l
a
theo tiêu chuẩn đã có sẵn, chọn l
a
=110(cm)
l

a
/
*
τ
= 110/0,532 = 2,067 thỏa mãn điều kiện đã nêu,vy chọn l
a
= 110cm
Căn cứ vào tỉ số D
i
/l
a
để xác định máy phát kiểu ô hay kiểu treo.
<4 n = 600 (vg/ph)
 Vy ta chọn máy phát là máy phát kiểu treo.
3.4.3 Các kích thước của máy phát.
a) Đường kính trục tuabin.
- Đường kính ngoài trục turbin:
d
v
=(12
14
÷
)
0
3
n
N
mf
=(= (35,85
÷

41,82)(cm)
 Chọn d
v
= 40 cm.
- Đường kính trong trục turbin:
d’v== 39,5 cm
SV: Đinh Trọng Tài Page 23
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
 Chọn d
v
’
= 35 cm.
b) Stato máy phát:
- Đường kính ngoài lõi thép từ:D
a
= D
i
+ (0,5
÷
0,9m) = 2,595 + 0,605 = 3,2
(m)
- Chiều cao máy phát : h
st
= l
a
+ 75 = 110 + 75 = 185 (cm)
- Đường kính máy phát:
D
st
= (0,92 + 0,0016×n

0
)×D
i
= (0,92 + 0,0016×600) ×259,5 = 487,86(cm)
c) Giá chữ thập trên :
- Chiều cao: h
1
= (0,2 ÷ 0,25) D
i
= (0,2 ÷ 0,25)*2,595 = (0,519 ÷ 0,64875) m
 Chọn h
1
= 60 cm
- Đường kính: D
1
= D
st
= 487,86 cm
d) Giá chữ thập dưới
- Chiều cao: h
2
= (0,1 ÷ 0,12).D
g
= (0,1 ÷ 0,12) × 1,995 = (0,1995÷ 0,2394)m
 Chọn h
2
= 20 cm
- Đường kính: D
2
= D

g
+ 40 = 1,95 + 0,4 = 2,35m
Khoảng cách từ mặt trên giá chữ thp dưới đến mặt dưới stato máy phát:a = 30
cm
Khoảng cách từ mặt dưới giá chữ thp dưới đến mặt bích trục máy phát: C =
90cm
e) Chóp máy phát.
- Chiều cao: h
0
= (0,30÷0,50)m → chọn h
0
= 40 cm
- Đường kính: d
0
= (0,2 ÷ 0,25).D
i
= (0,2 ÷ 0,25).259,5 = (51,9 ÷ 64,875)cm
 Chọn d
0
= 60 cm
f) Hố máy phát
- Chiều dày máy làm mát: t = (0,35
÷
0,375)m → chọn t = 0,35 m = 35 cm
- Khoảng cách đi lại: b > (0,40
÷
0,50)m,chọn b = 0,5 m = 50 cm
- Đường kính:D
h
= D

st
+ 2.t + 2.b = 488 + 2×35 + 2×50 = 658 cm.
g) Ổ trục chặn
- Chiều cao: h
3
= (0,2 ÷ 0,25)D
i
= (0,2 ÷ 0,25).259,5 = (51,9 ÷ 64,875)cm
 Chọn h
3
= 60 cm
- Đường kính:D
3
= (0,4 ÷ 0,5)D
i
= (0,4 ÷ 0,5). 259,5 = (103,8÷129,75)cm
 Chọn D
3
= 120 cm
h) Trọng lượng toàn bộ máy phát điện (
Ψ
= (48 ÷58) với máy phát kiểu treo)
G
mf
=
Ψ
×
D
i
×

l
a
= 50
×
2,595
×
1,1 = 142,72 tấn
i) Trọng lượng của Roto máy phát điên :
G
roto
= 50%.G
mf
= 0,5
×
142,72 = 71,36 tấn.
j) Mô men đà của rôto máy phát.
SV: Đinh Trọng Tài Page 24
GVHD: Trịnh Quốc Công – Đào Ngọc Hiếu
GD
2
= 2,9×D
i
4
×l
a
×φ
i
(Trong đó D
i
và l

a
đơn vị tính là m)
0,75
i
=
ϕ
với 2p=10< 32.
GD
2
= 2,9
×
2,595
4
×
1,1
×
0,75 = 108,49 T.m
2
SV: Đinh Trọng Tài Page 25