ĐỒ án môn học THIẾT kế THỦY điện đề số 51

Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

TÀI LIỆU CƠ BẢN VÀ YÊU CẦU
I- TÀI LIỆU THIẾT KẾ:
- Với MNDBT = 202m
1) Tài liệu dòng chảy 3 năm điển hình: (Q m3/s)
P% VI
80
90
50 248.6
10 373.4

VII VIII IX
262
471 532
373.8 648.4 610.7

X
XI
XII
I
II
331
219
174
104
86

389.3 235.3 177.8 113.6 105.1

235.2

493.2 435.3 246.3 172.3 132.8 114.7 122.6

727

684.7

III
73
84.6

IV
72
82

V
71
141.2
292.8

2) Các đặc trưng hồ chứa:
Z (m)
F (km2)
V (106 m3)

455.0 465.0 475.0 485.0 495.0 505.0 515.0 525.0 535.0
0.0 2.6 8.0 14.4 20.2 30.3 64.5 125.7 186.9

0.0

12.2 66.3 179.0 349.0 599.0 1037 2003 2969

3) Quan hệ đặc tính hạ lưu: Q ~ Zhl
303.
304.9 305.0 305.8 306.0 306.5 307.0 308.0 309.0 310.0
9
Q (m3/s) 41.5 63.3 101.0 135.0 200.0 250.0 300.0 410.0 560.0 755.0 1040
Zhl (m) 302.9

4) Tài liệu bốc hơi:
Tháng I
II III IV
V
VI
Z
38.2 24.4 32.2 48.6 81.0 127.0
(mm)
5) Tài liệu về bồi lắng lòng hồ:

VII
131.0

VIII IX

X

3. Thiết kế sơ bộ nhà máy thủy điện (3 mặt cắt, tỷ lệ 1/100 hoặc 1/50).

PHẦN I: TÍNH TOÁN THỦY NĂNG
1. Mục đích tính toán thuỷ năng:
-1-

XII

96.5 55.0 55.6 45.5 42.3

- Độ đục: p = 90g/m3 (hàm lượng bùn cát)
- Trọng lượng riêng bùn cát: γ = 1,5 tấn/m3
II- NỘI DUNG YÊU CẦU:
A. Tính toán thủy năng:
1. Xác đònh các đặc trưng cơ bản hồ chứa: MNDBT, MNC, Vi, h ct.
2. Tính toán điều tiết xác đònh công suất bảo đảm của TTĐ.
3. Xác đònh công suất lắp máy và điện lượng trung bình năm.
4. Xác đònh các cột nước đặc trưng: Hmax, Hmin, Htb, Htt.
B. Lựa chọn thiết bò cho TTĐ:
1. Chọn nhãn hiệu và xác đònh các kích thước cơ bản của tua bin.
2. Chọn và xác đònh kích thước buồng xoắn, ống hút.
3. Chọn và xác đònh kích thước máy phát điện.
C. Nhà máy thủy điện:
1. Xác đònh hình thức công trình.
2. Xác đònh các cao trình và các kích thước cơ bản của nhà máy.

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

XI


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

Thuỷ năng là năng lượng tiềm tàng trong nước. Trong đó năng lượng các dòng
sông là nguồn năng lượng rất lớn và khai thác dễ dàng. Năng lượng tiềm tàng trong suối
thể hiện ở sức tải cát và các vật trôi khác, ở sức bào mòn và sói lở bờ sông và lòng
sông, ở công sản ra để vận chuyển khối nước. Chính vì vậy mà ngành thuỷ năng ra đời
nhằm nghiên cứu khai thác sử dụng các nguồn năng lượng của dòng chảy thiên nhiên.
Tíanh toán thuỷ năng là từ tài liệu tính toán thuỷ văn, khí tượng thuỷ văn, đòa hình
đòa mạo khu vực xây dựng công trình, tình hình đòa chất, đòa chất thuỷ văn, các đặc trưng
lòng hồ, tính toán để chọn ra các thông số cơ bản của hồ chứa và trạm thuỷ điện:
Hồ chứa gồm các thông số:
Mựcnước dang bình thường (MNDBT)
Mực nước chết (MNC)
Dung tích hữu ích (Vhi)
Độ sâu công tác có lợi
Các thông số của TTĐ:
Công suất bảo đảm (Nbđ)
Công suất lắp máy (Nlm)
Điện lượng bình quân nhiều năm (Enn)
Số giờ lợi dụng công suất lắp máy (h)
Các cột nước đặc trựng của TTĐ:
Cột nước lớn nhất (Hmax)
Cột nước bình quân (Hbq)
Cột nước tính toán (Htt)
Cột nước nhỏ nhất (Hmin)
Các thông số trưên là cơ sở cho việc lựa chọn thiết bò cho nhà máy thuỷ điện và
xác đònh kích thước nhà máy, công trình thuỷ công và các vấn đề liên quan.
2. Chọn biện pháp khai thác thuỷ năng:
Thông thường để khai thác thuỷ năng người ta thường dùng 2 biện pháp cơ bản:

Tập trung cột nước hoặc tập trung và điều tiết năng lượng.
Để tập trung cột nước thườn dùng các phương thức như đập để tạo cột nước, dùng
đường dẫn để tạo cột nước, hoặc hỗn hợp cả đập và đường dẫn để tạo cột nước.
Dựa vào điều kiện đòa chất, đòa hình đã cho tại vò trí tuyến đập ta thấy để thuận
lợi cho việc xây dựng đập và khai thác năng lượng là phương thức lợi dụng tổng hợp.
I- XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN HỒ CHỨA
1-1. Mức bảo đảm tính toán ( Tần suất thiết kế P %TK).
Tình hình làm việc của TTĐ phụ thuộc rất nhiều vào Q thiên nhiên, gặp những năm
nhiều nước thì TTĐ hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu của phụ tải; gặp những năm ít nước
thì TTĐ sẽ không đáp ứng được nhu cầu của phụ tải.
Do vậy để đánh giá mức độ cung cấp điện an toàn cho hệ thống người ta dùng
thông số gọi là "Mức bảo đảm tính toán".
* Mức bảo đảm tính toán hay còn gọi là tần suất thiết kế: là tỷ số giữa thời gian
làm việc an toàn của TTĐ so với tổng thời gian làm việc của TTĐ trong giai đoạn vận
hành.
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-2-


Đồ án môn học: Thủy Điện
Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện
Thời gian làm việc an toàn của TTĐ
P% =
× 100%
Tổng thời gian làm việc của TTĐ

(tức là trong suốt thời gian làm việc, TTĐ sẽ bảo đảm đáp ứng được nhu cầu của
phụ tải trong P% tổng thời gian, còn (100%-P%) thời gian không đáp ứng được nhu cầu
của phụ tải do tình hình thủy văn bất lợi.)

* Mức bảo đảm tính toán được chọn trong các Qui phạm dựa trên các nguyên tắc
sau:
* Nếu TTĐ có tỷ trọng lớn (

N lm
HT ) thì chọn Ptk% lớn.
Pmax

* Nếu TTĐ phục vụ cho các hộ dùng điện quan trọng thì Ptk% chọn lớn.
* Nếu TTĐ có hồ chứa để điều tiết Q dài hạn thì chọn Ptk% lớn.
* Nếu TTĐ chỉ có nhiệm vụ kết hợp thì Ptk% theo nghành dùng nước chính.
Trong phạm vi đồ án môn học thì Mức bảo đảm tính toán hay Tần suất thiết kế
theo tài liệu đã cho là Ptk% = 90
1-2. Các năm thủy văn đặc trưng.
Các năm thủy văn đặc trưng dùng để tính toán xác đònh các thông số của TTĐ.
Các năm tính toán thường dùng bao gồm:
* Năm thiết kế: là năm có tần suất về lưu lượng bằng tần suất thiết kế của TTĐ,
dùng để xác đònh công suất bảo đảm của TTĐ, theo đề bài cho ta có năm thiết kế P% =
PtkTTĐ% = 90.
* Năm trung bình nước: dùng để xác đònh điện lượng bình quân nhiều năm P% =
50 (đã cho trong tài liệu).
* Năm nhiều nước: dùng để xem xét tình hình lợi dụng năng lượng dòng nước
trong điều kiện lượng nước dồi dào và xem xét chế độ làm việc của TTĐ trong điều
kiện có thể P% = (100%- PtkTTĐ%) = 10 (đã cho trong tài liệu).
1-3. Xác đònh MNDBT.
Mực nước dâng bình thường là một thông số chủ chốt của công trình thuỷ điện. Đây là mực
nước cao nhất của hồ chứa trong điều kiện thuỷ văn và chế độ làm việc bình thường của TTĐ.
* Các ảnh hưởng đối với MNDBT:
MNDBT có ảnh hưởng quyết đònh đến dung tích hồ chứa, cột nước, công suất đảm
bảo và điện lượng hàng năm của TTĐ. Vì vậy việc chọn MNDBT phải được tiến hành

xem xét, phân tích kỹ các yếu tố ảnh hưởng để đảm bảo được tính khả thi của công
trình.
- MNDBT càng cao thì dung tích phòng lũ tăng, khả năng cắt lũ lớn giảm được biện
pháp phòng lũ ở hạ du, đồng thời khả năng phát điện và cung cấp nước cho các nghành
dùng nước càng lớn. Tuy nhiên quy mô công trình cũng càng lớn, chi phí tăng, mặt khác
vùng ngập lụt cũng lớn do đó thiệt hại phải đền bù càng nhiều.
- Do điều kiện đòa hình cũng không thể tăng cao MNDBT vì như vậy chiều dài và
chiều cao đập sẽ tăng việc xử lý nền móng càng phức tạp, đồng thời khối lượng các đập
phụ sẽ nhiều làm tăng vốn đầu tư cho công trình. Mặt khác trong trường hợp điều kiện
đòa hình thuận lợi, cũng không thể nâng MNDBT quá cao vì còn ảnh hưởng rất lớn của
điều kiện đòa chất, về sức chòu tải của nền, móng hoặc điều kiện về thấm mất nước...
không cho phép xây dựng đập quá cao.
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-3-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

- Ở một số vùng mà lượng bốc hơi lớn thì khi MNDBT càng cao, mặt hồ càng rộng,
lượng nước bốc hơi càng lớn do đó tác dụng tăng lưu lượng mùa kiệt bò hạn chế rất lớn.
* Phương pháp chọn MNDBT:
Như đã phân tích nên việc chọn MNDBT phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế và phân
tích các yếu tố ảnh hưởng khác, do đó phải tính toán cho nhiều phương án MNDBT để
lựa chọn phương án tối ưu nhất.
Phướng pháp chọn MNDBT: đònh ra nhiều phương án MNDBT sau đó tiến hành tính
toán thuỷ năng, xác đònh được thông số từng phương án, sau đó thiết kế sơ bộ và tính
được hiệu quả kinh tế cho từng phương án, phương án nào cho hiệu quả kinh tế cao và

đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đối với công trình ta chọn phương án đó để thiết kế chính
thức.
Trong phạm vi đồ án theo đề bài cho trước MNDBT đã chọn là: 202m
1-4. Xác đònh độ sâu công tác hCT
a) Độâ sâu công tác theo điều kiện làm việc của TuaBin (hct TB)
1
tb
h CT
= H max
3

Trong đó:

Hmax = MNDBT – Zhl (ứng với Qmin)
Qmin: lưu lượng nhỏ nhất tháng ứng với năm ít nước tần suất P=90%
tháng IV có Q =Qmin=57,2m3/s.
Với Qmin = 57,2 m3/s nội suy từ (Bảng 3) ta được Zhl = 181m
Vậy

tb
h CT
=

1
1
H max = (522,5 − 304,75) = 72,58m
3
3

+ Điều kiện về bồi lắng bùn cát: MNC theo điều kiện bùn cát phải đảm bảo sao

cho phần dung tích chết phải đủ để chứa được lượng bùn cát lắng đọng trong suốt quá
trình làm việc cuả hồ chứa.
- Lượng bùn cát lắng đọng được xác đònh theo công thức sau:
Vbc =

Kρ WT
γ bc

Trong đó: K: hệ số lắng đọng K = 0,8
ρ: hàm lượng bùn cát (độ đục) ρ = 90 g/m3 = 0,0001 Tấn/m3 (theo đề bài cho)
T: tuổi thọ của công trình được xác đònh theo quy phạm, phụ thuộc vào
cấp công trình T = 50 năm
γbc = 1,5 Tấn/m3 : trọng lượng riêng bùn cát (đề bài cho)
12

W =

∑Q
i =1

i(50%)

12

× (2,62.10 6 .12) = 8411.10 6 m 3

: tổng lượng nước trung bình nhiều

năm ⇒ Vbc = 20,19.10 m3 ⇒ nội suy quan hệ V ~ ZTL (Bảng 2) được Zbc = 466,48 m
- Mặt khác ta có MNCbc = (h1+h2+D+ Zbc)

Trong đó: : h1: khoảng cách từ MNC đến mép trên của cửa lấy nước để đảm bảo
điều kiện không tạo ra vùng xoáy trước cửa lấy nước và không cho không khí lọt vào
đường ống: Sơ bộ chọn h1 = 1,0 m
h2: khoảng cách từ Zbc đến mép dưới cửa lấy nước để bùn cát không
lọt vào đường ống; sơ bộ chọn h2 = 1,0 m
6

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-4-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

D: chiều cao cửa lấy nước D=(6-:-10)m, sơ bộ chọn D=10m
Với Qmax = (3-5) Qmktb; chọn Qmax = 4. Qmktb = 4x114,14 = 456,56 m3/s
VCLN = (0,8 – 1,2)m/s; chọn VCLN = 1,0 m/s
⇒
D = 24,11 m
bc
⇒ MNC = 1+1+10+466,48 = 492,59 m
Vậy hCTbc = MNDBT – MNCbc = 522,5 – 492,59 = 29,91 m
* Qua kết quả tính toán như trên ta có: hCTcf = min(hCTbc; hCTtb) = 29,91m
- Xác đònh hCT theo tiêu chuẩn điện lượng mùa kiệt:
+ Phương pháp xác đònh: tiến hành giả thiết các giá trò h CT từ 0 đến hCTcf, ứng với
mỗi hCT giả thiết ta tìm được một giá trò E mk, với hCT nào cho ta Emkmax thì đó chính là hCT
có lợi nhất được chọn để thiết kế.
+ Tiến hành tính toán bằng cách lập bảng, ta có kết quả tính toán như bảng sau:

Trong đó:
Cột 1: giả thiết hCT = (0 –29,91)m
Cột 2: xác đònh MNC = MNDBT - hCT
Cột 3: từ MNC nội suy theo (Bảng 2) xác đònh được Vc (106 m3)
Cột 4: xác đònh dung tích hữu ích Vhi = Vhồ - Vc
Cột 5: dung tích bình quân Vbq = Vc + 0,5 Vhi (106 m3)
Cột 6: cao trình MNTL bình quân; từ Vbq nội suy (Bảng 2) được Z tl (m)
Cột 7: diện tích mặt thoáng bình quân; từ Z tl nội suy (Bảng 2) được Fbq
Cột 8: lưu lượng bốc hơi ứng với từng diện tích mặt thoáng Q bh được xác đònh theo
công thức sau:
n mk

∑Z
i =1

bhi

Q bh =

Z

mk
bh

n mk

. Fbq
6

2,62.10 .n mk

với Z mk
bh =

∑Z
i =1

bhi

; nmk = 7 tháng

n mk

: tổng các số liệu đã cho ở (bảng 4), từ tháng XI đến tháng V

Cột 9: lưu lượng thấm Q th =

α . Vbq
2,62.10 6.n mk

(m3/s); α = 1% = 0,01

Cột 10: lưu lượng thuỷ điện được xác đònh:
n mk

Q TD =

∑Q
i =1

mk
i (90%)

n mk

+

Vhi
(m3/s)
−
Q
−
Q
bh
th
2,62.10 6.n mk

Cột 11: cao trình MNHL; từ QTĐ nội suy theo (Bảng 3) ta được Zhl (m)
Cột 12: cột nước TTĐ H = Z tl - Zhl (m)
Cột 13: công suất đảm bảo mùa kiệt của năm tính toán
Nmk = (9,81. η. QTĐ.H)/1000 (MW); η = 0,9
Cột 14: điện lượng mùa kiệt của năm tính toán Emk= Nmk.720.nmk (MWh).
Từ kết quả tính toán ở trên chọn độ sâu công tác có lợi nhất để thiết kế là: hCT = 29,91 m
II- TÍNH TOÁN ĐIỀU TIẾT XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT BẢO ĐẢM CỦA TTĐ
2-1. Công suất bảo đảm của TTĐ (Nbđ).
Công suất bảo đảm của TTĐ là công suất bình quân tính theo khả năng của dòng
nước trong thời kỳ nước kiệt tương ứng với mức bảo đảm tính toán.
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-5-

Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

Công suất bảo đảm là một thông số cơ bản của TTĐ bởi vì khả năng phủ phụ tải
đỉnh của TTĐ lớn hay nhỏ chủ yếu là do công suất bảo đảm quyết đònh.
2-2. Xác đònh công suất bảo đảm của TTĐ (Nbđ).
a) Xác đònh hình thức điều tiết của hồ:
V

hi
Xét hệ số dung tích hồ β = W
o
6
3
Vhi = 1453.10 m ; Wo = 8411. 106 m3 → b = 0,17 < 0,3
Vậy hình thức điều tiết của hồ là điều tiết năm.
b) Các phương pháp xác đònh công suất bảo đảm:
Với TTĐ điều tiết năm việc xác đònh Nbđ gồm các phương pháp sau:
* Phương pháp xác đònh Nbđ theo năm nước kiệt thiết kế:
mk

N bd = N mk(P% tk) = 9,81. η . Q ( P% tk) . H

Phương pháp này tính toán ít, đơn giản nhưng độ chính xác không cao phụ thuộc
vào chủ quan của người chọn năm nước kiệt thiết kế.
* Phương pháp xác đònh Nbđ theo đường tần suất công suất trung bình mùa kiệt:
- Nội dung: tiến hành tính toán công suất cho từng mùa kiệt của namê thuỷ văn thứ I,

sau đó vẽ đường tần suất công suất, ứng với tần suất bằng tần suất thiết kế tra được Nbđ.
Phương pháp này tuy khối lượng tính toán có lớn hơn so với phương pháp trên,
nhưng tránh được tác động chủ quan của việc chọn năm thiết kế nên kết quả tính toán
đáng tin cậy hơn rất nhiều.
* Phương pháp xác đònh Nbđ theo đường tần suất công suất bình quân tháng của 3
năm thuỷ văn điển hình:
Đây là phương pháp được sử dụng khi tài liệu thuỷ văn không đầy đủ; trong phạm
vi đồ án do tài liệu thuỷ văn không đầy đủ nên chọn phương pháp này để tính toán.
- Nội dung: tính toán điều tiết để xác đònh công suất bình quân tháng theo 3 năm thuỷ
văn điển hình (p = 90%; 50%; 10%), sau đó vẽ đường tần suất công suất với 36 giá trò tính
được ở trên; ứng với P = 90% tra trên đường tần suất công suất ta xác đònh được Nbđ.
- Các bước tính toán như sau:
+ Lập 3 bảng tính toán điều tiết để xác đònh công suất bình quân từng tháng của 3
năm thuỷ văn điển hình với nguyên tắc “tích nước vào mùa lũ để cấp nước vào mùa
kiệt”,cụ thể tính toán từng cột của bảng như sau:
Cột 1: các tháng của năm thuỷ văn tính toán (theo thứ tự năm thuỷ văn)
Cột 2: lưu lượng thiên nhiên ứng với các tháng của năm thuỷ văn tính toán (số liệu
cho ở Bảng 2)
Cột 3: tính toán Qđt theo nguyên tắc trên
n ml

Đối với mùa lũ: tính theo công thức Q ml =
đt

∑Q
i =1

n ml

tn

i

−

Vhi
(m3/s);
2,62.106.n ml
ml

Nếu tháng nào có Qtn < Qđt thì lấy Qđt = Qtn, sau đó tính lại Q đt theo công thức
trên nhưng chỉ cộng cho những tháng có Qtn > Qđt. Tính cho đến khi nào các tháng mùa
tt
lũ đều có Qtn > Qđt khi đó chính là Q đt .

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-6-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện
n mk

Đối với mùa kiệt: tính theo công thức Q mk =
đt

∑Q
i =1

n mk

tn
i

+

Vhi
(m3/s);
2,62.106.n mk
mk

Nếu tháng nào có Qtn > Qđt thì lấy Qđt = Qtn, sau đó tính lại Q đt theo công thức
trên nhưng chỉ cộng cho những tháng có Qtn < Qđt. Tính cho đến khi nào các tháng mùa
tt
kiệt đều có Qtn < Qđt khi đó chính là Q đt .
Cột 4,5:
∆V+,- = (cột 2 – cột 3).2,62 (106 m3)
Cột 6: dung tích đầu tháng (tháng đầu tiên mùa lũ (tháng 6) = dung tích chết Vđ = Vchết )
Cột 7: dung tích cuối tháng Vc = Vđ + ∆V+,-; sau đó Vđ của tháng sau = Vc của tháng trước
Cột 8: dung tích bình quân Vbq =

Vđ + Vc
(106 m3)
2

Cột 9: với Vbq nội suy theo (Bảng 2) được Ztl (m)
Cột 10: với Ztl nội suy theo (Bảng 2) được F (106 m2)
Cột 11: lượng bốc hơi hàng tháng (số liệu ở Bảng 4)
Z .F

bh
Cột 12: lưu lượng bốc hơi hàng tháng Q bh = 2,62.106 (m3/s)

Cột 13: lưu lượng thấm hàng tháng Q th =

α . Vbq
6

2,62.10

(m3/s); α = 1% = 0,01

Cột 14: lưu lượng tổn thất Qtt = Qbh + Qth (m3/s)
Cột 15: lưu lượng thuỷ điện QTĐ = Qđt - Qtt
Cột 16: với QTĐ nội suy theo (Bảng 3) được Zhl (m)
Cột 17: cột nước TTĐ H = Ztl - Zhl (m)
Cột 18: công suất từng tháng của TTĐ
Nt = (9,81. η. QTĐ.H)/1000 (MW); η = 0,9
Cột 19: điện lượng từng tháng của TTĐ Et = Nt.720 (MWh)
Cột 20: = Nt . Ht
Ta có kết quả tính toán theo các bảng sau:
+ Vẽ đường tần suất công suất theo kết quả bảng sau:
TT
Nt (MW)
P%
1
843.4
2.70
2

832.4
5.41
3
810.4
8.11
4
792.2
10.81
5
685.3
13.51
6
677.3
16.22
7
648.4
18.92
8
609.0
21.62
9
576.2
24.32
10
499.8
27.03
11
493.7
29.73
12

493.7
32.43
13
486.6
35.14
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-7-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

14
481.5
37.84
15
480.6
40.54
16
470.1
43.24
17
460.4
45.95
18
456.6
48.65
19

433.9
51.35
20
406.2
54.05
21
403.0
56.76
22
438.6
59.46
23
386.5
62.16
24
385.4
64.86
25
384.1
67.57
26
381.4
70.27
27
375.0
72.97
28
370.6
75.68
29

357.4
78.38
30
342.3
81.08
31
341.8
83.78
32
340.8
86.49
33
338.1
89.19
34
331.4
91.89
35
321.0
94.59
36
129.7
97.30
Trong đó: Nt: kết quả tính toán điều tiết công suất từng tháng (các bảng trên)
P% =

n
.100 ; n: số thứ tự; m: số tháng tính toán m = 36
m +1

+ Ứng với P = 90% tra trên đường tần suất công suất ta được
Nbđ = 336,1 (MW)
* Vậy công suất bảo đảm của TTĐ là: Nbđ = 336,1 (MW)

III- XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT LẮP MÁY VÀ ĐIỆN LƯNG TRUNG BÌNH NĂM

3-1. Công suất lắp máy của TTĐ (Nlm).
Công suất lắp máy của TTĐ bằng tổng công suất đònh mức của các máy phát lắp
mf
N lm = ∑ N đm
trên TTĐ
Để lựa chọn công suất lắp máy của TTĐ thì việc xác đònh chính xác phạm vi
vùng cung cấp điện và chế độ làm việc của trạm là hết sức quan trọng.
3-2. Cách xác đònh công suất lắp máy của TTĐ (Nlm).
Công suất lắp máy của TTĐ thường bao gồm: công suất công tác lớn nhất (N ct
max
), công suất dự trữ các loại (Ndt ) và công suất trùng (Ntr) nếu có.
Nlm = Nct max+ Ndt + Ntr (nếu có)
Trong đó:
- Nct max: là công suất đảm bảo an toàn phụ tải năm và được xác đònh dựa vào biểu đồ
phụ tải ngày đêm, biểu đồ phụ tải năm và từ điều kiện cân bằng công suất của hệ thống.
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-8-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

- Ndt: công suất dự trữ các loại của TTĐ : Ndt = Nđp + Nđc + Nđsc
* Nđp : công suất dự trữ phụ tải nhằm đáp ứng nhu cầu dùng điện thay đổi
đột ngột trong thời gian ngắn; được xác đònh theo công thức sau:
N đp =

max
N CT
HT
× N đp
HT
Pmax

HT
Pmax
: phụ tải lớn nhất của hệ thống
HT
N đp
: công suất dự trữ phụ tải của cả hệ thống

* Nđc : công suất dự trữ sự cố là phần công suất lắp thêm để đảm bảo phụ
tải làm việc bình thường khi sự cố xảy ra
N đc =

max
N CT
HT
× N đc
HT
Pmax

HT
N đc
: công suất dự trữ sự cố của cả hệ thống

* Nđsc : công suất dự trữ sửa chữa là phần công suất thay thế các tổ máy
đưa vào sửa chữa đònh kỳ; được xác đònh dựa vào việc bố trí các tổ máy mang đi sửa
chữa đònh kỳ và biểu đồ phụ tải năm.
- Ntr: công suất trùng là phần công suất lắp thêm để tận dụng lượng nước thừa vào
mùa nhiều nước. Công suất trùng không thể thay thế được công suất lắp máy của Trạm
nhiệt điện vì nó làm việc trong mùa nhiều nước nhưng điện năng của nó phát ra có thể
thay thế điện năng của Trạm nhiệt điện trong mùa nhiều nước do đó giảm chi phí nhiên
liệu cho hệ thống điện. Việc xác đònh Ntr còn phụ thuộc vào số giờ lợi dụng công suất
trùng hợp lý.
Trong phạm vi đồ án do không có biểu đồ phụ tải nên công suất lắp máy được xác
đònh như sau:
Nlm = (3 – 5)Nbđ; chọn Nlm = 3Nbđ
* Vậy công suất lắp máy của TTĐ là: Nlm = 1008,3 (MW)
3-3. Xác đònh điện lượng trung bình năm của TTĐ ( E nn ).
* Các phương pháp xác đònh:
- Phương pháp xác đònh điện lượng bình quân nhiều năm theo đường tần suất công
suất bình quân thời đoạn
- Phương pháp xác đònh điện lượng bình quân nhiều năm theo năm trung bình
nước (năm có tần suất lưu lượng P = 50%)
- Phương pháp xác đònh điện lượng bình quân nhiều năm theo liệt năm thuỷ văn.
- Phương pháp xác đònh điện lượng bình quân nhiều năm theo 3 năm thuỷ văn
điển hình. Trong phạm vi đồ án chọn phương pháp này để xác đònh.
* Xác đònh điện lượng trung bình năm theo 3 năm thuỷ văn điển hình:
- Nội dung phương pháp: tính toán thuỷ năng để xác đònh điện lượng năm cho 3
năm thuỷ văn đại biểu sau đó tính E nn theo công thức sau:
E nn =

E10% + E 50% + E 90%
3

- Cách xác đònh: từ kết quả tính toán ở các bảng trên ta có
E nn = 4130765,6 (MWh)
* Vậy điện lượng trung bình năm của TTĐ là: E nn = 4130765,6 (MWh)
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-9-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

3-4. Xác đònh số giờ lợi dụng công suất lắp máy (h).
Số giờ lợi dụng công suất lắp máy được xác đònh như sau:
h=

E nn 4130765,6
=
= 4096
N lm
1008,3

IV- XÁC ĐỊNH CÁC CỘT NƯỚC ĐẶC TRƯNG CỦA TTĐ
4-1. Xác đònh cột nước lớn nhất Hmax:
Hmax là cột nước lớn nhất trong điều kiện làm việc bình thường của TTĐ; được xác
đònh như sau: Hmax = MNDBT – Zhl (Qmin)

Trong đó Zhl (Qmin): cao trình mực nước hạ lưu ứng với lưu lượng nhỏ nhất chảy qua
TTĐ (QTĐ) về hạ lưu của 3 năm thuỷ văn điển hình. Từ kết quả tính toán các bảng trên ta
được Zhl (Qmin) = 304,12 m
* Vậy Hmax = 522,5-304,12 =218,38m
4-2. Xác đònh cột nước bình quân Hbq:
Hbq là cột nước bình quân xảy ra trong quá trình làm việc bình thường của TTĐ;
được xác đònh như sau:

H bq =

∑ N .H
∑N
i

i

i

Trong đó: Ni: công suất của thời đoạn tính toán thứ i
Hi: cột nước của thời đoạn tính toán thứ I
Từ kết quả tính toán các bảng trên ta được:
H bq = 205,84 m

* Vậy Hbq = 205,84m
4-3. Xác đònh cột nước tính toán Htt:
Htt là cột nước nhỏ nhất mà TTĐ vẫn phát được công suất lắp máy; được xác đònh
theo công thức kinh nghiệm Htt = (0,9 – 0,95) Hbq;
* Vậy chọn Htt = 0,90 x 205,84 = 185,26m
4-4. Xác đònh cột nước nhỏ nhất Hmin:
Hmin là cột nước nhỏ nhất xảy ra trong quá trình làm việc bình thường của TTĐ;

được xác đònh như sau: Hmin = MNC – Zhl (
)
Trong đó Zhl (
): cao trình mực nước hạ lưu tương ứng với lưu lượng xả xuống
hạ lưu là lớn nhất khi thượng lưu là MNC.
Q

Q

MNC
max

MNC
max

- Cách xác đònh Zhl (

Q

MNC
max

Qx
Q
Hx
= max ⇒ Q x = Q max
ta tiến hành
H tt
Hx
H tt

⇒ tra quan hệ Q ~ Zhl tìm được Zhl (Qx) → Ztlx = Zhl

): từ quan hệ

giả thiết các Hx → tính được Qx
(Qx) + Hx. Sau đó tiến hành vẽ quan hệ Q x ~ Ztlx; từ Ztl = MNC tra quan hệ Q x ~ Ztlx tìm
MNC
MNC
được Q xmax ; từ Q xmax tra quan hệ Q ~ Z hl xác đònh được Zhl (
) ⇒ Hmin. Kết quả tính
toán như bảng sau:
Hx
Qx
ZHLx
ZTLx
TT
(m) (m3/s) (m)
(m)
1
100 417,63 307,05 407,05
2
110 438,01 307,19 417,19
Q

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-10-

MNC
max

Đồ án môn học: Thủy Điện

3
4
5
6
7
8
9
10
11

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

120
130
140
150
160
170
180
184,6
195,55

457,49
476,17
494,14
511,48

528,26
544,52
560,30
567,42
584,00

307,32
307,44
307,56
307,68
307,79
307,90
308,00
308,00
308,00

427,32
437,44
447,56
457,68
467,79
477,90
488,00
492,60
503,55

Từ bảng tính ta có ứng với Ztl = MNC = 492,6m → Hx = 184,6m
* Vậy cột nước nhỏ nhất Hmin =184,6m
V- CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TTĐ ( Kết quả tính toán thuỷ năng )
- Mực nước dâng bình thường MNDBT : 522,5 (m)

- Mực nước chết
MNC
: 492,6 (m)
- Dung tích hữu ích
Vhi
: 1453,3.106 (m3)
- Độ sâu công tác
hCT
: 29,91 (m)
- Công suất bảo đảm
Nbđ
:
336,09 (MW)
- Công suất lắp máy
Nlm
: 170 (MW)
- Điện lượng trung bình năm
E nn
: 4130765,6 (MWh)
- Số giờ lợi dụng công suất lắp máy h
:
4096,9 (giờ)
- Cột nước lớn nhất
Hmax
: 76 (m)
- Cột nước bình quân gia quyền Hbq
: 58 (m)
- Cột nước tính toán
Htt
: 185,26 (m)

- Cột nước nhỏ nhất
Hmin
:
40 (m)

-------------------------------

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-11-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

PHẦN II: LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO TTĐ
I- CHỌN NHÃN HIỆU VÀ XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TUA BIN

1-1. Chọn nhãn hiệu tua bin: Với các thông số về cột nước tính toán ở trên; tra ở
hình 8-1, bảng 8-1, bảng 8-2 ta được nhãn hiệu tua bin như sau: PO 75/702
1-2. Xác đònh các thông số cơ bản của tua bin:
a) Xác đònh đường kính tiêu chuẩn của bánh xe công tác (BXCT):
Đường kính BXCT được xác đònh theo công thức sau:
TB
N đm
D1 =
9,81.ηTB .Q'1.H tt . H tt

N

TB
lm
TB
Trong đó: - N đm : Công suất đònh mức của tua bin; N đm = η .z (KW)
mf

Nlm: công suất lắp máy; Nlm = 170.106 (KW)
ηmf : hiệu suất của máy phát; sơ bộ chọn ηmf = 0,96

z: số tổ máy
- ηTB : Hiệu suất của tua bin; sơ bộ chọn ηTB = 0,88
- Htt: Cột nước tính toán; Htt = 185,26 (m)
- Q’ 1: Lưu lượng quy dẫn của tua bin; lấy trên đường dự trữ công suất
5% hoặc trò số QImax cho ở bảng (8-2) giáo trình “Turbin thuỷ lực” của trường Đại học
Thuỷ lợi. Với kiểu turbin TT PO75/702 tra bảng ta có:
Q’1 = QImax = 1140 (l/s) = 1,14 (m3/s).
Sau khi tính được giá trò của đường kính BXCT D 1 ta nên chọn đường kính tiêu chuẩn
của turbin như sau:
- Với kiểu turbin cánh quay chọn đường kính tiêu chuẩn của turbin là D1tc≥D1
- Với kiểu turbin tâm trục chọn đường kính tiêu chuẩn của turbin là D1tc ≤ D1 Tuy
nhiên trong khi chọn vẫn phải ưu tiên các giá trò D1tc gần sát với D1 nhất; D1tc được
chọn theo (bảng 5-5) trên cơ sở tính toán D 1 theo công thức trên; kết quả tính toán với
các phương án về số tổ máy thể hiện ở bảng sau:
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-12-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Số tổ
máy
(z)
2
3
4

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

NđmTB
(KW)

Htt
(m)

η TB

Q'1
(m3/s)

D1 (
m)

D1tc
(m)

175046,9
116697,9
87523,4

185,26
185,26
185,26

0,88
0,88
0,88

0,65
0,65
0,65

3,52
2,87
2,49

3,50
3,00
2,50

b) Xác đònh số vòng quay đồng bộ n (v/phút):
Số vòng quay đồng bộ của turbin được xác đònh theo công thức:
n=

n ,I . H bq
D1

Trong đó:

Hbq- cột nước bình quân; Hbq = 205,84 m
nI' - Số vòng quay quy dẫn của tua bin, trò số n 1' có thể lấy trên
đường ĐTTHC đi qua điểm lớn hơn 1 ÷ 2 v/ph so vơí điểm có hiệu suất cao nhất ( đối
với turbin cánh quay) hoặc cao hơn 2 ÷ 5 v/p (đối với turbin tâm trục). Khi biến đổi n 1' từ
mẫu sang thực thì số vòng quay quy dẫn của turbin n1' lớn hơn mẫu là ∆n1' với ∆n1' =
(3÷5) v/p. Suy ra n1t' = 62 + 3 = 65v/p
Sau khi tính toán được số vòng quay n của turbin ta tiến hành chọn số vòng quay đồng
bộ nđb bằng cách tra bảng (8-4) trang 126 giáo trình ta được số vòng quay đồng bộ của
turbin. Kết quả tính toán cho cả ba phương án tổ máy được thể hiện ở bảng sau:
Số tổ
máy
(z)
2
3
4

Hbq
(m)

n'I
(v/ph)

205,84
205,84
205,84

65
65
65

c) Kiểm tra lại bảng tính toán:
- Tính lại số vòng quay quy dẫn: n 1tt ' =

D1tc
(m)

n
nđb
(v/ph) (v/ph)

3,50 266,45
3,00 310,85
2,50 373,03

250
300
375

n đb .D1tc
H tt

- Tính lưu lượng quy dẫn tại điểm tính toán:

Q1 ' =

N TB
9,81.η TB .D12tc .H tt . H tt

Kết quả tính Q1' và n1tt' được thể hiện ở bảng 4 sau:
Số tổ

máy
(z)
2

NTB
(KW)

Hmin
(m)

Hmax
(m)

Htt
(m)

η TB D1tc nđb
Q'1 n'Imax n'Imin
(m) (v/ph) (m3/s) (v/ph) (v/ph)

175047 184,6 218,4 185,3 0,88 3,5

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-13-

250

0,66 64,40 59,21

Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

3
4

116698 184,6 218,4 185,3 0,88 3,0 300 0,60 66,24 60,90
87523 184,6 218,4 185,3 0,88 2,5 375 0,64 69,00 63,44
Từ các giá trò n1tt' (v/p) và Q1' (m3/s) ở bảng trên tra đường ĐTTHC của turbin
PO75/702 ta thấy chúng nằm trọn trong vùng có hiệu suất cao. Điều này chứng tỏ đường
kính BXCT và số vòng quay của turbin chọn ở trên là hợp lý.
d) Kiểm tra vùng làm việc của turbin:
Để kiểm tra việc chọn các trò số D1 và n có chính xác hay không ta tính các trò số quy
dẫn n1T max' và n1T min' theo công thức:
- Tính số vòng quay thực lớn nhất
n đb .D1tc

n 1 max ' =

-

H min

(v/p)

Tính số vòng quay thực nhỏ nhất
n 1T min ' =

n đb .D1tc
H max

(v/p)

Nếu vùng làm việc này bao lấy vùng hiệu suất cao của đường ĐTTHC thì chứng tỏ D 1
và n là chính xác. Ngược lại, nếu vùng làm việc nói trên cách xa vùng hiệu suất cao của
ĐĐTTHC thì phải chọn lại D1 và n hoặc thay đổi cả hai trò số đó, đôi khi phải chọn lại
đường kính BXCT trong hệ turbin khác.
Kết quả tính n1T max' và n1T min' được ghi ở bảng 4 trên.
Từ kết quả của bảng 4 ta tra lên đường ĐTTHC của turbin P 230 ta thấy chúng nằm
trong vùng có hiệu suất cao. Điều này chứng tỏ các thông số trên là hợp lý.
e) Xác đònh chiều cao hút Hs:
- ĐN: chiều cao hút Hs là khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt nước hạ lưu đến điểm có
áp lực nhỏ nhất. Chiều cao hút Hs được tính theo công thức:
H s = 10 −

Trong đó:

∇
− K.σ.H
900

∇ - cao trình mực nước hạ lưu so với mặt biển
⇒ ∇ = ZHLmin = 304,12m
K – hệ số an toàn K = 1,05
H – cột nước tính toán của TTĐ Htt = 205,84m
σ - hệ số khí thực trên ĐĐTTHC tại điểm tính toán tra trên đường ĐTTHC
của turbin PO 230 (Vì trong đồ án không có tài liệu đường ĐTTHC của tua bin PO230
nên em tạm sử dụng ĐTTHC của tua bin TT170/741 để tính toán )

Bảng 6
Số tổ Zhl(Qmin) Htt
Hs
D1tc
Bo=
Cao trình
∆σ
σM
máy (z) (m)
(m)
(m) (m)
0,2D1tc
lắp máy
2
304,12 185,26 0,08 0,018 -8,49 3,50
0,70
295,98
3
304,12 185,26 0,08 0,018 -8,49 3,00
0,60
295,93
4
304,12 185,26 0,08 0,018 -8,49 2,50
0,50
295,88
g) Xác đònh cao trình lắp máy:
Cao trình lắp máy của TTĐ là cao trình chuẩn, từ đó làm cao trình xác đònh các cao
trình khác và khối lượng đào đắp của công trình.
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-14-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

Đồng thời cao trình lắp máy được quy ướt là cao trình đi qua trung tâm cánh hướng nước
.
Cao trình lắp máy của TTĐ CT5 được xác đònh theo công thức sau:
∇ lm = Z hl (Q min ) + H s '

⇒∇lm = Zhl(Qmin) + Hs + χ.D1
H s ' = H s + χ.D1

Trong đó:
Zhl(Qmin) – cao trình mực nước hạ lưu thấp nhất = Zhl min = 304,12m
Hs
- độ cao hút = -8.49 m
χ.D1 = (0,41 ÷ 0,46).D1 là khoảng cách thẳng đứng tính từ trung tâm cánh hướng
nước đến trục BXCT. Sơ bộ chọn χ.D1 = 0,45.D1
Kết quả tính cao trình lắp máy được tính ở bảng 6 trên

III- CHỌN VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG TUA BIN, ỐNG HÚT
2-1 Chọn và xác đònh kích thước buồng tua bin:
1) Khái niệm: buồng tua bin là bộ phận nối liền công trình dẫn nước của NMTĐ
với tua bin, có tác dụng dẫn nước đều đặn xung quanh cánh hướng nước để tạo nên dòng
chảy đối xứng với trục tua bin.
- Buồng tua bin cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Dẫn nước vào đều đặn lên chu vi các cánh hướng nước để tạo nên dòng chảy

đối xứng với trục tua bin.
+ Tổn thất thủy lực trong buồng xoắn, đặc biệt là tổn thất tại bộ phận hướng
dòng là nhỏ nhất.
+ Buồng có kích thước nhỏ nhất và kết cấu đơn giản.
+ Dễ nối tiếpvới đường dẫn của TTĐ
+ Thuận tiện cho việc bố trí tua bin và các thiết bò phụ.
Nói chung buồng tua bin có ảnh hưởng rất lớn đến năng lượng, hiệu suất và giá
thành xây dựng của TTĐ.
2) Chọn kiểu buồng: kiểu buồng tua bin được chọn dựa vào cột nước và công suất
của TTĐ.
Trên cơ sở tính toán thủy năng ở trên tra hình (5-1) trang 76 giáo trình Thủy Điện
tập 1, ta chọn được kiểu buồng tua bin là Buồng xoắn kim loại có tiết diện ngang hình
tròn.
3) Phương pháp tính toán buồng tua bin:
Dòng chảy trong buồng tua bin rất phức tạp vì vậy trong tính toán thường sử dụng
một số nguyên lý tính gần đúng như sau:
- Nguyên lý mô men tốc độ bằng hằng số (tức giả thiết Vu.r = const)
- Nguyên lý tốc độ trung bình bằng hằng số (tức giả thiết Vu = const)
Trong phạm vi đồ án chọn phương pháp tính toán buồng tua bin theo
"Nguyên lý mô men tốc độ bằng hằng số (tức giả thiết Vu.r = const)".
4) Tính toán xác đònh các thông số cơ bản của buồng xoắn:
Các thông số buồng xoắn gồm: góc bao ϕmax, vận tốc bình quân của dòng nước tại
cửa vào buồng xoắn Vcv, và hình dạng buồng xoắn.
* Góc bao ϕmax: với kiểu buồng xoắn đã chọn là buồng xoắn kim loại, theo thực
nghiệm thường có góc bao ϕmax = 345o
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-15-

Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

Ứng với các thông số của tua bin đã tính được ở trên và kiểu buồng xoắn đã chọn,
tra bảng (5-5) Giáo trình Thủy Điện - trang 92 ta được các kích thước cơ bản của tua bin;
số lượng cánh hướng dòng và các kích thước cơ bản của xtato như bảng sau:
TUA BIN PO 170/741
D1 (m) D0 (m)
Z0
3.2
3.75
24

BUỒNG XOẮN KIM LOẠI
Db (m) Da (m) D4 (m) R (m) h (m)
4.26
5.0
5.35 0.3
0.32

* Tính toán thủy lực buồng xoắn : Theo "Nguyên lý mô men tốc độ bằng hằng số
(tức giả thiết Vu.r = const)".
+ Vận tốc cửa vào buồng xoắn V cv được xác đònh theo công thức kinh nghiệm:
Vcv = K x . H tt ; trong đó:
Htt là cột nước tính toán của TTĐ Htt = 185.26 (m)
Kx là hệ số kinh nghiệm có xét đến tổn thất thủy lực và kích thước kinh tế
của buồng xoắn Kx = (0,8 - 1,1); chọn Kx = 1,0
Vậy:
+ Lưu lượnVgCV qua

t diệ
= 1. tiế
185
.26 n= cử
13.a61và
mo
/ scủ
) a buồng xoắn Q cv: được xác đònh theo công
ϕ
thức Q cv = Q TB . max0 ; trong đó: ϕmax = 345o
360
2
'
QTB : lưu lượng tính toán của tua bin Q TB = D1tc . H tt .Q I
⇒ Q TB = 3 2 × 185.26 × 0.6 = 73.49(m 3 / s )

Vậy

345 0
Qcv = 73.49 ×
= 70.42(m 3 / s)
0
360

+ Diện tích và bán kính cửa vào: được xác đònh như sau
Fcv =

. Diện tích cửa vào:

Qcv 70.42

=
= 5.17 (m2)
Vcv 13.61

. Bán kính buồng xoắn tại cửa vào: ρ cv =

Fcv
5.17
=
= 1.28 (m)
π
3,14

+ Bán kính tiết diện tròn của buồng xoắn ứng với góc ϕ0 bất kỳ được xác đònh như sau:
ϕ
ϕ
ρ ϕ = i + 2 ra i
c
c
Từ đó ta xác đònh được bán kính ri tại tiết diện thứ i theo quan hệ
ri = ra+2ρϕ
Trong đó: . ϕι : góc bao của buồng xoắn tai tiết diện thứ i
. ra: bán kính mép vào cột xtato của tua bin;
ra = 0,5Da = 0,5.5 = 2.5(m)
. c: hệ số; được xác đònh theo công thức sau:
ϕ max
345
c=
=
= 1574

(ra + ρ cv ) − ra .(ra + 2 ρ cv ) 2.5 + 1.28 − 2.5 × (2.5 + 2 × 1.28)
Kết quả tính toán bán kính buồng xoắn theo bảng sau
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-16-


Đồ án môn học: Thủy Điện

TT

ϕi

ϕ i/
c

2ra(ϕ i/c)

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

2ra(ϕ i/c)^0.5

-17-

ρ i (m)

2ρ i (m) ri (m)

Đồ án môn học: Thủy Điện

1

0

2

15

3

30

4

45

5

60

6

75

7

90

8

105

9

120

10

135

11

150

12

165

13

180

14

195

15

210

16

225

17

240

18

255

19

270

20

285

21

300

22

315

0,0
00
0,0
14
0,0
28
0,0
42
0,0
56
0,0
70
0,0
84
0,0
98
0,1
12
0,1
26
0,1
40
0,1
54
0,1
68
0,1
82
0,1

96
0,2
09
0,2
23
0,2
37
0,2
51
0,2
65
0,2
79
0,2

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

0,000

0,000

0,000

0,000

2,50

0,070

0,277

0,291

0,583

3,08

0,140

0,392

0,420

0,840

3,34

0,209

0,480

0,522

1,045

3,54

0,279

0,555

0,611

1,221

3,72

0,349

0,620

0,690

1,380

3,88

0,419

0,680

0,763

1,527

4,03

0,489

0,734

0,832

1,663

4,16

0,559

0,785

0,896

1,793

4,29

0,628

0,832

0,958

1,916

4,42

0,698

0,877

1,017

2,034

4,53

0,768

0,920

1,074

2,147

4,65

0,838

0,961

1,129

2,257

4,76

0,908

1,000

1,182

2,364

4,86

0,978

1,038

1,233

2,467

4,97

1,047

1,074

1,284

2,568

5,07

1,117

1,110

1,333

2,666

5,17

1,187

1,144

1,381

2,762

5,26

1,257

1,177

1,428

2,857

5,36

1,327

1,209

1,475

2,949

5,45

1,397

1,241

1,520

3,040

5,54

1,466

1,271

1,565

3,129

5,63

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-18-

Đồ án môn học: Thủy Điện

23

330

24

345

93
0,3
07
0,3
21

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

1,536

1,301

1,608

3,217

5,72

1,606

1,330

1,652

3,303

5,80

2-2 Chọn và xác đònh kích thước ống hút (ống xả):
1) Công dụng:
- Dẫn nước sau khi ra khỏi BXCT về hạ lưu
- Thu hồi cột nước tính từ cửa ra của BXCT về hạ lưu
- Thu hồi một phần động lượng ở cửa ra của BXCT
2) Chọn kiểu ống hút: Theo hình dạng của ống, ống hút được chia làm 2 loại: ống
hút thẳng và ống hút cong.
- Ống hút thẳng: Theo hình dạng đường sinh tạo nên mặt ngoài ống được chia làm
2 kiểu:ống hút chóp và ống hút loe.
- Ống hút cong: gồm đoạn khuỷu cong 900 và đoạn ống hình chóp cụt.
Xét về điều kiện thủy lực, các thông số cơ bản của TTĐ, điều kiện chế tạo và hiệu
quả sử dụng của một số TTĐ tương tự. Trong phạm vi đồ án chọn kiểu ống hút là Ống
hút cong.
3) Các thông số cơ bản của ống hút: Với tua bin tâm trục PO230, đường kính tiêu
chuẩn của BXCT D1 = 3 (m) được thiết kế ở trên, tra các bảng (6-3; 6-5) - trang 106
Giáo trình Thủy Điện tập I ta được kiểu khuỷu, kiểu ống hút và các kích thước cơ bản
của khuỷu, ống hút theo các bảng sau:
Kích thước cơ bản của khuỷu số 4
(đơn vò m)
Kiểu D4 h4

B4 Lk
h6
a
R6
a1
R7
a2
R8
khuỷu
4A

3,3 3,30 6,6 4,25 1,65 0,915 2,82 3,62 1,98 0,261 1,91

Kiểu h/D1
ống hút

Kích thước cơ bản của ống hút cong
D1
h
L
B5
D4
h4
h6

Lk

(đơn vò m)
h5
Kiểu

BXCT

4A 5,75 3 5,75 10,5 6,6 3,30 3,30 1,65 4,251 3,0 PO230
- Góc loe của đoạn chóp cụt (thực nghiệm): θ >= 16 - 180 ; chọn θ = 180
- Đoạn nối tiếp có tỷ số h3/D3 = 0,4
- Góc mở của đoạn mở rộng nằm ngang: α = 10 - 130; chọn α = 120
Trên đây là những kích thước cơ bản theo thực nghiệm; trong quá trình thiết kế chi
tiết sẽ có những thay đổi nhỏ cho phù hợp với yêu cầu chế tạo và thuận tiện cho vận
hành.
II- CHỌN VÀ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MÁY PHÁT ĐIỆN
Máy phát thủy điện là một trong các thiết bò động lực chính dùng để biến cơ năng
trên trục tua bin thành điện năng ở đầu ra của máy phát. Vì vậy việc chọn máy phát
SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-19-


Đồ án môn học: Thủy Điện

Thiết kế sơ bộ Trạm Thủy Điện

điện cho TTĐ cần phải được tính toán và cân nhắc để đảm bảo cả về mặt kinh tế và kỹ
thuật.
- Về mặt kinh tế: nên lựa chọn loại máy phát theo mẫu của nhà sản xuất được sử
dụng rộng rãi, thuận tiện cho việc sửa chữa và thay thế thiết bò sẽ giảm được giá thành.
- Về mặt kỹ thuật: cần đảm bảo an toàn cung cấp điện, đồng bộ với tua bin và
thuận tiện cho việc tháo lắp vận hành.
- Các thông số cơ bản thiết kế máy phát điện:
* Công suất đònh mức của máy phát: được xác đònh như sau
Nmf = NTB.ηmf; với ηmf = 0,96 - 0,98 là hiệu suất của máy phát; sơ bộ chọn

ηmf = 0,96; NTB = 116698 (KW) là công suất đònh mức của tua bin đã tính toán ở trên.
⇒ Nmf = 116698 .0,96 = 112030 (KW)
* Công suất biểu kiến của máy phát: được xác đònh theo công thức
N
S mf = mf ; trong đó: cosϕ = 0,8 - 0,9 là hệ số công suất; chọn cosϕ = 0,8
cosϕ
⇒ S mf =

112030
= 140038 (KW)
0,8

* Số vòng quay đồng bộ của máy phát điện: nđb = 300 (v/ph)
Qua kết quả tính toán trên ta thấy chọn phương án 3 tổ máy cho TTĐ là hoàn toàn
phù hợp, đảm bảo cung cấp điện năng cao, tua bin làm việc với hiệu suất cao đồng thời
kích thước nhà máy vừa phải.
Với phương án 3 tổ máy ta có các thông số cơ bản của tua bin như sau:
- Nhãn hiệu tua bin:
PO75/702
- Đường kính tiêu chuẩn của BXCT D1tc = 3.0 (m)
- Số vòng quay đồng bộ
nđb = 300 (v/ph)
- Lưu lượng quy dẫn
Q'1 = 0,65 (m3/s)
- Công suất đònh mức của tua bin
NđmTB = 116698 (KW)
- Chiều cao hút
HS = - 8,49 (m)
∇ lm = 295,93 (m)
- Cao trình lắp máy

SV: Lê Khắc Tuyến – Lớp LĐ1

-20-