ĐỒ án THỦY điện 2

đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Phần II
Tính toán thuỷ năng
Nhiệm vụ:
-

Mục đích và nguyên lí khai thác thuỷ năng.
Phơng thức khai thác thuỷ năng
Chọn mức bảo đảm tính toán
Chọn năm tính toán
Xác định các thông số của TTĐ
chơng 1

chọn tuyến công trình khai thác thuỷ năng
1.1. Mục đích .
Tính toán thuỷ năng là nhằm xác định các thông số cơ bản của hồ chứa và
trạm thuỷ điện nh:
+ Mựcnớc chết (MNC).
+ Dung tích hữu ích của hồ chứa (Vhi).
+ Công suất bảo đảm (Nbđ).
+ Công suất lắp máy (Nlm).
+ Điện lợng bình quân nhiều năm (Enn).
+ Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (hNlm).
+ Cột nớc lớn nhất (Hmax).
+ Cột nớc tính toán (Htt).
+ Cột nớc bình quân (Hbq).
+ Cột nớc nhỏ nhất (Hmin).

+ Các mực nớc Zhlmax, Zhlmin..
1.2. khai thác thuỷ năng và chọn tuyến đập
Phơng thức khai thác thuỷ năng
1


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

HTĐ

Z TL

2

HĐS

Hnd

Việc chọn phơng thức khai thác thuỷ năng phải dựa vào điều kiện cụ thể
của từng công trình nh: điều kiện thiên nhiên, điều kiện địa chất, điều kiện thuỷ
văn, bản đồ địa hình và tình hình kinh tế xã hội để lựa chọn.
+ Các sơ đồ khai thác chủ yếu.
1. Sơ đồ khai thác kiểu đập.
2. Sơ đồ khai thác kiểu đờng dẫn.
3.Sơ đồ khai thác kiểu hỗn hợp.
+ Chọn phơng thức khai thác thuỷ năng cho TTĐ
Qua nghiên cứu các tài liệu thuỷ văn, điều kiện địa chất địa hình thông qua

bình đồ tổng thể và các tài liệu về điều kiện dân sinh kinh tế của khu vực em nhân
thấy rằng
-Tại tuyến công trình đã chọn trên bình đồ có hệ thống đờng đồng mức mau,
lòng sông thu hẹp, hai bên bờ sông có địa hình đối xứng , điều kiện địa chất ổn
định và tơng đối tốt , phía thợng lu dân c sinh sống ít , tài nguyên thiên nhiên
ngheo nàm rất thuận lợi cho việc xây dựng đập dâng nớc tạo hồ chứa ở thợng lu,
vừa có khả năng tập trung đợc cột nớc, lại vừa có khả năng điều tiết lu lợng, làm
tăng khả năng phát điện trong mùa kiệt, đồng thời có thể phục vụ lợi dụng tổng
hợp nh cắt lũ, chống hạn, cung cấp nớc tới, giao thông vận tải thuỷ, nuôi cá...cho
phía hạ lu . Đồng thời tại vị trí này khi xây dựng đập thì khối lợng đào đắp ít , thời
gian thi công nhanh , tính ổn định của đập cao , tổn thất do thấm qua vai đập ít
dẫn tới vốn đầu t xây dựng công trình giảm
Dựa vào nhận xét trên em chọn phơng thức khai thác thuỷ năng cho TTĐ là
phơng thức khai thác kiểu đập kiểu đập.
1. Sơ đồ khai thác kiểu đập.

Z HL


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

+Ưu điểm của phơng thức khai thác kiểu đập :
* phơng thức khai thác kiểu đập tạo thành hồ điều tiết phía trớc đập , nên hồ
càng lớn thì việc điều tiết càng thuận lợi ,đáp ứng yêu cầu lợi dụng tổng hợp của
các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp
-Phát điện cho trạm thuỷ điện để đáp ứng nhu cầu của phụ tải mà trạm thuỷ
điện đảm nhận

-Phòng lũ chống hạn cho hạ lu trong mùa nhiều nớc
-cấp nớc chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt nớc.
Cung cấp nớc cho nông nghiệp , công nghiệp , nuôI trồng thuỷ sản ,dân sinh
kinh tế của đất nớc
+Nhợc điểm của phơng thức khai thác kiểu đập :
- Phơng thức khai thác kiểu đậ gây ngập lụt lớn cho vùng thợng lu đập , đập càng
cao hồ chứa càng lớn gây ngập lụt càng nhiều ,khối lợng đào đắp lớn , mất đất
canh tác , ngập lụt di tích văn hoá nếu có , chôn vùi tài nguyên thiên nhiên , di
dân tái định c lớn.......
-Vốn đầu t xây dựng công trình lớn , thời gian xây dựng công trình kéo dài
+ứng dụng của trạm thuỷ điện khai thác kiểu đ ờng dẫn
- Khi tiến hành xây dựng trạm thuỷ điện khai thác kiểu đập thì cần tính toán
về mặt kinh tế và kỷ thuật và xét đến các điều kiệt phát triển của đất nơc sau khi
công trình đợc xây dựng và đa vào sử dụng
-Phơng thức khai thác kiểu đập đợc áp dụng ở những nơi có điều kiện địa hình địa
chất thích hợp , sơ đồ khai thác kiểu đập thờng thích hợp với những vùng trung lu
của con sông nao đó , sao cho vốn đầu t là nhỏ nhât ngập lụt không lớn lắm .....
1.3 Cấp thiết kế công trình :
I. Khái niêm :
Tuỳ thuộc vào quy mô, địa điểm xây dựng công trình , năng lực phục vụ
,mức độ ảnh hởng tích cực của công trình đến nền kinh tế xã hội ,an ninh quốc
phòng cũng nh tác động tiêu cực của công trình đến tài nguyên môi trờng ,tổn
thất về ngời và tài sản khi xãy ra sự cố thì ngời ta chia ra các cấp thiết kế công
trình khác nhau

3


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Trong xây dựng nói chung và trong xây dựng công trình đầu mối (hay xây
dựng công trình thuỷ lợi) nói riêng thì cấp thiết kế công trình thờng đợc chia thành
5 cấp khác nhau , từ cấp I, II đến cấp Vtheo sự giảm dần tầm quan trọng của
công trình
II.Nguyên tắc chọn cấp thiết kế công trình :
Cấp thiết kế công trình đợc chọn theo TCXDVN285:2002 dựa trên các tiêu
chuẩn sau đây
1)Theo năng lực phục vụ của công trình :
+Năng lực tới cho nông nghiệp của công trình đợc xây dựng
+Khả năng cung cấp điện lợng của trạm thuỷ điện
+Cấp nớc cha qua xử lý cho các ngành sản xuất khác
2)Theo đặc tính kỷ thuật của các hạng mục công trình :
+Điều kiện tự nhiên của vị trí xây dựng đập , đập đợc xây dựng trên nền đất
hay đá
+Đập đợc xây dựng bằng bê tông , bê tông côt thép ,đập đất hay đập đá đổ
+Chiều cao đập
+Dung tích hồ chứa
=> Từ những tiêu chuẩn trên có thể sơ bộ chọn cấp công trình nh sau
2.1 Theo khả năng cung cấp điện của trạm thuỷ điện :
Từ tài liệu thuỷ văn dòng chảy ,và quan hệ điạ hình đã cho ta có thể tính sơ
bộ công suất của trạm thuỷ điện nh sau : N = .Qtb.Htb
Trong đó : trọng lợng riêng của nớc ( =9,81KN/m3)
Qtb: lu lợng trung bình dòng chảy của năm trung bình nớc (Qtb=
342,592 m3/s)
Htb: cột nớc trung bình của trạm thuỷ điện
Với MNDBT =210m đã đợc xác định trớc thì Htb có thể đợc xác định ứng với
mực nớc hạ lu khi lu lợng trung bình Qtb = 342,6 (m3/s) qua nhà máy dựa trên

quan hệ (Qtđ ~ Zhl) =>Zhl = 120,7 m
Htb = 210 120,7 = 89,3 m
N = 9,81.342,6.89,3 = 300,129 KW 300 MW
Theo TCXDVN285-2002 trạm thuỷ điện có N 300MW thì cấp thiết kết của
công trình đợc chọn là cấp I
2.1 Theo vật liệu, chiều cao và vị trí xây dựng đập :
4


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

+Để đam bảo an toàn và ổn định trong quá trình vận hành đối với đời sống
dân sinh kinh tế của hạ lu và đối với nền kinh tế quốc dân thì vật liệu xây dựng
đập đợc chọn là đập bê tông trong lực
+Theo tài liệu địa hình vị trí của đập đợc xây dựng trên nền đá tốt sau khi
bóc bỏ đi lớp đất phong hoá đáy sông
+Chiều cao đập đợc đợc xác định từ đỉnh đập tới đáy chân khay của đập
,với mực nớc dâng bình thờng và tài liệu địa hình đã cho có thể xác định sơ bộ độ
cao đập nh sau:
Zđ = MNDBT + Htr+ a
Htr: cột nớc tràn (sơ bộ chọn Htr = 6 m )
a: chiều cao an toàn 2m
Zđ = 210 + 6 + 2 = 218 m
Zck = Ztl(V=0) 2m = 119-2 = 117 m
Hđ = Zđ - Zck = 218 117 = 101 m > 100 m
Theo TCXDVN285:2002 thì với những điều kiện trên công trình đầu mối có
cấp thiết kế công trình đợc chọn là cấp I

2.2.Theo dung tích hồ chứa: hồ có dung tích V h > 1000.106m3 thì cấp thiết kế
công trình là cấp I
Từ quan hệ (W ~ Ztl ~F)
VMND =1621,5.106 m3 > 1000.106 m3 vậy theo tiêu chuẩn này thì cấp thiết kế
công trình là cấp I
Tóm lại từ những phân tích trên cấp thiết kế công trình đợc chọn cho nhà
máy thuỷ điện Nậm Cát là cấp I
1.4. chọn mức bảo đảm tính toán
.1. Khái niệm và ý nghĩa của mức bảo đảm tính toán:
Đối với trạm thuỷ điện quá trình làm việc phụ thuộc vào lu lợng thiên
nhiên.Nhng lu lợng thiên nhiên mỗi năm không giống nhau, có những năm nhiều
nớc nhng cũng có những năm ít nớc , ngay cả trong các tháng của mỗi năm cũng
rất khác nhau . Trong điều kiện thuỷ văn thuận lợi, trạm thuỷ điện làm việc bình
thờng đảm bảo phát điện cung cấp cho hộ dùng,nhng nếu gặp mùa rất kiệt nớc, lu lợng thiên nhiên quá nhỏ không đủ khả năng phát điện với công suất thiết kế.
Nếu gặp lũ quá lớn dung tích của hồ không đủ lớn để trữ nớc, cắt lũ cho hạ lu thì
một phần lu lợng d thừa đó đợc xả xuống hạ lu trong khi trạm thuỷ điện vẫn làm
5


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

việc với lu lợng lớn nhất(nếu có thể) làm cho mực nớc hạ lu dâng lên rất cao dẫn
tới cột nớc làm việc của trạm thuỷ điện sẽ thấp làm cho công suất của trạm thuỷ
điện giảm
Trong thực tế do điều kiện thuỷ văn không thuận lợi nên TTĐ không thể đảm
bảo cung cấp điện bình thờng100% . Khi nhà máy thủy điện làm việc không bình
thờng thì việc cung cấp điện cho các hộ dùng điện hoặc việc đáp ứng nhu cầu

cho các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp sẽ không bảo đảm theo yêu cầu .
Do vậy để đặc trng cho mức độ an toàn cung cấp điện của TTĐ cũng nh
nhu cầu dùng điện ngời ta dùng khái niệm Mức bảo đảm tính toán hay còn gọi
là tần suất thiết kế (Ptk ).
Thời gian làm việc bình thờng
Ptk = 100%
Tổng thời gian công tác
ý nghĩa của công thức trên là trong T năm vận hành của trạm thuỷ điện thì
trạm sẽ cung cấp điện an toàn trong P năm, còn lại (T - P)% năm trạm thuỷ điện
không thể cung cấp đủ công suất và điện lợng theo yêu cầu của phụ tải
2. Nguyên lý lựa chọn mức bảo đảm tính toán Ptt:
-Mức bảo đảm tính toán là một thông số rất quan trọng của trạm thuỷ
điện ,nó nói lên mức độ an toàn cung cấp điện cũng nh cung cấp nớc tới và nhu
cầu lợi dụng tổng hợp ở hạ lu , nó đợc dùng để xác định các thông số của TTĐ
nh : chọn ba năm điển hình, công suât bảo đảm , công suất lắp máy ... và dùng
để xác định vai trò , tầm quan trọng của TTĐ trong hệ thống .
-Nếu chọn mức bảo đảm tính toán càng cao thì công suất bảo đảm của trạm
thuỷ điện càng nhỏ, khi đó vào những năm kiệt nớc trạm thuỷ điện vẫn có khả năng
cung cấp điện an toàn theo điều kiện thiết kế nhng công suât tất yếu của trạm lại
giảm và nh vậy vào những năm nhiều nớc trạm thuỷ điện lại không thể tận dụng tối
đa nguồn nớc.
-Nếu chọn mức bảo đảm tính toán càng thấp thì công suất bảo đảm của trạm
thuỷ điện sẽ lớn , khi đó công suất tất yếu của trạm thuỷ điện lớn,vào năm nhiều nớc trạm có thể tận dụng đợc lu lợng thiên nhiên để phát điện với công suất lớn , vào
6


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

những năm kiệt nớc trạm không bảo đảm an toàn cung cấp điện cho các hộ dùng
và do đó năng lực phục vụ của trạm nhỏ
-Mức bảo đảm tính toán chính là chỉ tiêu kinh tế quan trọng do đó cần phải
chọn mức bảo đảm sao cho lợi ích kinh tế là lớn nhất
((((Hình 1: Đờng quan hệ giữa N và P%))))
=>Do vậy Ptt tốt nhất là tần suất làm cho tổng chi phí có xét đến thiệt hại
của hệ thống là nhỏ nhất.
3. Chọn mức bảo đảm thiết kế.
Mức bảo đảm thiết kế phụ thuộc vào cấp thiết kế công trình của trạm thuỷ
điện
Cấp thiết kế công trình càng quan trọng thì mức bảo đảm tính toán càng
cao và ngợc lại .Theo những phân tích về cấp thiết kế công trình ở trên và dựa
vào TCXDVN285:2002 thì
Với cấp thiết kế công trình là cấp I mức bảo đảm tính toán của trạm thuỷ
điện đợc chọn là Ptk = 90
1.5 Chọn năm tính toán và các năm thuỷ văn đặc trng cho trạm thuỷ điện
Khái niêm :
Năm tính toán và các năm thuỷ văn đặc trng là các năm đại diện cho liệt năm
thuỷ văn quan trắc tại một khu vực nào đó bao gồm năm nhiều nớc , năm trung
bình nớc và năm kiệt nớc
Tuỳ thuộc vào quy mô cấp thiết kế công trình , mức bảo đảm tính toán và
điều kiện thuỷ văn ta có thể chọn năm tính toán thuỷ văn là khác nhau tơng ứng
với mỗi công trình .Việc chọn các năm thuỷ văn đặc trng một mặt làm giảm khối lợng tính toán và cân bằng công suất ,điện lợng của TTĐ trong hệ thống mặt khác
chúng đợc dùng để xác định các thông số cơ bản của công trình và xác định điều
kiện làm việc của TTĐ
Nếu tài liệu thuỷ văn đầy đủ thì có thể xác định các năm thuỷ văn đặc trng
dựa trên việc vẻ đờng tần suất lu lợng của liệt năm sau đó chọn các năm thuỷ văn
ứng với tần suất thiết kế ,tần suất của năm nhiều nớc và tần suất của năm trung
bình nớc sau đó tiến hành thu phóng để chọn năm thuỷ văn tính toán và năm thuỷ

văn đặc trng
7


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Năm tính toán là năm nớc kiệt ứng với tần suất thiết kế mà ứng với năm này
TTĐ vẫn bảo đảm phát với công suất thiết kế .Do vậy năm thuỷ văn tính toán là
năm đợc chọn để xác định công suất bảo đảm của trạm thuỷ điện và các thông số
quan trọng khác
Năm trung bình nớc (P = 50%)và năm nhiều nớc(P = 10%) đợc dùng để xem
xét tình hình lợi dụng năng lợng nớc trong điều kiện dòng chảy dồi dào hơn và từ
đó định ra chế độ làm việc thích hợp cho TTĐ , cũng từ những năm đặc trng này
là cơ sở để xây dựng biểu đồ điều phối hồ chứa cho TTĐ.
Năm đặc biệt ít nớc đợc dùng để kiểm tra tình hình làm việc của TTĐ trong
điều kiện rất kiệt nớc , từ đó xem xét khả năng huy động công suất dự trữ của hệ
thống điện lực để bù cho sự thiếu hụt cho trạm (nếu TTĐ làm việc trong hệ
thống ) hoặc định ra chế độ cung cấp điện hạn chế cho các hộ dùng điện trong
mùa nứơc kiệt và để có biện pháp điều tiết hợp lý giữa lu lợng mùa kiệt và lu lợng
mùa lũ.
Đối với công trình trọng điểm khi xác định các thông số cơ bản ngời ta thờng
dùng cả liệt năm thuỷ văn để tính toán mục đích là đảm bảo độ chính xác ,nhng
nếu liệt năm thuỷ văn quá lớn thì việc tính toán rất phức tạp và dài khi đó có thể
dùng một dãy năm đại biểu để tính toán ;
Nhng trong đồ án này do thời gian có hạn nên chọn ba năm thuỷ văn đặc trng
nh đợc giao.
Năm thuỷ văn tính toán ứng với tần suất thiết kế P tk = 90%

Năm trung bình nớc ứng với tần suất Ptb = 50%
Năm nhiều nớc ứng với tần suất Pml = 10%
P%
10
50
90
P%
10
50
90

6
618
455,4
380,2
1
167
148,7
77,4

7
947,6
847,8
331,1
2
161
93,1
59,6

8

951,3
853,3
483,1
3
153
84,6
53,1

9
626,6
528,7
397,7
4
144,1
81,7
79
8

10
595,8
491,3
250,5
5
144,3
137,6
109,7

11
396,3
199,5

171,2
Tb

12
178,8
189,4
96,0


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Từ ba năm điển hình đã cho ta chọn đợc các tháng mùa lũ là các tháng từ tháng
6 tới hết tháng mời ,còn mùa kiệt bắt đầu từ tháng 11 tới hết tháng 5 của năm
thuỷ văn

Chơng II
tính toán Thủy năng Xác định các thông số
của trạm thủy điện nậm cát
I. Nội dung xác định các thông số của TTĐ.
Mục đích của việc tính toán thuỷ năng là xác định đợc các thông số của
trạm thuỷ điện;
Các thông số của trạm thuỷ điện nói lên quy mô,kích thớc củaTTĐ, năng lực
phục vụ của công trình đối với các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp và quyết
định đến vốn đầu t xây dựng công trình.
Các thông số của trạm thuỷ điện cần xác định bao gồm :
+Mực nớc dâng bình thờng MNDBT
+ Xác định độ sâu công tác hct (hay MNC, dung tích hữu ích Vhi).

+ Xác định công suất bảo đảm :Nbđ
+ Công suất lắp máy :Nlm
+ Điện lợng bình quân nhiều năm :Enn
+số giờ lợi dụng công suất lắp máy :hNlm
+ Xác định các đặc trng cột nớc của nhà máy thuỷ điện
II- Xác định các thông số của trạm thuỷ điện
1. MNDBT:
1.1.Khái niệm.
MNDBT: là mực nớc cao nhất của hồ chứa trong điều kiện làm việc bình thờng của nhà máy Thuỷ điện.
MNDBT: là thông số quan trọng nhất trong các thông số chủ yếu của TTĐ bởi
vì nó quyết định các chỉ tiêu kinh tế và các chỉ tiêu năng lợng của TTĐ.
-Về mặt công trình: MNDBT quyết định chiều cao đập , quy mô kích thớc
công trình ,MNDBT càng cao khối lợng đập càng lớn ,đế đập càng dày tính toán
9


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

ổn định và thấm qua đập càng phức tạp kích thớc các công trình tăng lên, lợng
tổn thất do thấm và bốc hơi lớn lớn ...
-Về mặt kinh tế: MNDBT tăng sẽ làm tăng vốn đầu t xây dựng công trình và
chi phí vận hành hàng năm, nhng mức độ tăng nhanh dần vì khi MNDBT tăng
khối lợng công trình chính cũng nh các công trình phụ tăng, diện tích ngập lụt lớn
dẫn tới chi phí đền bù và di dân tái định c tăng , công tác xử lý nền móng phức tạp
tốn kém, thời gian xây dựng công trình tăng
-Về mặt phòng lũ cấp nớc cho hạ lu: MNDBT càng cao, dung tích của hồ
càng lớn làm tăng khả năng cắt lũ của hồ chứa trong mùa lũ và cung cấp n ớc

chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt giảm biện pháp phòng lũ ,chống hạn ở phía
hạ lu.
-Về mặt phát điện: MNDBT càng cao thì cột nớc của trạm Thuỷ điện càng
lớn, khả năng phát điện lớn, công suất và điện lợng tăng nhng mức độ giảm dần.
MND cao khả năng sử dụng nguồn nớc để phát điện tăng nhng độ tăng chậm
dần vì lu lợng tổn thất tăng và địa hình thoãi dần nên dung tích tăng nhiều còn cột
nớc tăng chậm
-Về mặt ngập lụt: MNDBT càng cao dung tích hồ chứa càng lớn , diện tích
mặt hồ tăng, ngập lụt phía thợng lu càng lớn làm thay đổi điều kiện tự nhiên của
vùng hồ nh: điều kiện địa chất ,điều kiện thuỷ văn dòng chảy , các vấn đề tài
nguyên thiên nhiên , thiệt hại về kinh tế , làm thay đổi các tập tục văn hoá truyền
thống của nhân dân vùng xây dựng công trình.
Về mặt chất lợng nớc : MNDBT càng cao thì dung tích hồ càng lớn ,vân tốc
dòng nớc trớc đập càng giảm nên hàm lợng bùn cát phù xa lơ lững sẽ đợc lắng
đọng xuống lòng hồ và nh vậy nớc để phát điện cũng nh cấp cho các ngành lợi
dụng tổng hợp đạt chất lợng tốt hơn
-Từ những nhận xét trên ta cần tiến hành tính toán và chọn mực nớc dâng
bình thờng sao cho hợp lý bảo đảm và thoả mãn hai điều kiện : điều kiện kinh tế
và điều kiện kỷ thuật
1.2.Xác định MNDBT.
Để xác định MNDBT phải tính cho nhiều phơng án MNDBT khác nhau . Tơng
ứng với mỗi phơng án MNDBT cần xác định các thông số chủ yếu khác của trạm
Thuỷ điện, dựa trên cơ sở so sánh kinh tế, kĩ thuật, phân tích các yếu tố ảnh hởng
10


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

khác của mỗi phơng án MNDBT, rồi lựa chọn ra phơng án tối u nhất trong các phơng án đa
Cao trình MNDBT phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh:
+ Điều kiện địa chất, địa hình tại tuyến xây dựng công trình
+ Điều kiện ngập chân các công trình: Đối với các công trình thuỷ điện trong
hệ thống bậc thang, khi MND tăng sẽ làm cho cột nớc trạm thuỷ điện trên giảm
nhỏ, làm thay đổi các thông số cơ bản của trạm Thuỷ điện trong hệ thống.
+Căn cứ vào lu lợng thiên nhiên trên tuyến sông xây dựng công trình
+ Căn cứ vào công suất bảo đảm của trạm Thuỷ điện và các thông số khác
của trạm
Với mỗi phơng án, vốn đầu t xây dựng cơ bản KTĐi, chi phí hàng năm C TĐ
hn điện
năng của trạm thuỷ điện là Ei. Khi MND tăng thêm Hi, số vốn đầu t xây dựng
công trình tăng KTĐ, chi phí vận hành hàng năm tăng C TĐ
hn và điện lợng nhà máy
tăng lên là E . Nếu có các ngành lợi dụng tổng hợp khác thì cần xác định lợi ích
của các ngành này khi MNDBT thay đổi . Nếu nhà máy Thuỷ điện nằm trong hệ
thống bậc thang thì khi MND tăng thêm Hi sẽ làm thay đổi các thông số cơ bản
của các công trình khác trong hệ thống nh : cột nớc ,mực nớc hạ lu ,cao trình lắp
máy khi đó phải xác định số vốn đầu t thay đổi K và chi phí vận hành thay đổi
C. Đồng thời phải xác định trị số vốn đầu t và chi phí vận hành ở các hạng mục
khác khi MNDBT tăng. Đồng thời phải xác định đợc vốn đầu t và chi phí vận hành
giảm ở các công trình thay thế
Và từ các MNDBT giả thiết tiến hành vẻ đờng quan hệ giữa (MNDBT ~Nlm)
Để đánh giá lợi ích về mặt kinh tế do việc thay đổi MNDBT ngời ta thờng sử
dụng các tiêu chuẩn nh : NPVmax , IRR, Cmin .
Trong đồ án này em đợc giao phơng án MNDBT = 210m
.2. Xác định độ sâu công tác (hct), mực nớc chết (MNC)
.2.1. Khái niệm:
MNC là mực nớc thấp nhất của hồ chứa mà tại đó trạm thuỷ điện làm việc

bình thờng
Dung tích chết là phần dung tích nằm dới MNC và ký hiệu là V c : dung tích
chêt là dung tích nhỏ nhất để đảm bảo cho trạm thủy điện làm việc an toàn , nếu
mực nớc hồ mà nhỏ hơn mực nớc chết thì trạm thuỷ điện sẽ ngừng làm việc
11


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Khoảng cách từ MNC đến MNDBT gọi là độ sâu công tác của hồ chứa
hct = MNDBT-MNC
Phần dung tích nằm giữa MNDBT và MNC đợc gọi là dung tích hữu ích của
hồ chứa Vhi
Dung tích hữu ích của hồ chứa là phần dung tích để trữ nớc cho trạm thuỷ
điện vào mùa lũ ,cấp nớc phát điện và chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt , dung
tích hữu ích càng lớn thì khả năng điều tiết của hồ càng lớn và ngợc lại
Độ sâu công tác của hồ chứa cho ta chi phí tính toán năm của hệ thống nhỏ
nhất đợc gọi là độ sâu công tác có lợi của hồ. Độ sâu công tác có lợi của hồ
quyết định khả năng sử dụng nguồn nớc và khả năng phát điện của nhà máy
Thuỷ điện.
Với MNDBT đã xác định thì độ sâu công tác (h ct) hợp lý có ý nghĩa quyết định
về mặt kinh tế và kĩ thuật lớn.
Quan hệ giữa MNC và lợi ích.
Khi độ sâu công tác lớn thì đồng nghĩa với việc MNC sẽ nhỏ và do đó dung
tích hữu ích của hồ tăng lên ,dung tích hồ tăng lên sẽ làm tăng khả năng điều tiết
cho trạm thuỷ điện
+tăng khả năng cắt lũ cho hạ lu trong mùa lũ và bảo đảm an toàn làm việc

cho trạm thuỷ điện trong mùa nhiều nớc
+Cấp nớc chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt nớc bằng cách lấy nớc trữ từ
dung tích hữu ích của hồ Vhi
+Tăng khả năng lợi dụng dòng nớc của các ngành tham gia lợi dụng tổng hợp
nh :
Nuôi trồng thuỷ sản , cấp nớc sinh hoạt ,giao thông thuỷ , cấp nớc cho nông
nghiệp, công nghiệp ....
Quan hệ giữa MNC với năng lợng
Khi tăng độ sâu hct thì điện năng mùa kiệt giảm (E mk) do đó độ sâu công tác
có lợi nhất là độ sâu công tác làm cho giá trị kinh tế đạt cao nhất chi phí hiện tại
đạt giá trị nhỏ nhất và điện năng mùa kiệt đạt giá trị lớn nhất
Quan hệ giữa độ sâu công tác có lợi nhất và điện năng mùa kiệt đợc thể hiện
qua sơ đồ dới đây (Vẽ Hình quan hệ giữa hct với điện năng)
Điện năng mùa kiệt đợc tính bởi công thức sau
Emk = T*Nmktb
12


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Trong đó: T thời gian mùa kiệt.
Nmktb là điện năng trung bình mùa kiệt.
Điện năng trung bình mùa kiệt đựơc xác định bởi công thức
Nmktb = Kn.Htb.Qmktb = Kn.Htb.(Qhồ+Qtntb)
Trong đó :
Htb: cột nớc trung bình mùa kiệt
Qhồ: lu lợng đợc lấy từ hồ chứa =Vhi/2.62.106.n

Qtm

tb

Q
: lu lợng thiên nhiên trung bình mùa kiệt =

i
tn

n

Nmktb = Nhồ+ Ntntb
Emktb = Ehồ + Etntb
mk
E tn : điện năng thiên nhiên mùa kiệt
mk
E h : điện năng mùa kiệt của hồ
Trong mùa kiệt lu lợng phát điện bao gồm lu lợng thiên nhiên và một phần lu
lợng đợc cấp từ hồ chứa, khi độ sâu công tác đạt một gía trị nào đó thì vào mùa
kiệt khi lu lợng thiên nhiên nhỏ làm cho cột nớc giảm H, nhng độ giảm cột nớc
H của TTĐ nhỏ hơn độ tăng lu lợng Q đợc cấp từ dung tích Vhi hồ chứa nên lu lợng phát điện mùa kiệt tăng khi dung tích hữu ích của hồ chứa tăng làm cho điện
năng mùa kiệt tăng , nhng khi tăng hct tới một gía trị nào đó thì điện năng mùa kiệt
đạt giá trị Emkmax nếu ca tiếp tục tăng hct thì điện năng mùa kiệt giảm
xuống.Nguyên nhân là do khi tăng độ sâu công tác lớn thì độ giảm cột nớc trong
mua kiệt nhanh hơn độ tăng lu lợng đợc cấp từ hồ chứa nên điện năng mùa kiệt
giảm xuống .Do vậy cần chọn độ sâu công tác sao cho điện năng mùa kiệt là lớn
nhất.
Trị số hct cho ta giá trị Emk max gọi là độ sâu công tác có lợi nhất hcto
Nếu lợng nớc thiên nhiên trong mùa kiệt càng lớn thì độ sâu công tác có lợi

nhất trong hồ càng nhỏ.
Tuy nhiên, nếu chỉ dựa vào điện lợng mùa kiệt để xác định độ sâu công tác
có lợi nhất thì cha hẳn đã hợp lý mà còn phải xem xét sự diễn biến của điện lợng
năm. Trong thời kỳ trữ nớc do mực nớc trong hồ thấp nên khả năng phát điện bị
hạn chế. Bởi vậy, khi tăng độ sâu công tác của hồ, điện lợng năm sẽ tăng không
đáng kể so với độ tăng của điện lợng mùa kiệt. Vì vậy, trị số điện lợng năm lớn
nhất sẽ xúât hiện khi hct nhỏ hơn so với hct cho Emk max .
13


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Quan hệ giữa MNC và chi phí.
Khi tăng độ sâu công tác, dung tích hồ chứa sẽ tăng, khả năng điều tiết của
hồ chứa lớn , tăng khả năng phát điện trong mùa kiệt nhng vốn đầu t vào TTĐ sẽ
tăng do cửa lấy nớc đặt sâu áp lực nớc lớn nên chiều dày của van lớn, đờng ống
áp lực dày nhng vốn đầu t cho phần này tăng không đáng kể mà vốn đầu t chủ
yếu tăng dựa vào chiều cao đập .Trong đồ án này với MNDBT đã xác định trớc
nên vốn đầu t sẽ tăng nhng không lớn khi độ sâu công tác tăng ;
TĐ
Khi tăng độ sâu công tác với MNDBT không đổi thì N ctmax tăng do đó vốn đầu t
vào TTĐ tăng là( KTĐ) nhng vốn đầu t vào nhà máy nhiệt điện lại giảm là( KNĐ)
và độ giảm vốn đầu t vào nhà máy nhiệt điện lớn hơn so với độ tăng vốn đầu t vào
nhà máy thuỷ điện ( KTĐ < KNĐ) dẫn đến chi phí hằng năm cho TTĐ tăng là (
CTĐ),chi phí hằng năm cho TNĐ giảm ( CNĐ) > ( CTĐ).
Do vậy cần tăng độ sâu công tác của nhà máy thuỷ điện đến giá trị sao cho
điện năng mùa kiệt Emk đạt giá trị max;

.2.2. Các quy tắc xác định độ sâu công tác có lợi nhất
Độ sâu công tác có lợi nhất là độ sâu cho ta chi phí tính toán năm của hệ
thống đạt giá trị nhỏ nhất gọi là độ sâu công tác có lợi của hồ.Độ sâu công tác
có lợi của hồ chứa quyết định khả năng sử dụng nguồn nớc và khả năng phát điện
của trạm thuỷ điện .
+Để xác định độ sâu công tác có lợi thì cần dựa vào các điều kiện
sau đây:
- Xác định độ sâu công tác theo điều kiện làm việc của turbin h cttb;
- Xác định độ sâu công tác theo điều kiện lắng đọng bùn cát trong hồ
chứa theo tuổi thọ công trình hctbc;
- Xác định độ sâu công tác theo điện năng bình quân mùa kiệt của
năm kiệt thiết kế .
Và từ những điều kiện trên tiến hành so sánh phân tích về điều kiện kinh tế
cũng nh điều kiện kỷ thuật các vấn đề có liên quan của chúng để chọn đ ợc độ
sâu hcto có lợi nhất .
.1 Xác định h cp
ct theo điều kiện làm việc của Tuabin.
14


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Đối với mỗi loại turbin thờng thích hợp với một phạm vi cột nớc nhất định ,
ứng với phạm vi làm việc của cột nớc đó thì turbin làm việc với hiệu suất cao ,
điều kiện khí thực đảm bảo ,turbin làm việc ổn định , tuổi thọ của turbin lâu dài và
đảm bảo công suất của trạm .Nếu ngoài phạm vi làm việc của cột n ớc đó thì
turbin làm việc không ổn định , hiệu suất turbin thấp ,...

Phạm vi làm việc của turbin ứng với cột nớc H = ( Hmax ữ Hmin)
Trong đó
Hmax : cột nớc lớn nhất của trạm thuỷ điện , cột nớc lớn nhất của trạm thuỷ
điện xảy ra khi mực nớc thợng lu là MNDBT còn mực nớc hạ lu là mực nớc nhỏ
nhất Zhlmin;
Cao trình mực nớc hạ lu min Zhlmin : là cao trình xảy ra khi chỉ có một tổ
máy hoặc một số tổ máy trong nhà máy tham gia phát điện với công suất phát ra
bằng công suất bảo đảm sao và phải đáp ứng đợc yêu cầu của các ngành tham
gia lợi dụng tổng hợp ứng với tần suất thiết kế
Hmax = MNDBT- Zhlmin
Hmin: là cột nớc nhỏ nhất của TTĐ mà với cột nớc đó trạm thuỷ điện vẫn
làm việc bình thờng (ứng với mực nớc thợng lu là mực nớc chết (MNC) còn mực nớc hạ lu là mực nớc max (Zhlmax) .
Mực nớc hạ lu max Zhlmax là mực nớc ứng với nhà máy thuỷ điện làm việc
với lu lợng lớn nhất QTĐmax .
Hmin = MNC - Zhlmax
+Đối với turbin tâm trục thì độ sâu hct thờng đợc chọn nh sau :
hct = (25-:-30)%Hmax (*)
+ Đối với turbin hớng trục thì độ sâu công tác thờng đợc chọn
hct= (30-:-35)%Hmax (**)
+ Đối với turbin trạm thuỷ điện kiểu đờng dẫn hct=(40 -:- 45)%H
Trong đồ án này với phơng thức khai thác thuỷ năng kiểu đập và nhà máy thuỷ
điện sau đập thì turbin đợc chọn là turbin tâm trục với hct = (25-:-30)%Hmax
+ Xác định mực nớc hạ lu min (Zhlmin)
15


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Qmin - Lu lợng nhỏ nhất chảy qua tổ máy về hạ lu bảo đảm sao cho công
suất của trạm thuỷ điện đạt Nbđ trong thời kỳ kiệt nớc
Do cha có số tổ máy và yêu cầu của hạ lu về điều kiện lợi dụng tổng hợp
nên sơ bộ xem lu lợng nhỏ nhất qua nhà máy thuỷ điện là lu lợng trung bình các
tháng mùa kiệt của năm kiệt thiết kế
Qik

mk
Qmin = Q Ptt =
= 92.286 (m 3 / s)
Tk
Tra quan hệ (Q ~ Zhl ) ta đợc Zhl = 119,83 m.

Hmax = 210 - 119.83 = 90.17m
Với cột nớc lớn nhất của trạm thuỷ điện này thì turbin đợc chọn cho TTĐlà turbin
tâm trục
Vậy độ sâu hct theo điều kiện turbin là : hctTB = 0,3.90.17 = 27.051 m
.2. Tính độ sâu công tác theo điều kiện lắng đọng bùn cát
Trong dòng chảy sông ngòi thờng mang rất nhiều bùn cát , đặc biệt là các
tháng mùa lũ , khi xây dựng đập chắn nớc ngang sông làm cho dòng chảy trong
sông bị chặn lại tạo thành hồ chứa ,chiều sâu cột nớc trớc đập sẽ tăng dần nhng
vận tốc dòng nớc trớc đập sẽ giảm ,càng gần về phía đập vận tốc dòng nớc càng
nhỏ và gần nh bằng không , khi đó bùn cát sẽ lắng đọng lại trong hồ , những hạt
lớn sẽ lắng đọng phía trên , những hạt nhỏ và các hạt phù xa lơ lững sẽ lắng
đọng phía dới , theo thời gian bùn cát lắng đọng sẽ cao dần .Do vậy cần phải tính
toán cao trình đặt cửa lấy nớc sao cho trong thời gian T năm vận hành bùn cát
lắng đọng không làm ngập cửa lấy nớc và để các hạt bùn cát lớn không chảy vào
trong đờng ống áp lực, vào thiết bị làm h hỏng thiết bị , giảm hiệu suất, đảm bảo
an toàn cung cấp điện của nhà máy .

Độ sâu công tác của hồ chứa theo điều kiện lắng đọng bùn cát đợc xác định
theo công thức sau đây
Hct = MNDBT - ( Zbc + h1 + h2 +D)
Trong đó
1) Zbc : cao trình bùn cát lắng đọng trong T năm
Tổng lợng bùn cát lắng đọng tại tuyến công trình trong thời gian T năm
16


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Wbc = K.R.T/y

(1)

Trong đó
K : hệ số nói lên khả năng lắng đọng bùn cát tại tuýên công trình
(chọn K = 0.8)
R:hàm lợng phù sa tại tuyến công trình ( R = 117.5 kg/s)
T:tuổi thọ công trình ,tuổi thọ công trình đợc chọn dựa vào cấp thiết
kế của hồ chứa
Theo TCXDVN285:2002 về thời gian tính toán dung tích bồi lắng của hồ
chứa thì đối với công trình cấp I chọn T = 100 năm để tính toán
:trọng lợng riêng của bùn cát ( = 1.4 tấn /m3)

Thay số vào công thức (1) ta đợc
Wbc = 0,8.117,5.100.31,5.10 6/1,4.103 = 211,1.106 (m3)

Cao trình bùn cát đợc xác định trên quan hệ (W~Ztl) => Zbc = 162.24
m
2) h1: khoảng cách tính theo phơng thẳng đứng từ cao trình bùn cát đến
cao trình ngỡng cửa lấy nớc
h1 phải đảm bảo sao cho trong thời gian T năm vận hành cao trình bùn cát
không làm ngập cửa lấy nớc làm ảnh hởng tới điều kiện vận hành bình thờng của
nhà máy (trong đồ án này em chọn h1 = 1 m)
3) h2 :là khoảng cách tính theo phơng thẳng đứng từ cao trình trần cửa
lấy nớc tới cao trình MNC
h2 : phải đảm bảo sao cho khi TTĐ làm việc ứng với mực nớc thợng lu là
MNC thì không tạo thành phểu xoáy trớc cửa lấy nớc để không khí không lọt vào
đờng ống làm giảm hiệu suất của nhà máy , phát sinh hiện tợng khí thực gây ăn
mòn thiết bị (trong đồ án này em chọn h2 = 2 m )
4)D: đờng kính cửa lấy nớc vào đờng ống áp lực của nhà máy thuỷ điện
Đờng kính cửa vào cửa lấy nớc phụ thuộc vào các yếu
Trong đồ án này để tiện cho việc tính toán thiết kế xem nh cửa lấy nớc có
dạng tròn và đặt thẳng đứng và đợc tính sơ bộ nh sau
17


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Giả thiết dung tích hiểu ích của hồ ứng với h ct đã đợc xác định theo điều kiện
turbin Vhi = 1045,8.106 m3
Khi đó lu lợng phát điện trung bình mùa kiệt ứng với năm kiệt thiết kế đợc
xác định theo công thức sau (bỏ qua tổn thất)
V

tn
Ta có: Qmk = Qmk + hi = 92.286 + 57.023 =149.31(m3/s)
n.t
t = 2,62.106s
n - Số tháng mùa kiệt n = 7(tháng)
Theo tài liệu thuỷ văn của ba năm điển hình thì lu lợng trung bình các tháng
mùa kiệt chênh lệch so với các tháng mùa lũ từ ( 4-:-5) lần. Do đó có thể sơ bộ
xem lu lợng phát điện lớn nhất qua nhà máy thuỷ điện là
Qmax 4Qtđmk = 4.149,31 =597,24 (m3/s)
Cũng dựa vào lu lợng thiên nhiên của ba năm điển hình ta có thể xác định sơ
bộ số tổ máy của nhà máy thuỷ điện là : Z =4
Lu lợng phát điện qua một tổ máy
TD
Qmax
597.24
QTm =
=
= 149.31 (m3/s)
Z
4
QTm D 02
Q
=
Mặt khác Tm = F.V F =
V
4
- F :diện tích cửa lấy nớc qua một tổ máy
- V :vận tốc dòng chảy trên lới chắn rác lấy V=1 m/s
D2 =

4.QTm
D =
V .

4.149,31
= 12 ,59 (m).
1,2.3,14

Chọn D = 12,5 m
Độ sâu công tác theo điều kiện bồi lắng bùn cát là
hct = 210 (162,24 + 1 + 2 + 12,5) = 32,26 m
3. Xác định độ sâu công tác có lợi h 0ct theo điện năng mùa kiệt
(Vẽ hình )

18


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Độ sâu công tác có lợi là độ sâu làm cho giá trị hiện tại của chi phí hệ
thống đạt min. Để đạt đợc tiêu chuẩn đó thì điện năng mùa kiệt của năm kiệt thiết
kế phải đạt max (Emkmax).
Để xác định trị số h 0ct theo điều kiện điện năng mùa kiệt ta lập bảng để vẽ
quan hệ Emk = f(hct). bảng gồm 16 cột tơng ứng mỗi cột là các đại lợng sau đây và
kết quả tính toán đợc thực hiện trên máy tính .
Cột (1) : Số thứ tự 1,2,3
Cột (2): Các giá trị h ct đợc giả thiết từ một giá trị nào đó xem điện năng mùa

kiệt của năm kiệt thiết kế thay đổi nh thế nào khi độ sâu công tác thay đổi và có
đạt giá trị Emkmax tại một giá trị hct nào đó hay không?
Cột (3) giá trị MNC ứng với các hctgt
MNC = MNDBT - hctgt
Cột (4): Dung tích chết của hồ V c (106m3) với hct tơng ứng đợc xác định trên
quan hệ (W~Z~F) ;
Cột (5): Dung tích hữu ích của hồ Vhi (106m3)tơng ứng với các hctgt
Vhi = VMNDBT - VMNC
Cột (6): Lu lợng phát điện trung bình mùa kiệt của trạm thuỷ điện trong
năm kiệt thiết kế ứng với các hctgt tơng ứng.
Qtd = Qmk +

V hi
n.2.62.10 6

Trong đó Q mk : lu lợngtrung bình các tháng mùa kiệt
n: số tháng mùa kiệt (7 tháng )
2.62.106: thời gian trong một tháng
Cột (7): Dung tích bình quân của hồ chứa V tb(106m3) ứng với các giá trị hct tơng ứng .
Vtb =( VMNDBT + VMNC )/2
Cột (8): Các giá trị mực nớc thợng lu Ztb tơng ứng với các Vtb đợc tra trên
quan hệ (W~ F ~Z).
Cột (9): Các giá trị diện tích bình quân mặt hồ F tb tơng ứng với các Vtb đợc
tra trên quan hệ (W~F~Z).
19


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Cột (10): lu lợng tổn thất do thấm Qth(m3/s)
Lu lợng tổn thất do thấm Qth = th

V
(m3/s)
t

Hệ số thấm th = 1%
Thời gian một tháng t = 2,62.106s
Cột (11): Lu lợng tổn thất do bốc hơi Qbh
Lu lợng tổn thất do bốc hơi là : Q bh =

h bh .F 3
(m /s)
t

h bh - Chiều dày lớp nớc bốc hơi mặt hồ tính bình quân cho cả mùa kiệt
(mm);
Cột (12) :Lu lợng phát điện sau khi đã trừ đi tổn thất do thấm và bốc hơi
*

Qtd = Qtd Qth Qbh
*
Cột (13): Cao trình mực nớc hạ lu Zhl tra từ (Q~Zhl) ứng với QTD

Cột(14): Cột nớc phát điện trung bình mùa kiệt của TTĐ không tính đến tổn
thất cột nớc
H = Ztltb - Zhltb

(m)

Cột(15): Công suất bình quân mùa kiệt của nhà máy thuỷ điện (10 3KW)
*
N mk =K. H . QTD
(kw)

Trong đó K = 8.3 hệ số xét tới hiệu suất của nhà máy
Cột (16) giá trị điện năng bình quân mùa kiệt:
Điện năng bình quân mùa kiệt đợc tính theo công thức

20


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Emk = N mk .730 (kwh)
Trong đó : hệ số 730 là số giờ trong 1 tháng
Kết quả tính toán đợc thực hiện trên máy và ghi ở (bảng 1)
Từ bảng kết quả tính toán ta thấy rằng khi tăng h ct của TTĐ thì điện năng của
TTĐ cũng tăng dần và không có điểm cực trị ,bởi khi tăng độ sâu công tác thì
dung tích hữu ích của hồ sẽ tăng , khả năng điều tiết hồ sẽ lớn và lu lợng cấp cho
TTĐ làm việc sẽ nhiều , nhng ngợc lại khi độ sâu công tác của TTĐ tăng thì cột nớc làm việc của TTĐ sẽ giảm trong mùa kiệt nớc.
Mặt khác công suất của TTĐ phụ thuộc vào lu lợng và cột nớc , nhng khi
tăng độ sâu công tác mà điện năng vẫn luôn tăng là do độ tăng lu lợng để phát
điện của hồ do dung tích hữu ích hồ tăng lớn hơn độ giảm cột nớc của TTĐ khi

tăng hct nên công suất của trạm thủy điện sẽ tăng mà không có điểm cực trị .
Và nh vậy độ sâu công tác của trạm thuỷ điện đợc xác định dựa trên hai điều
kiện :
Điều kiện làm việc của turbin hcttb = 27 m
Điều kiện lắng đọng bùn cát trong hồ h ctbc = 32.5 m
Giá trị hct = min (hcttb,hctbc)
Vì vậy từ hai điều kiện trên ta chọn độ sâu công tác có lợi nhất của trạm thuỷ
điện là hct = hcttb = 27 m
Khi đó MNC của trạm thuỷ điện là : MNC = MNDBT hct = 210 27 = 183 m
Dung tích chết của trạm thuỷ điện là : V c = 575,7.106 (m3)
Dung tích hữu ích của hồ chứa là :
Vhi = VMNDBT VMNC = 1621,5.106 575,7.106 = 1045,8.106m3
3. Xác định công suất bảo đảm Nbđ.
.3.1. Khái niệm:
Công suất bảo đảm (Nbđ) là công suất bình quân tính theo khả năng dòng nớc trong thời kỳ nớc kiệt tơng ứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ.
Công suất bảo đảm là một thông số cơ bản của TTĐ nói lên khả năng đáp
ứng nhu cầu dùng điện của các hộ dùng trong mùa kiệt nớc, khả năng phủ đỉnh
21


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

biểu đồ phụ tải và cân bằng công suất trong hệ thống điện nếu trạm thuỷ điện làm
việc trong hệ thống , đáp ứng nhu cầu dùng điện của khu vực trong mùa kiệt khi
trạm làm việc độc lập.
Công suất bảo đảm của TTĐ quyết định tới nhiều yếu tố của trạm nh : công
suất lắp máy, phơng thức và kích thớc nhà máy, vốn đầu t vào công trình và quyết

định công suất thay thế cho trạm nhiệt điện .
Công suât bảo đảm phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh : lu lợng thiên nhiên trên
đoạn sông cần khai thác , mức bảo đảm tính toán đợc chọn ứng với cấp thiết kế
công trình, và khả năng đáp ứng điện năng cho các hộ dùng trong hệ thống hay
độc lập và các hộ dùng điện là quan trọng hay không quan trọng .
Để xác định Nbđ trớc hết ta phải xem xét đến hình thức điều tiết của hồ
.Theo năm thuỷ văn thì một năm đợc phân làm hai mùa rõ rệt mùa kiệt và mùa
lũ ,trong mùa lũ tổng lợng nớc chiếm từ (70-:-80)% tổng lợng nớc cả năm còn lại
là các tháng mùa kiệt nhng nhu cầu dùng nớc cũng nh dùng điện trong mùa kiệt
lại lớn hơn trong mùa lũ .Do vậy để nâng cao hiệu quả của việc sử dụng nguồn nớc thì chúng ta phải phân phối điều tiết lại lu lợng thiên nhiên cho phù hợp với nhu
cầu dùng nớc bằng cách chúng ta xây dựng hồ chứa để trữ nớc thừa của mùa lũ
và cấp nớc đó để phát điện hay chống hạn cho hạ lu trong mùa kiệt . Đặc trng
Vhi
cho khả năng điều tiết của hồ chứa là hệ số gọi là hệ số điều tiết. =
Wbq
Từ công thức trên ta nhận thấy rằng hệ số phụ thuộc vào:dung tích hữu
ích của hồ chứa, lu lợng thiên nhiên
Vhi - Dung tích hữu ích của hồ chứa Vhi = 1045,8.106 (m3)
Wbq - Tổng lợng dòng chảy chuẩn năm Wbq = Qo.31,5.106m3
Qo :Lu lợng dòng chảy chuẩn năm Qo = 342,592 m3/s
=

Vhi
1045,8
=
= 0,097
W0 342,592.31,5

Vậy hồ điều tiết năm.
Các phơng pháp xác định công suất bảo đảm Nbđ

Hiện nay công suất bảo đảm đợc xác định theo các phơng pháp khác nhau
nh :
22


đồ án tốt nghiệp
sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

1)Xác định công suất bảo đảm theo năm kiệt thiết kế
2)Xác định công suất bảo đảm theo ba năm điển hình
3)Xác định công suât bảo đảm theo công suất bình quân mùa kiệt của liệt năm
thuỷ văn
Mỗi phơng án đều có những u điểm và nhợc điểm khác nhau nhng do thời
gian làm đồ án có hạn và việc thu thập tài liệu thuỷ văn dòng chảy không đầy đủ
nên em chỉ tính Nbđ theo hai phơng pháp (1và 2)
Nbđ đợc xác định trên cơ sở xây dựng đờng tần suất công suất theo các phơng pháp khác nhau rồi từ mức bảo đảm tính toán ta tìm ra đợc công suất bảo
đảm của mỗi phơng án , sau đó tiến hành so sánh , phân tích và lựa chọn phơng
án thích hợp làm công suất bảo đảm cho trạm thuỷ điện
3.2. Xác định Nbđ theo năm kiệt thiết kế
Từ tài liệu ba năm điển hình , ứng với mùa kiệt của năm kiệt thiết kế và với
độ sâu công tác đã xác định ,thì công suất bảo đảm của trạm thuỷ điện đợc xác
định là công suất trung bình mùa kiệt của năm kiệt thiết kế.
Bởi trong những năm nhiều nớc hơn năm thiết kế thì khả năng phát điện
cũng nh chế độ làm việc của trạm thuỷ điện luôn đảm bảo và chỉ những năm ít nớc hơn năm kiệt thiết kế thì trạm thuỷ điện mới không đủ lu lợng để phát điện với
công suất bảo đảm
Lấy công suất bảo đảm Nbđ = Nmktb của năm kiệt thiết kế ứng với hcto
N mk = k.Q TĐ mk .H mk
n

Q TĐmk =
H mk =

Q
t =1

n

tnt

+

Vhi
Q th Q bh
n.2,62.10 6

MND + MNC
Z hl (Q TDmk )
2

Phơng pháp này xuất phát từ giả thiết đờng tần suất công suất trùng đờng tần
suất lợng nớc.
Kết quả tính toán đợc thực hiện trên máy tính và ghi ở (bảng 1) ứng với độ
sâu công tác có lợi nhất hcto = 27 m =>Nbđ = 91.95 MW
3.3. Xác định Nbđ theo ba năm điển hình
23


đồ án tốt nghiệp

sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Ba năm điển hình là ba năm đại diện cho liệt năm thuỷ văn quan trắc bao gồm
năm nhiều nớc(P = 10%) , năm trung bình nớc (P=50%) và năm kiệt nớc (P =
90%) . Là ba năm quan trọng để xác định các các thông số của TTĐ mà quan trọng
nhất tìm ra công suất bảo đảm của TTĐ Nbđ
Từ tài liệu thuỷ văn của ba năm điển hình tiến hành tính toán lập bảng tính công
suất cho các tháng của ba năm , sau đó sắp xếp công suất của các tháng theo
chiều giảm dần và vẽ đờng tần suất công suất và xác định Nbđ ứng với tần suất
thiết kế
Kết quả tính toán đợc thực hiện trên máy tính và ghi ở các bảng tính toáng điều
tiết ba năm điển hình , bảng gồm 21 cột và các cột đợc tính toán nh sau
Cột 1: các tháng của mỗi năm đợc sắp xếp theo năm thuỷ văn
Cột 2: lu lợng thiên nhiên của các tháng mùa lũ và mùa kiệt
Cột 3: lu lợng phát điện từng tháng của trạm thuỷ điện cha kể tổn thất do thấm
và bốc hơi
Từ tháng 6-10 là các tháng mùa lũ , từ tháng 11-5 là các tháng mùa kiệt
1) lu lợng phát điện các tháng mùa lũ đợc xác định nh sau
Trong mùa lũ lu lợng thiên nhiên đến nhiều không dùng để phát điện hết mà
một phần lu lợng đợc dùng để phát điện một phần đợc trữ vào hồ để điều tiết cho
các tháng mùa kiệt , đầu mùa lũ mực nớc trong hồ là MNC đến cuối mùa lũ mực nớc
trong hồ ứng với MNDBT
Khi đó lu lợng phát điện của trạm thuỷ điện đợc xác định bởi công thức
Q ml = Q mltn

V hi
mt

tb

Trong đó Q ml : lu lợng trung bình các tháng mùa lũ
m: số tháng mùa lũ (5 tháng )
Nếu trong mùa lũ lu lợng phát điện trung bình lớn hơn lu lợng thiên nhiên của
tháng nào đó thì lu lợng thiên nhiên tháng đó đợc dùng để phát điện hoàn toàn
mà không phải điều tiết và lu lợng phát điện trung bình mùa lũ đợc xác định lại nh
sau:
m 1

Q ml =

Q

i
ml

1

m 1



24

V hi
(m 1)t


đồ án tốt nghiệp

sơ bộ TTĐ Nậm Cát

Thiết kế

Và cứ nh vậy cho tới khi nào lu lợng thiên nhiên lớn hơn lu lợng phát điện
mùa lũ thì dừng
2) trong mùa kiệt lu lợng thiên nhiên ít không đủ khả năng phát với công
suất bảo đảm nên phải cấp nớc từ hồ chứa cho trạm nên dung tích hồ giảm , đầu
mùa kiệt mực nớc hồ là MNDBT cuối mùa kiệt mực nớc hồ là MNC
Lu lợng phát điện của các tháng mùa kiệt đợc xác định nh sau
Q mk = Q mktn +

V hi
n.t

tb

Q mk : lu lợng trung bình mùa kiệt

n: số tháng mùa kiệt ( 7 tháng mùa kiệt )
Nếu trong mùa kiệt lu lợng thiên nhiên của tháng nào đó lớn hơn lu lợng phát
điện trung bình mùa kiệt thì tháng đó không phải cấp nớc từ hồ mà đợc dùng để
phát điện hoàn toàn và khi đó lu lợng phát điện trung bình mùa kiệt đợc xác định
nh sau
n 1

Q mk =

Q

mk

1

n 1

+

V hi
(n. 1)t

Và cứ nh vậy cho đến khi nào lu lợng phát điện mùa kiệt lớn hơn lu lợng thiên
nhiên thì lu lợng đó đợc gọi là lu lợng phát điện trung bình mùa kiệt
Cột 4: lu lợng trữ vào hồ của các tháng mùa lũ : Q(+)
t
Q(+) = Qtniml - Q ml
Cột 5: lu lợng cấp cho các tháng mùa kiệt : Q()
td
Q() = Q ml - Qtnjmk
Tổng lu lợng cấp và trữ Q(+) = Q()
Cột 6:Dung tích trữ vào hồ ứng với từng tháng thứ i của mùa lũ
V (+) = Q(+).t

Cột 7:Dung tích cấp cho các tháng thứ j của kiệt lũ
V () = Q().t

Tổng lợng trữ và cấp của hai mùa luôn bằng nhau và bằng dung tích
hữu ích
25