chuong 11 nha may thuy dien

CHƯƠNG 11:
NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN
Tìm hiểu, phân loại, các thiết bị chính của
trạm thủy điện,
Xác định kích thước, kết cấu, đặc điểm
cấu tạo của 1 số nhà máy thủy điện
thường gặp


11.1. Khái niệm – Phân loại
- Nước ta có tiềm năng lớn về thủy năng
- Trữ năng lý thuyết khoảng 300 tỷ kWh
miền bắc: 51 tỷ kWh
miền trung: 19 tỷ kWh
miền nam: 10,5 tỷ kWh
- Những nhà máy thủy điện lớn:
Hòa Bình: 2000 MW
(1 MW = 1 triệu W)


Trị An: 400 MW
Thác Bà: 120 MW
Đa Nhim: 100 MW
Yaly: 690 MW
Thác Mơ: 150 MW
Vĩnh Sơn: 68 MW
Sơn La: 3600 MW


Và hàng nghìn thủy điện cỡ vừa và nhỏ,
siêu nhỏ đã và đang phục vụ điện cho các

thị trấn, bản làng, và các gia đình ở các
vùng núi đông bắc, tây bắc, đông nam bộ.
Mặc dù nhà nước và ngành năng lượng đã
quan tâm đến các vùng thị trấn và huyện lỵ
nhưng do địa hình còn khó khăn, xa lưới
điện, ở phân tán,...nên vẫn không có điện.
Nếu ở gần thủy năng, ta tận dụng để phát
điện: thắp sáng, xay xát gạo, chạy máy
bơm, TV, radio,... Đây là chỉ tiêu rất kinh tế
vì đầu tư nhỏ


Nhà máy thủy điện là công trình thủy công
trong đó bố trí các thiết bị động lực
(tuabin, máy phát điện), và các thiết bị
phục vụ cho hệ thống làm việc bình
thường nhằm sản xuất điện năng cho các
hộ dùng điện.
Loại và kết cấu của nhà máy phải đảm
bảo an toàn cho các thiết bị làm việc,
thuận lợi cho vận hành.
Nhà máy thủy điện được chia thành 3 loại:
- Nhà máy thủy điện kiểu ngang đập:


Được xây dựng khi H = 35 – 40 m. Bản
thân nhà máy là 1 phần công trình dâng
nước, nó thay thế 1 phần cho đập dâng. Do
vị trí nhà máy nằm trong lòng sông nên còn
gọi là nhà máy thủy điện kiểu lòng sông

- Nhà máy thủy điện kiểu sau đập:
Được bố trí ngay sau đập dâng nước. Khi H
> 35-40m thì bản thân nhà máy vì lý do ổn
định công trình không thể là 1 thành phần
của công trình dâng nước ngay cả trong
trường hợp tổ máy công suất lớn.


Nếu đập dâng nước là đập bê tông trọng
lực thì cửa lấy nước và đường ống dẫn
nước tuabin được bố trí trong thân đập bê
tông, đôi khi đường ống dẫn nước tuabin
được bố trí ngay trên hạ lưu của đập
- Nhà máy thủy điện kiểu đường dẫn:
Trong các sơ đồ khai thác thủy năng kiểu
đường dẫn hoặc kết hợp, nhà máy thủy
điện đứng riêng biệt tách khỏi công trình
đầu mối. Cửa lấy nước đặt cách xa nhà
máy, trường hợp công trình dẫn nước là
không áp thì cửa lấy nước nằm trong thành
phần của bể áp lực


Trường hợp công trình dẫn nước là
đường hầm có áp thì cửa lấy nước
bố trí ở đầu đường hầm và là 1 công
trình độc lập. Đường dẫn nước vào
nhà máy thường là đường ống áp
lực nhưng trong trường hợp trạm
thủy điện đường dẫn cột nước thấp

với đường dẫn là kênh dẫn nước thì
có thể bố trí nhà máy thủy điện kiểu
ngang đập


Phân theo vị trí tương đối của bản thân
nhà máy trong bố trí tổng thể:
- Nhà máy thủy điện trên mặt đất
- Nhà máy thủy điện ngầm
- Nhà máy thủy điện nửa ngầm (phần chủ
yếu được bố trí trong lòng đất, phần mái
che có thể bố trí hở phía trên)
- Nhà máy thủy điện trong thân đập (trong
thân đập bê tông, đập đất, giữa các trụ
chống của đập trụ chống


Theo công suất:
Nhà máy thủy điện lớn:
Nlắp máy > 1000 MW
Nhà máy thủy điện vừa:
15 MW ≤ Nlắp máy ≤ 1000 MW
Nhà máy thủy điện nhỏ:
Nlắp máy ≤ 1000 MW


Theo cột nước:
Nhà máy thủy điện cột nước lớn:
Hmax > 400 m
Nhà máy thủy điện cột nước vừa:

50 m ≤ Hmax ≤ 400 m
Nhà máy thủy điện cột nước nhỏ:
Hmax ≤ 50 m


Kết cấu nhà máy thủy điện chia làm 2
phần:
- Phần dưới nước: (khối bê tông ở phía
trên)
- Phần trên nước: gian máy, gian lắp ráp –
sửa chữa, gian máy phát điện, thùng dầu
áp lực, tủ điều tốc tuabin
11.2. Các thiết bị bố trí trong nhà máy thủy
điện
11.2.1. Tuabin thủy lực


Các bộ phận cơ bản của tuabin phản
kích là bộ phận dẫn nước vào buồng
xoắn, phần cơ khí thủy lực (trụ chống,
cánh hướng nước, bánh xe công tác), bộ
phận tháo nước (ống hút), hệ thống thiết
bị điều khiển tuabin (thùng dầu áp lực, tủ
điều tốc, máy tiếp lực).
Phụ thuộc vào H mà sử dụng tuabin cánh
quay, cánh quạt, tâm trục, tuabin gáo
11.2.2. Máy phát thủy điện


Máy phát là động cơ biến cơ năng của

tuabin thành điện năng cung cấp cho hệ
thống điện. Về nguyên tắc là máy phát
đồng bộ 3 pha, các bộ phận chủ yếu
gồm: roto nối với trục tuabin trực tiếp
hoặc gián tiếp qua hệ thống truyền
động. Roto làm nhiệm vụ tạo nên từ
trường quay làm xuất hiện dòng điện
xoay chiều trong các cuộn dây trong các
ổ cực của stato máy phát. Để đảm bảo
tần số H = 50hz, cần thêm bộ phận kích
từ, hệ thống làm mát, chống cháy, nén
nước,...


Các thông số cơ bản của máy phát


Công suất định mức (công suất tác dụng)
là công suất hữu công tối đa của máy
phát Nmf , (kW)
Công suất toàn phần (công suất biểu
kiến): S , (kVA)

S=

N mf
cos ϕ

= 3.U .I

Công suất vô công: Pmf , (var)

Pmf = S . sin ϕ = 3.U .I . sin ϕ


U (kV): điện áp máy phát.
Ở máy phát 3 pha, nó là điện áp đầu
ra của cực máy phát. Điện áp định
mức của nó phụ thuộc vào công suất
của máy phát và điện áp đường dây
truyền tải với các mức như sau: 3,15 ,
6,3 , 10,5 , 13,8 , 15,75 , 18 , 20 , 21 ,
24 kV
Với loại tuabin thông thường thì điện
áp máy phát được chọn thiết kế như
sau:


Công suất máy phát:
Nmf ≤ 15 MW

U = 6,3 kV

Nmf ≤ 70 MW

U = 10,5 kV

Nmf > 70 MW

U = 18 kV

Với tuabin capxul thì điện áp máy phát
được chọn thấp hơn:
Công suất máy phát:
Nmf ≤ 25 MW

U = 3,15 kV

Nmf > 25 MW

U = 6,3 kV


Cường độ dòng điện của stato máy phát I
(A) phụ thuộc vào công suất và điện áp
Hệ số công suất tác dụng cos ϕ phụ thuộc
vào yêu cầu của hệ thống lưới điện và
công suất máy phát
S (MVA)

≤125

126 ÷ 360

> 360

Cos ϕ

0,8

0,85

0,9

Số vòng quay định mức:

60. f
no =
p


p: số đôi cực từ của stato máy phát
Hiệu suất MP điện phụ thuộc vào công
suất phát điện của MP (96,5 – 98%)
11.2.3. Các thiết bị cơ khí trong nhà máy
thủy điện
a) Thiết bị nâng chuyển
Là cầu trục phục vụ cho lắp ráp và sửa
chữa. Cầu trục chính bố trí cho gian máy,
tầm hoạt động của nó cho toàn bộ gian
máy, phục vụ tháo lắp van trước buồng
xoắn thì sử dụng cầu trục riêng


Cầu trục chính có tải trọng rất lớn (1000
tấn) tùy thuộc vào trọng lượng vật cẩu
lớn nhất (rotor) và kích thước nhà máy
có thể dùng cầu trục kép

b) Thiết bị điện
Thiết bị điện trong nhà máy thủy điện: dây
dẫn điện từ máy phát, máy biến áp chính
trạm phân phối điện, hệ thống điện tự
dùng, hệ thống đo lường kiểm tra và điều
khiển, thiết bị điều khiển trung tâm
Điện áp đầu ra của MP phụ thuộc vào
công suất (3,5-24 kV), việc truyền tải từ
MP điện đến máy biến áp với dòng điện
lớn đòi hỏi dây dẫn tiết diện lớn và tổn
thất điện năng cũng lớn, máy biến áp phải
bố trí gần MP vì dây dẫn đắt tiền, hw lớn


Công suất MP điện dưới 100 MVA đoạn
dây dẫn này thường để trần, khi công
suất lớn hơn thì thường là các cáp điện
chuyên dùng.
Máy biến áp chính nhằm nâng cao điện
áp để tải điện đi xa, phụ thuộc vào hệ
thống mà trạm thủy điện cung cấp, điện
áp cao thế của TBA có thể là 35, 110,
220, 500 kV hoặc cao hơn. MBA chính
được bố trí ngoài trời, được làm mát
bằng không khí hoặc nước.