Nghiên Cứu Hệ Thống Kích Từ Unitrol 6800 Nhà Máy Thủy Điện Ialy

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN
KHOA: KỸ THUẬT & CÔNG NGHỆ
NGÀNH: ĐIỆN KỸ THUẬT


NGUYỄN VĂN TRÍ
ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KÍCH TỪ
UNITROL 6800 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN IALY
CHUYÊN NGHÀNH: ĐIỆN KỸ THUẬT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Cán bộ hướng dẫn: NGUYỄN MINH KHỨ
Quản đốc phân xưởng sửa chữa nhà máy thuỷ điện Ialy
QUY NHƠN - 5/2009


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ialy

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện

TÓM TẮT ĐỒ ÁN
------------------------Đồ án này được chia làm 4 chương:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về Nhà máy thủy điện Ialy. Đề cập
các vấn đề về điều kiện tự nhiên, vị trí địa lý của công trình, các thông số về địa
hình, địa chất, thuỷ văn vv… qua nhiều năm khảo sát . Trên cơ sở đó đi đến
quyết định lựa chọn các phương án thiết kế, các thông số chính cho công
trình như: Mực nước dâng bình thường, mực nước chết, công suất lắp máy,
công suất đảm bảo vv…Từ đó đưa ra phương án lựa chọn thiết bị động lực

như turbine, máy phát, máy biến áp cũng như các cấp điện áp, sơ đồ nối điện
chính, sơ đồ nối điện tự dùng…, sao cho đạt được phương án tối ưu nhất về kinh
tế, kỹ thuật.
Đặc điểm của dây chuyền công nghệ sản xuất điện của nhà máy thuỷ
điện, vị trí, vai trò và tầm quan trọng của Nhà máy thuỷ điện Ialy trong hệ
thống điện Việt Nam.
Chương 2 nói đến mục đích của hệ thống kích từ, các dạng hệ thống kích
từ, các khối chức năng điều khiển, hạn chế và bảo vệ cơ bản nhất của hệ
thống kích từ
Chương 3 đi trực tiếp vào hệ thống kích từ Unitrol 6800 Nhà máy
thủy điện Ialy:
-

Mô tả và vận hành hệ thống kích thích

-

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

-

Các chế độ làm việc của hệ thống kích thích trong hệ thống

-

Quá trình kích từ ban đầu

-

Quá trình điều chỉnh điện áp bằng tay

-

Quá trình tự động điều chỉnh điện áp v v…

Chương 4 là ưu và nhược điểm của hệ thống kích từ Unitrol 6800. Tóm
lại ứng dụng của hệ thống kích từ.

SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 2

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ialy

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện

MỤC LỤC
Bìa
Lời cảm ơn
Tóm tắt đồ án
Mục lục

CHƯƠNG II: CÁC VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ HỆ THỐNG KÍCH TỪ
2.1. Máy phát điện đồng bộ........................................................................................23
2.1.1. Nguyên lý làm việc của máy phát điện đồng bộ..............................................23
2.1.2. Phương trình điện áp của máy phát điện..........................................................24

2.1.3. Phản ứng phần ứng của máy điện đồng bộ......................................................26
2.2. Định nghĩa hệ thống kích từ................................................................................29
2.3. Mục đích..............................................................................................................30
2.4. Sơ đồ khối chức năng tiêu biểu của hệ thống điều khiển kích từ cho máy phát
điện đồng bộ................................................................................................................31
2.4.1. Chức năng bộ kích thích...................................................................................31
2.4.2. Chức năng bộ điều chỉnh điện áp (AVR).........................................................31
2.4.3. Chức năng bộ cảm biến điện áp ra và bù tải....................................................31
2.4.4. Chức năng bộ ổn định hệ thống công suất.......................................................32
2.4.5. Bộ hạn chế và bảo vệ........................................................................................32
2.5.4. Các loại hệ thống kích thích.............................................................................32
2.5.1. Hệ thống kích thích từ nguồn 1 chiều..............................................................32
2.5.2. Hệ thống kích thích dùng máy phát phụ..........................................................33
2.5.3. Hệ thống kích thích tự kích..............................................................................33
2.6. Chức năng điều khiển..........................................................................................34
2.6.1. Bộ điều chỉnh AC & DC..................................................................................34
2.6.1.1. Điều chỉnh theo modul dòng điện máy rotor (kích từ) |IF|............................34
SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 3

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ialy

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện

2.6.1.2. Điều chỉnh theo độ lệch điện áp ∆Uf.............................................................35

2.6.2. Mạch ổn định hệ thống kích thích....................................................................36
2.6.3. Bộ bù phụ tải (bộ tạo đặc tuyến)......................................................................37
2.7. Các bộ hạn chế và bảo vệ....................................................................................38
2.7.1. Giới hạn khả năng phát công suất kháng.........................................................39
2.7.1.1. Đường cong khả năng phát công suất kháng................................................39
2.7.1.2. Đường cong điện áp V..................................................................................44
2.7.2. Bộ giới hạn thiếu kích thích.............................................................................44
2.7.3. Bộ giới hạn quá kích thích................................................................................45
2.7.4. Bộ giới hạn V/Hz và bảo vệ.............................................................................46
2.7.5. Mạch diệt từ......................................................................................................47
2.7.5.1. Bộ dập từ trường............................................................................................47
2.7.5.2. Điện trở biến đổi............................................................................................48
2.8. Ảnh hưởng tính chất tải đến hệ thống kích từ.....................................................48
2.8.1. Tải có tính cảm.................................................................................................48
2.8.2. Tải có tính dung................................................................................................48
2.9. Các chế độ làm việc của hệ thống kích từ...........................................................49
2.9.1. Chế độ dòng điện bé (chế độ làm việc 2 van - gọi tắt là chế độ 2) ................49
2.9.2. Chế độ dòng điện làm việc bình thường (chế độ 2-3).....................................57
2.9.3. Chế độ quá tải (chế độ 3) :...............................................................................70
2.9.4. Chế độ ngắn mạch (chế độ 3-4) :.....................................................................76
2.9.5. Chế độ nghịch lưu của bộ biến đổi...................................................................78
2.10. Nguyên tắc chung điều chỉnh điện áp của HTKT.............................................86

Bản vẽ
Bản vẽ 1: Sơ đồ nối điện chính nhà máy thủy điện Ialy
Bản vẽ 2: Sơ đồ khối hệ thống kích từ nhà máy thủy điện Ialy
Bản vẽ 3: Sơ đồ mạch xả từ Crowbar.
Bản vẽ 4: Sơ đồ đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh của máy phát đồng bộ
SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 4

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ialy

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện

Bản vẽ 5: Sơ đồ đặc tính mồi từ (kích từ ban đầu).

SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 5

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ialy

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện

CHƯƠNG I

SƠ LƯỢT VỀ ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN KẾ HOẠCH
PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN TRONG LƯU VỰC SÔNG SÊ
SAN

Hình 1.1: Hệ thống bậc thang các thủy điện trên sông Sêsan
1.1.

ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN
Sông Sê San là sông có trữ năng thủy điện đứng thứ 3 sau sông Hồng và sông Đồng

Nai. Sông Sê San là phụ lưu bên bờ trái của sông Mê Công. Sông bắt nguồn từ phía bắc cao
nguyên Gia Lai – Kom Tum với 2 nhánh chính thượng nguồn là sông Prông Pôkô và sông
ĐăkBla. Sau khi 2 nhánh này nhập với nhau tạo thành dòng chính sông Sê San rồi tiếp tục
SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 6

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ialy

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện

chảy theo hướng Đông bắc – Tây nam ra hướng biên giới Việt Nam - Campuchia. Tại đây
sông tiếp nhận sông Sa Thầy ở bờ phải rồi chảy vào đất Campuchia qua 2 tỉnh Ratanakiri
và Stung Treng rồi đổ về sông Mê Công tại thị trấn Stung Treng. Tổng diện tích lưu vực
sông Sê San trên đất Việt Nam là 11.450 km2 chủ yếu trong 2 tỉnh Kon Tum và Gia Lai,
bằng 61,65% tổng diện tích lưu vực sông Sê San (18.570km 2 ). Đặc trưng hình thái một số
nhánh sông chính của lưu vực sông Sê San trên đất Việt Nam được trình bày trong bảng 1.1
Bảng 1.1
TT

Sông suối

Diện tích

Chiều dài

Độ rộng

Độ dốc

Lưu vực

Sông
(km)

Trung bình

Trung bình

(km)

(%o)

(km2)
1

Sông ĐăkBla

3.050

145

-

8,1

2

Sông Krông Pôkô

3.530

121

20

6,5

3

Sông Sa Thầy

1.562

104

15

4,3

4

Sông Sê San

11.450

237

44

3,6

Địa hình lưu vực Sê San khá phức tạp, bị chia cắt mạnh. Phần phía Bắc của lưu vực
địa hình là khối núi Ngọc Linh có đỉnh 2598 m, phần phía Tây là khối núi Ngọc Bin San có
đỉnh cao 1939 m và phía Đông có dãy Ngọc Cơ Rinh cao 2025 m. Do đặc điểm địa hình
vùng này chia cắt mạnh dẫn đến sự khác biệt đáng kể về khí hậu trên từng phần của lưu vực
đặc biệt là chế độ mưa, độ ẩm không khí.
Khí hậu của lưu vực mang đặc điểm của khí hậu Tây Trường Sơn, thể hiện cả trong
chế độ nhiệt, mưa, ẩm và nhiều yếu tố khác. Mùa mưa trên lưu vực từ tháng 5 đến tháng 10.
Lượng mưa trung bình năm dao động từ 2600 ÷ 3000 mm ở vùng núi phía Bắc và vùng cao
nguyên Pleiku; ở phía Tây Nam lưu vực khoảng 1700 ÷ 1800 mm; ở vùng trũng KomTum
do bị chắn gió và bị bao bởi các dãy núi, ở phía Nam lưu vực mưa vào khoảng 1700 mm.
Dòng chảy trên sông Sê San được chia làm 2 mùa: mùa kiệt và mùa lũ. Mùa lũ bắt
đầu từ tháng 8 và kết thúc vào tháng 11, mùa kiệt bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau.
1.2.

KẾ HOẠCH PHÁT TRIỂN THỦY ĐIỆN TRONG LƯU VỰC
Nghiên cứu quy hoạch phát triển thủy điện trên sông Sê San trải qua thời gian dài do

SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 7

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ialy

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện

nhiều cơ quan khác nhau. Nghiên cứu mới nhất đã được Thủ tướng chính phủ thông qua tại
văn bản số 496/CP-CN ngày 07/06/2001. Trên lưu vực sông Sê San có 6 công trình thủy
điện lớn trên dòng chính với các thông số kỹ thuật trình bày trong bảng 1.2.
Bảng 1.2
Flv

MNDBT

Whi

Nlm

(m)

(106m3)

(MW)

1170

122,7

220

2006

2009

3216

570

948

100

2004

2007

Ialy

7455

515

779

720

1993

2000

4

Sê San 3

7788

304,5

3,8

260

2002

2006

5

Sê San 3 A

8084

239

4,0

108

2002

2006

6

Sê San 4

9326

215

264

360

2005

2009

TT

Tên công trình

1

Thượng KonTum

350

2

Pleikrông

3

(km2)

Năm XD

Năm
VH

Trong 6 công trình trên hợp thành hệ thống bậc thang thủy điện trên sông Sê San với
công suất lắp máy đến 1800 MW và sản lượng điện bình quân năm trên 8 tỷ kWh, cung cấp
điện trực tiếp đến trạm 500kV Pleiku là “điểm giữa” của hệ thống điện. Trong đó 3 công
trình gồm Ialy, Pleikrông, và Sê San 4 là những công trình có hồ điều tiết mùa và điều tiết
năm sẽ có tác động đáng kể đến chế độ dòng chảy hạ lưu sông Sê San. Công trình Sê San 3
và Sê San 3A là công trình có hồ điều tiết ngày. Công trình Thượng Kon Tum là hồ điều
tiết nhiều năm và chuyển dòng chảy về lưu vực sông Trà Khúc nhưng diện tích lưu vực của
hồ rất nhỏ so với diện tích lưu vực của sông Sê San (<4%) cho nên không ảnh hưởng nhiều
đến lưu lượng và dòng chảy trên toàn tuyến sông.

SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 8

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy

Tổng hợp thông số cơ bản các công trình thuỷ điện trên sông Sê San (bảng 1.3)
Bảng 1.3
CÔNG TRÌNH
T
T
1

2

3

Nội dung

ĐVT

Thượng
Kon tum

Plei
krông

Ialy

Sê San 3

Sê San 3a

Sê San
4

Vị trí xây dựng
- Trên sông

Đakbla

Krông pôkô

Sê San

Sê San

Sê San

Sê San

- Tỉnh

Kon-Tum

Kon-Tum

Kon-Tum

Kon-Tum

Gia Lai

Gia Lai

Thủy văn
Diện tích lưu vực

Km2

350

3.224

7.455

7.788

8.084

9.326

Lưu lượng TB năm

m3/s

15,2

128,0

264,0

274,0

286,0

330,0

Nhiều năm

Năm

Mùa

Ngày đêm

Ngày đêm

Mùa

Hồ chứa
Chế độ điều tiết
Mực nước dâng bình thường

m

1.170

570,0

515,0

304,5

239,0

215,0

Mực nước chết

m

1.146,0

537,0

490,0

303,2

238,5

210,0

Mực nước
gia cường

m

573,4

518,0

307,2

Dung tích toàn bộ

106 m3

173,7

1.048,7

1.037,0

92,0

80,6

893,3

Dung tích

106 m3

122,7

948,1

779,0

3,8

4,0

264,2

SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 9

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Chương I: Tổng quan nhà máy thủy điện Ialy

hữu ích

4

Dung tích chết

106 m3

51,0

100,6

258,0

88,2

76,6

629,1

Diện tích mặt hồ

Km2

8,6

53,3

64,5

3,4

8,8

58,4

Lưu lượng TKế

m3/s

31,5

367,6

420,0

486,0

500,0

698,0*

Cột nước tính toán

m

820,0

31,0

190,0

60,5

21,5

55,0

Cột nước lớn nhất

m

57,5

207,75

66,5

25,0

60,2

Cột nước nhỏ nhất

m

22,3

168,14

49,5

19,5

53,7

Công suất lắp máy

MW

220

100

720

260

108

360

Công suất đảm bảo

MW

82,4

31,5

227,0

71,7

39,8

106,6

Điện lượng TB năm

106 kWh

944,5

417,2

3.650,0

1.224,6

499,4

1.388,1

Lưu lượng xả tràn (tần suất lũ P=0,1%)

m3/s

5.165

13.733

17.058

Nhà máy

SVTH:NGUYỄN VĂN TRÍ

 Trang 10

GVHD:NGUYỄN MINH KHỨ

Hình 1.2: Biểu đồ dự án thuỷ điện trên sông Sê san
1.3.

CÔNG TRÌNH NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN IALY

1.3.1. Vị trí địa lý và đặc điểm khí hậu
Sông Sê san là một trong các nhánh bên trái của sông Mê công, bắt nguồn từ phía Bắc
cao nguyên Gialai, Kontum và đổ vào sông Mê công gần thị trấn Xê rông tơ ren của
Campuchia.
Thượng nguồn sông Sê san gồm hai nhánh lớn: Đackbla bắt nguồn từ phía Nam núi
Ngọc Cơ rinh (2025m) chảy theo hướng Đông Bắc -Tây Nam, và nhánh Krông Pô kô bắt
nguồn từ phía Nam núi Ngọc linh (2500m) chảy theo hướng Bắc - Nam. Hai nhánh sông
hợp lưu tại địa điểm cách thác nước Ialy về phía thượng lưu 16 km và chảy theo hướng
Đông Bắc - Tây Nam đến biên giới Việt nam - Campuchia.
Lưu vực sông Sê san nằm trọn trong vùng cao nguyên giữa hai tỉnh Gialai và Kontum
phần phía Bắc Tây nguyên
Từ tháng 5 Gialai và Kontum thực sự bước vào mùa mưa, do đón gió mùa Tây nam
từ vịnh Thái lan thổi đến. Tháng mưa lớn nhất ở Gialai và Kontum thường là tháng 8 và
tháng 9. Lưu vực sông Sê san nằm trong vùng nhiệt đới mang đặc điểm khí hậu Tây
Trường sơn và được chia làm hai mùa rõ rệt: Mùa mưa từ tháng 5 đến hết tháng 10 thời tiết
mát dịu; Mùa khô từ tháng 11 đến hết tháng 4 hằng năm thời tiết ít lạnh.


Lượng mưa trung bình năm của Lưu vực là 2200mm. Số ngày mưa trung bình là 136
ngày/năm, lượng mưa của ngày lớn nhất là 282 mm.
Sông Sê san có hai mùa nước : Mùa lũ và mùa khô. Mùa lũ bắt đầu từ tháng 8 và kết
thúc vào tháng 11. Mùa kiệt kéo dài từ tháng 12 đến tháng 7 năm sau. Các tháng 6, 7 mức
nước sông thường nâng lên do có lũ tiểu mãn. Mức nước cao nhất thường xảy ra vào các

tháng 8 đến tháng 11.
1.3.2. Tầm quan trọng của NMTĐ Ialy đối với nền kinh tế quốc dân
Công trình thuỷ điện Ialy là thuỷ điện có nguồn điện lớn và có vị trí nằm ở Cao
nguyên Trung bộ. Nhà máy thuỷ điện Ialy cung cấp một lượng điện năng đáng kể 3,6 tỉ
kWh/ năm, hơn 10% sản lượng điện Quốc gia cho khu vực Miền trung, Tây nguyên và
miền Nam, giảm công suất lớn truyền tải điện 500kV từ NMTĐ Hoà bình vào khu vực này.
Hệ thống điện Quốc gia hiện nay đang thiếu hụt công suất rất nhiều nên vận hành
lưới điện trong những giờ cao điểm gặp rất nhiều khó khăn nên khi NMTĐ Ialy phát lượng
công suất 720 MW sẽ làm tăng độ ổn định lưới điện trong các chế độ vận hành và cải thiện
chất lượng điện năng (tần số và điện áp).
Vị trí địa lý của NMTĐ Ialy nằm ở đoạn giữa của đường dây 500kV sẽ tạo điều kiện
thuận lợi cho việc vận hành và khai thác đường dây truyền tải 500kV có hiệu quả hơn.
Khu vực miền Trung và Tây nguyên từ trước đến nay có rất ít nguồn điện lớn tham
gia vào lưới điện, nguồn điện dùng chủ yếu là truyền tải từ miền Bắc vào kể từ khi đường
dây 500kV đưa vào vận hành nên việc phát triển các phụ tải công nghiệp gặp rất nhiều hạn
chế. Nên khi NMTĐ Ialy đi vào hoạt động sẽ tạo điều kiện cho việc phát triển các ngành
công nghiệp trong vùng như:

• Vùng cao nguyên trung bộ: Phát triển công nghiệp chế biến các loại sản phẩm
từ cây công nghiệp như cà phê, chè, cao su... và công nghiệp chế biến sản
phẩm từ gỗ.
• Vùng đồng bằng duyên hải miền Trung: Phát triển đông lạnh, chế biến thuỷ
hải sản, công nghiệp ép dầu từ cây họ đậu và dừa, phát triển công nghiệp
đóng tàu, phát triển mở rộng khu cảng biển và thành lập các khu công nghiệp.


• Ở miền Nam có nền công nghiệp nhẹ phát triển với nhịp độ rất cao do đó
NMTĐ Ialy sẽ cung cấp một phần điện năng đáng kể cho khu vực miền Nam
và tạo điều kiện cho việc duy trì nhịp độ phát triển công nghiệp và kinh tế
khu vực này.

Từ những điều kiện trên NMTĐ Ialy đã có một vị trí quan trọng và đóng góp đáng kể
cho lưới điện Quốc gia trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước.
1.3.3. Chọn thông số đặt cho công trình
Căn cứ vào việc theo dõi khí tượng thuỷ văn và lưu lượng chảy của sông Sê san hơn
30 năm (Từ 1960 đến 1990); căn cứ vào địa lý vùng dân cư khu vực lòng hồ; căn cứ vào
các cơ quan khảo sát thiết kế của Việt nam và Nga; căn cứ vào các tính toán kinh tế kỹ
thuật ... để chọn ra thông số chính cho công trình NMTĐ Ialy như sau:

• Quy mô hồ chứa: Chọn mực nước dâng bình thường và mực nước chết; Mực
nước dâng bình thường chọn càng cao thì hiệu ích năng lượng càng cao và
tăng công suất đặt của nhà máy nhưng vốn đầu tư cao và phải đền bù nhiều.
Và căn cứ vào các phương án dự trù đền bù khi tăng cho 1 m nước dâng và
căn cứ vào việc phát triển các nhà máy thuỷ điện bậc thang trên NMTĐ Ialy
nên đã chọn mức nước dâng bình thường là 515m. Nếu chọn mực nước >
515m thì gây vùng ngập lụt lớn cho vùng Kontum và số tiền đền bù sẽ rất
cao. Mực nước chết nếu ta chọn ở mức thấp (So với MNDBT 515m) thì
dung tích hữu ích của lòng hồ tăng nhưng sự sạt lở lòng hồ sẽ tăng và công
tác bảo quản lòng hồ sẽ gặp rất nhiều khó khăn, nhưng nếu chọn MNC cao thì
công suất đảm bảo và lượng điện trung bình hằng năm sẽ giảm. Do đó chọn
MNC là 490m là tối ưu và thoả mãn các yêu cầu về hồ chứa và phát điện.
• Công suất đặt nhà máy: Căn cứ vào quy mô hồ chứa và chiều cao cột nước và
lưu lượng đổ vào dòng sông vào mùa lũ nên đã chọn công suất đặt của nhà
máy là 720MW. Với công suất đặt là 720 MW thì ta có thể tận dụng được
lượng nước thừa vào mùa lũ và giảm được lượng nước xả qua tràn. Với quy
mô hồ chứa và lượng nước đổ vào hồ hằng năm nên ta không thể chọn công


suất đặt NM cao hơn nữa. Nếu chọn cao hơn thì vào mùa lũ có thể phát nhiều
điện nhưng vào mùa khô lại thiếu nước và chi phí vốn đầu tư lớn không thoả
mãn được các chỉ tiêu kinh tế.

Tóm lại thông số chính của công trình là: MNDBT là 515m; MNC là 490m, công suất
lắp đặt là 720MW là những thông số tối ưu nhất thoả mãn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
trong nhiều phương án đưa ra.
1.4.

CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN IALY

1.4.1. Hồ chứa
Công dụng: Hồ chứa là một công trình quan trọng của NMTĐ Ialy dùng để tích và
cấp nước cho các tổ máy để sản xuất điện và còn điều tiết lượng nước trong một năm để
vận hành nhà máy.
Các thông số chính:

• Diện tích lưu vực tính đến tuyến công trình là:

7455 km2.

• Lưu lượng trung bình nhiều năm:

259,9 m3/s.

• Mực nước dâng bình thường (MNDBT):

515m.

• Mực nược chết (MNC):

490m.

• Mực nước gia cường (MNGC) P=0,1% là:

18m.

• Diện tích mặt hồ tại MNDBT là:

64,5km2.

• Diện tích mặt hồ tại MNC là:

17,2km2.

• Dung tích toàn bộ là:

1037,09

x106m3.
• Dung tích hữu ích là:

779,02

x106m3.
• Dung tích chết là:

258,07


x106m3.
• Cột nước trung bình phát điện là:

192m.

Bảng 1.4: Số liệu dòng chảy trung bình nhiều năm

Month
01
Year

02

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

TB

1960

93.1 74.4 67.0 54.5 84.5 350.3 274.7619.3531.387.8 486.0 296.7

251.6

1961

182.6125.9105.196.0 179.6427.3 515.2631.0531.8716.2 383.7 197.6

341.0

1962

156.8113.681.9 77.7 92.4 168.4 274.1423.9435.444.9 246.0 162.0

189.8

1963

106.878.6 61.6 47.0 53.2 121.4 137.6390.8696.7421.5 188.8 137.1

203.4

1964

91.5 78.3 50.6 45.2 106.5217.0 252.0394.6806.0520.8 777.0 300.5

303.3

1965

95.7 75.4 67.6 79.6 72.7 256.5 333.5527.2554.5454.8 312.6 194.0

252.0

1966

69.5 61.3 49.1 44.3 150.475.3 337.1432.2579.6320.9 185.8 219.4

210.4

1967

178.8110.970.1 61.1 107.4401.2 215.4713.8825.1574.7 299.8 223.9

315.2

1968

148.382.9 45.8 34.0 30.6 37.9 77.4 522.7520.9402.0 274.6 166.3

195.3

1969

91.9 71.7 58.1 58.3 81.6 111.4 235.7407.6346.3260.5 169.0 116.9

167.4

1970

74.4 65.1 62.6 60.6 134.1356.9 279.1475.9414.4502.4 626.9 231.3

273.6

1971

85.7 61.6 56.3 56.9 59.3 174.1 336.6441.5581.3203.8 137.4 99.6

191.2

1972

107.474.5 61.7 63.8 119.5291.9 447.7479.5695.2572.4 425.5 318.9

304.8

1973

199.9146.7110.798.1 152.979.1 419.1789.0714.4703.0 848.1 304.1

380.4

1974

129.5101.584.2 99.9 87.8 241.4 150.9567.4426.2355.1 456.4 238.9

244.9

1975

111.876.6 64.2 59.8 96.1 165.7 272.3490.4558.9341.2 224.1 177.3

219.9

1976

106.272.5 60.9 56.7 90.8 155.0 257.1466.4527.0326.0 214.1 168.7

208.5

1977

98.6 80.6 68.0 67.0 66.2 75.2 139.1234.4436.9232.6 249.4 111.7

155.0

1978

82.1 53.0 57.4 60.3 77.1 132.0 220.2582.3645.1412.3 276.7 189.1

232.3

1979

129.994.0 69.9 70.4 145.2402.5 523.5919.7534.5525.7 328.0 204.5

329.0

1980

148.2108.683.4 78.4 178.6250.6 356.6321.5582.6577.3 633.3 271.4

299.2

1981

169.3120.8106.6109.0134.7511.6 348.7611.6328.5614.2 598.8 327.2

331.8

1982

171.5131.9107.0108.7102.4269.5 452.0389.7663.8316.5 218.6 149.3

256.7


1983

120.5102.179.9 62.1 90.8 146.4 204.1405.1306.2608.5 412.2 222.0

230.0

1984

159.1120.0105.5132.8140.9352.5 230.2722.0679.7483.2 430.3 241.3

316.5

1985

167.3127.8109.7117.6124.4275.9 324.9629.0505.6359.1 261.2 185.0

265.6

1986

159.8136.5123.9118.6287.8208.4 356.6530.9616.4485.9 318.7 288.4

302.7

1987

158.4127.799.8 92.9 103.2155.4 369.5430.6430.7220.2 226.1 144.0

213.2

1988

118.099.6 90.0 82.9 147.3250.3 222.6339.3211.2581.3 283.5 188.5

217.9

1989

149.5122.9117.4116.3233.7242.5 368.8643.4605.7384.3 230.3 172.8

282.3

1990

108.6100.179.6 77.0 136.2243.6 229.2339.9443.0650.0 421.9 213.7

253.6

1991

159.4120.3104.083.1 88.3 196.3 298.3638.0615.9610.0 286.5 208.0

284.0

1992

151.4120.0108.4104.4130.7180.4 220.0512.1503.1500.5 358.9 200.0

257.5

1993

131.3107.594.0 93.5 111.8106.3 178.8451.0415.0392.1 257.2 272.1

217.6

1994

217.5103.087.0 95.0 116.0173.0 525.0594.0965.0417.0 242.0 190.0

310.4

1995

130.0104.081.0 69.0 82.0 104.0 193.0335.0415.0453.0 515.0 239.0

226.7

1996

141.0111.084.0 94.0 137.0160.0 335.0598.0978.0615.0 1020.0512.0

398.8

1997

301.0231.0184.0192.0245.0231.0 425.0703.0704.0593.0 363.0 229.0

366.8

1998

159.0125.098.0 81.0 108.0102.0 102.0123.0235.0268.0 492.0 276.0

180.8

1999

137.0100.074.0 92.0 172.0280.0 334.0644.0425.0461.0 526.0 329.0

297.8

2000

170.0130.099.0 109.0128.0204.0 570.0566.0701.0485.0 376.0 247.0

315.4

2001

155.099.0 99.0 86.0 173.0226.0 456.0649.0550.0394.0 272.0 184.0

278.6

2002

132.088.0 72.0 73.0 102.0182.0 389.0590.0856.0474.0 296.0 196.0

287.5

2003

131.094.0 75.0 78.0 95.0 167.0 180.0335.0547.8648.0 347.4 202.5

241.7

2004

133.090.0 70.0 81.0 95.0 279.0 251.0503.0564.0271.0 190.0 139.0

222.2

2005

86.0 66.0 51.0 59.0 67.0 79.0 233.0774.0700.0428.0 338.0 240.0

260.1

2006

140.092.0 82.0 82.0 132.096.0 452.0744.0630.0625.0 251.0 193.0

293.3

Bình
quân

137.1101.783.4 82.1 120.2210.9 304.3524.1564.7444.5 367.6 219.5

263.3


Hình 1.3: Biểu đồ lưu lượng về hồ Ialy từ năm 1960 ÷ 2006
Bảng 1.5: Số liệu điều phối hồ chứa
DD/MM

1/1

1/2

1/3

1/4

1/5

1/6

1/7

1/8

1/9

1/10

1/11

1/12

31/12

Qmax

515

513.7
5

511.3

508.75

504.5

497.5

490

495

506

513.7
5

515

515

515

Qmin

512.5

511.2
5

507.5

502.5

496.25

490

490

490

490

503

511

515

512.5

Hình 1.4: Biểu đồ điều phối hồ chứa thuỷ điện Ialy năm 2000
1.4.2. Đập dâng
Công dụng: Dùng để chặn nước sông Sê san để tạo nên hồ chứa cho công trình
NMTĐ Ialy, đập phải có độ vững chắc và độ rò rỉ qua thân đập nhỏ để đảm bảo yêu cầu
tích nước hồ chứa.


Cấu tạo và các thông số chính:

• Cấu tạo là loại đập đá đổ lõi đập là đất sét dùng để chống thấm qua đập tiếp
theo hai bên là lớp cát và bao ngoài cùng là lớp đá có nhiều kích cỡ, nền lõi
đập được xử lý bằng khoan phun xi măng. Cấu tạo thân đập gồm có nhiều lớp
khác nhau có tác dụng là làm cho đập vững chắc và hạn chế lượng nước thấm
qua đập cũng như thay đổi dòng nước thấm đi theo những hướng khác nhau
để giảm bào mòn thân đập.
• Cao trình đỉnh đập:

522m.

• Cao trình đỉnh lõi đập:

520m.

• Chiều dài theo đỉnh đập:

1190m.

• Chiều cao đập lớn nhất:

69m.

• Chiều rộng đỉnh đập:

10m.

• Chiều rộng chân đập:

330m .

1.4.3. Đập tràn xả lũ
Công dụng: Dùng để xả lượng nước thừa trong hồ chứa vào mùa lũ. Đập tràn có lưu
lượng qua đập tràn phải đảm bảo xả hết tần suất lưu lượng lũ lớn nhất để bảo vệ công trình
một cách an toàn, (không cho nước lũ tràn qua đập dâng).
Các thông số chính:

• Tổng chiều rộng của tràn nước:

90 m

• Số cửa xả tràn:

6 cửa van hình cung

• Kích thước cửa van RxC:

15x16,3m.

• Cao trình ngưỡng tràn:

499,12m

• Cao trình đỉnh tràn:

522m.


• Lưu lượng xã lũ với tần suất P=0,1%:

13733m3/s.

• Chiều dài dốc nước:

159,16m

1.4.4. Cửa nhận nước
Công dụng: Dùng để tiếp nhận nước từ hồ chứa vào đường dẫn nước cấp cho
turbine; dùng để đóng van trượt sự cố chặn không cho nước vào đường dẫn nước trong chế
độ sự cố cũng như sửa chữa kiểm tra đường ống dẫn nước. Ngoài ra còn có tác dụng không
cho rác, cây gỗ vào turbine .
Cấu tạo: Gồm có 4 khoang dẫn nước vào đường hầm áp lực; mỗi khoang có 3 dãy
khe

• Dãy khe thứ nhất đặt lưới chắn rác mỗi lưới chắn rác có 5 xec xi truyền động
bằng cẩu chân dê có sức nâng 63 tấn.
• Dãy khe thứ 2 đặt cửa phai sửa chữa dùng trong trường hợp sửa chữa phai sự
cố. Thao tác truyền động bằng cẩu chân dê.
• Dãy khe thứ 3 đặt phai sửa chữa sự cố dùng để bịt kín nước vào đường hầm
trong trường hợp có sự cố, truyền động bằng kích nâng thuỷ lực có sức nâng
450 tấn.
Các thông số chính:

• Lưu lượng qua cửa nhận nước:

420m3/s;

• Kích thước phai sửa chữa RxC:

4,5 x 7 m;

• Kích thước phai sửa chữa sự cố RxC:

4x 7m;

• Kích thước lưới chắn rác RxC:

7,6x14m.


Hình 1.5 : Mô hình tuyến áp lực
1.4.5. Đường hầm dẫn nước vào
Công dụng: Dùng để dẫn nước từ CNN vào turbine của tổ máy. Trên đường hầm dẫn
nước có bố trí các tháp điều áp dùng để giảm áp lực lên van đĩa và cánh hướng cũng như
bảo vệ quá áp do quán tính của nước trong chế độ dừng bình thường cũng như dừng sự cố
tổ máy (giảm áp lực nước va đập). Ngoài ra còn đảm bảo lưu lượng nước trong chế độ liên
tục thay đổi công suất của tổ máy.
Cấu tạo và các thông số chính:

• Đoạn đường hầm chung của 2 tổ máy làm bằng bê tông cốt thép có chiều dài:


Đường hầm số 1:

3797,5m,



Đường hầm số 2:

3784,5m



Đường kính:

7m.



Độ dày bêtông:

0,5m.

• Tháp điều áp có 2 buồng:


Buồng dưới kích thước:

13x20,5x55m.



Tháp điều áp trên kích thước:

13x14x118m.




Đường kính giếng nối 2 đường:

13m nghiêng 450.

• Đường ống dẫn nước vào turbine: Có 4 đường cho 4 tổ máy sau đoạn đường
hầm nghiêng 760 so với phương nằm ngang, tiếp theo là đoạn nằm ngang và
cuối cùng là ống nối để chuyển tiếp đường hầm từ D = 4,5m đến D = 3,6m.
chiều dài đường hầm dẫn nước vào tổ máy (cả đoạn nghiêng và nằm ngang).


Đường hầm số 1 dài 223,16m.



Đường hầm số 2 dài 227,36m.



Đường hầm số 3 dài 231,56m.



Đường hầm số 4 dài 235,76m .

1.4.6. Hầm ra hạ lưu
Công dụng: Dùng để dẫn nước thải của turbine ra hạ lưu. Trên mỗi đường hầm của
tổ máy có đặt các cánh phai hạ lưu dùng để chặn nước từ hạ lưu khi thực hiện sửa chữa
turbine của mỗi tổ máy.
Cấu tạo và các thông số chính:

• Có 4 đoạn đường hầm riêng cho 4 tổ máy sau khi ra khỏi van sửa chữa ống

xả thì 2 tổ máy nhập lại một đường hầm để ra hạ lưu và sau cùng có đặt một
cửa van sửa chữa cửa ra.
• Chiều dài từng đoạn của từng tổ máy


Tổ máy 1: 82m



Tổ máy 2: 86m



Tổ máy 3: 42,37m



Tổ máy 4: 52,44m

• Chiều dài đoạn ghép chung


Hầm 1: 120m



Hầm 2 : 155,87m

• Kích thước đường hầm


Đoạn từng tổ máy:

4,8x6,5m




Đoạn ghép chung:

6,0x10m

• Kích thước van sửa chữa ống xả là: 4,5x6,5m nâng bằng cẩu.
• Kích thước van sửa chữa cửa ra là: 6,0 x 10m nâng bằng xe nâng.
1.4.7. Gian máy
Công dụng: Dùng để bố trí các tổ máy thuỷ lực các thiết bị công nghệ phụ trợ cho sự
làm việc của tổ máy. Tại gian máy có bố trí 2 cẩu có sức nâng là 250/80+10 tấn với khẩu
độ 17m để phục vụ lắp ráp các tổ máy và các thiết bị phụ trợ.
Kích thước gian máy:

• Rộng :

21m

• Dài :

118,5m

• Cao khối đào chính :

42m

• Sàn gian máy :

309,4m

1.4.8. Gian biến áp
Công dụng: Dùng để bố trí các máy biến áp lực 500kV, các máy biến áp tự dùng,
MBA dự phòng và các thiết bị phụ trợ cho sự làm việc của máy biến áp, các thiết bị điện
của hệ thống điện tự dùng.
Kích thước gian biến áp:

• Rộng :

15m

• Dài :

164,15m

• Cao khối đào chính :

22m

• Sàn gian biến áp :

332m

1.4.9. Trạm chuyển tiếp
Công dụng: Dùng để bố trí các dao cách ly 500kV nối từ tuyến cáp dầu áp lực

500kV đến trạm phân phối 500kV. Ngoài ra còn bố trí các chống sét van và các máy biến


dòng 500kV.
Vị trí nằm ở cao độ 352,0m.
1.4.10. Trạm phân phối 500kV
Công dụng: Dùng để bố trí các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa 500kV nối từ trạm
chuyển tiếp của nhà máy đưa ra 2 đường dây đi đến trạm 500 Pleiku. Ngoài ra còn bố trí
các chống sét van, các máy biến dòng, biến điện áp 500kV và các thiết bị phụ trợ phục vụ
trạm.
Vị trí nằm ở cao độ 550,0m
Kích thước: 99,5 x 165,5m.

Hình 1.6 : Mặt cắt dọc gian máy
1.5.

CÁC SƠ ĐỒ CỦA NHÀ MÁY

1.5.1. Sơ đồ nối điện chính NMTĐ Ialy.
Vài nét chính về sơ đồ điện của nhà máy:

• Nhà máy thủy điện có công suất 720MVA với 4 tổ máy, điện áp đầu cực máy
phát 15,75kV.
• Nhà máy là nhà máy ngầm và được nâng áp lên 500kV để nối vào lưới điện


quốc gia qua trạm 500kV Pleiku với hai tuyến đường dây song song, khi sự
cố hoặc sửa chữa một đường dây thì đường dây còn lại cũng có khả năng
truyền tải hết công suất của nhà máy.
• Tổ máy nối theo sơ đồ nối bộ máy phát-máy biến áp.

• Máy biến áp chính gồm 3 máy biến áp 1 pha đấu theo sơ đồ Y0/Δ-11 đặt
trong hầm.
• Đầu ra máy biến áp chính được nối qua đường cáp dầu 500kV, đây là đoạn
cáp dầu để truyền tải công suất từ trong hầm ra ngoài trời và nối khối hai máy
với nhau để đưa lên trạm chuyển tiếp nằm nổi trên nhà máy (trạm trung gian
giữa nhà máy ngầm và đường dây trên không, có các đầu nối cáp dầu
500kV).
• Có 2 máy biến áp tự dùng chính TD1B và TD4B nối vào tổ máy 1 và tổ máy
4.
• Dùng sơ đồ tự kích thyristor qua máy biến áp TE nối ngay đầu cực máy phát.
• Trạm 500kV nhà máy được nối theo sơ đồ tứ giác.
• Chức năng chính của nhà máy trong hệ thống điện là vận hành phủ đỉnh trong
mùa khô và là nhà máy nền trong mùa mưa. Ngoài ra nhà máy thuỷ điện
IALY còn đóng vai trò rất quan trọng trong việc điều chỉnh điện áp trên hệ
thống truyền tải 500kV của Việt Nam, vì nhà máy thuỷ điện Ialy là nối lên
đoạn giữa của đường dây 500kV tại trạm 500kV Pleiku.
• Máy phát, máy cắt khí đầu cực, TI, dao cách ly, cáp dầu 500kV và máy biến
áp do UKRAINA chế tạo.
• TU, chống sét van, máy cắt 500kV của G7 chế tạo.
• Hệ thống điều khiển của nhà máy thuỷ IALY là do hãng SIEMENT cung cấp.
1.5.2. Sơ đồ tự dùng xoay chiều 6,3kV; 0,4 kV


Hệ thống điện tự dùng nhà máy thủy điện Ialy bao gồm có 1 trạm hợp bộ 6,3kV đặt ở
gian biến áp và các trạm hợp bộ tự dùng cấp 0,4kV: THB1, THB2, THB3, THB4 cung cấp
điện tự dùng cho các tổ máy. THB5 và THB7 đặt ở gian biến áp cung cấp điện cho các phụ
tải chung của nhà máy và của gian biến áp. Các trạm hợp bộ THB6, THB8, THB9, THB10,
THB11, THB12 lần lượt được lắp đặt để cung cấp điện tự dùng cho các phụ tải ở nhà sản
xuất, trung tâm thông gió, trạm OPY 500kV, cửa nhận nước, đập tràn, nhà AK.
Tự dùng cấp điện áp 6,3kV:

TPP 6,3kV bao gồm các phương thức vận hành cơ bản sau:

• Phương thức 1: Các MC610, MC620 "Đóng", DCL 673-7 "Đóng". MC 640
“Đóng”, 630 "Cắt" đặt ABP dự phòng tự động. Hai phân đoạn TPP 6,3kV
làm việc độc lập với nhau. (Phương thức làm việc bình thường).
• Phương thức 2: MC610, MC630, MC 640 "Đóng", MC620”Cắt”. Hai phân
đoạn làm việc trên 1 MBA TD1B. (Phương thức làm việc 1 phân đoạn).
• Phương thức 3: MC620, MC630, MC 640 "Đóng", MC610”Cắt”. Hai phân
đoạn làm việc trên 1 MBA TD4B. (Phương thức làm việc 1 phân đoạn).
Tự dùng cấp điện áp 0,4kV:

• THB1, THB2, THB3, THB4: Cung cấp tự dùng cho các tổ máy, phân đoạn 1
được lấy từ đầu cực MF qua các MBA TD1, TD2, TD3, TD4. Phân đoạn 2
được lấy từ THB5. Phương thức vận hành bình thường là hai phân đoạn làm
việc độc lập.
• THB5: Để cung cấp tự dùng chung cho nhà máy được lấy từ hai phân đoạn
TPP 6,3KV qua MBA TD51 và TD52. MC405 là MC nối giữa 2 phân đoạn.
Ngoài ra THB5 được cấp điện từ trạm Diesel. Diesel được nối vào 2 phân
đoạn qua MC453 và MC454 bình thường các MC này ở trạng thái dự phòng
tự động. Phương thức vận hành bình thường là hai phân đoạn làm việc độc
lập.