ĐỒ án môn học THỦY điện

Đồ án Môn học Thủy Điện

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

THỦY ĐIỆN
Nhóm 3:
Đề bài:

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ

A. SỐ LIỆU TÍNH TOÁN:
1. Mực nước dâng bình thường: MNDBT = 508 m
2. Tài liệu thủy văn:
a. Lưu lượng trung bình nhiều năm: Qo = 286 m3/s
b. Dòng chảy bùn cát:
- Hàm lượng bùn cát: o = 275 g/m3
- Dung trọng bùn cát: bc= 1363.64 kg/m3
c. Lưu lượng 3 năm điển hình:
Tháng
P=10
%
P=50
%
P=90
%

7
282.8
1
417.3

4
392.2
6

8
513.0
4
523.3
8
353.6
5

Mùa lũ
9
579.7

10
385.6

455.8
4
640.8
6

552.6
4
635.0
3

11

235.5
1
689.5
9
696.6
3

12
185.57

Mùa kiệt
3
74.8

2
88.66

254.43

1
108.4
6
94.27

67.76

61.93

221.45
2

186.2
3

132.8
8

117.26

9
10.89

10
11.55

4
73.7

5
72.82

6
82.72

62.5
9
119.9

65.23

191.51

148.1
7

313.75
3

11
12.9
8

12
11.77

d. Dòng chảy lũ: Qpmax= 2750 m3/s
e. Lượng bố hơi nước:
Tháng
hbh(mm)

1
12.87

2
14.52

3
17.93

4

24.31

5
22.88

6
20.68

7
13.64

8
12.9
8

f. Tổn thất thấm: th = 1-3%
3. Tài liệu địa hình:
a. Quan hệ lòng hồ:
Z (m)
468.82
470.45
472.73
F (km2)
0
0.743
1.325
6
0
0.458
3.008

W(10 m3)
Z (m)
486.36
488.64
490.91
F (km2)
9.756
11.7
13.93
6
79.231
106
137.9
W(10 m3)
Z (m)
504.55
506.82
509.09
F (km2)
28.95
32.06
35.4
6
453.11
529.3
613.63
W(10 m3)
b. Quan hệ hạ lưu nhà máy:
Q(m3/s)
0

50
100
Zhl(m)
464.55
464.97
465.45
Q(m3/s)
400
450
500
Zhl(m)
467.97
468.37
468.73
c. Quan hệ tổn thất cột nước:
Q(m3/s)
0
50
100

475.00
2.431
7.634

477.27
3.706
15.219

479.55
4.698

25.73

481.82
6.118
39.211

484.09
8.107
56.93

493.18
16.14
175.29

495.45
18.34
218.4

497.73
20.64
267.06

500.00
23.37
322.03

502.27
26.3
384.08

511.36
39
706.6

513.64
43.23
809.3

515.91
47.54
922.72

518.18
53.29
1049

520.45
59.19
1189.2

150
466.01
550
468.79

200
466.36
600
468.85

250
466.78
650
468.91

300
467.18
700
468.97

350
467.58
750
469.03

150

200

250

300

350

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

1

Đồ án Môn học Thủy Điện
hw(m)
Q(m3/s)
hw(m)

0
400
1.45

0.2
500
1.55

0.4
600
1.65

0.6
700
1.7

0.85
800
1.8

1.00
900
1.9

1.21
1000
2.0

1.32

B. NỘI DUNG TÍNH TOÁN :
1. Xác định MNC
1.1. Xác định MNC giới hạn
a) Theo điều kiện tuabin
hctTB  1/3*Hmax (1)
Trong đó:
+ Hmax: cột nước lớn nhất của TTĐ
Hmax = MNDBT - Zhl ( Qmin)
= 508 - 464.55 = 43.45 (m)
+ Qmin: lưu lượng nhỏ nhất TTĐ, lấy sơ bộ
Qmin  QPtk
Lấy Qmin = m3/s

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Z&Q
800
700
600
500

Q(m3/s)

400
300
200

100
0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Tra quan hệ Zhl ~ Q, nội suy ta được cao trình hạ lưu tương ứng :
Zhl (Qmin) = 466.211m.
Mực nước dâng bình thường của hồ chứa :  MNDBT = 562 m.
 Hmax =  MNDBT -  Zhl (Qmin) = 508 – 466.211= 41.79 m.
Thay Hmax = 41.79 m vào (1) được :

b. Theo điều kiện bồi lắng:

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

2


Đồ án Môn học Thủy Điện

MNCbc = Zbc + d1+d2 + D
Zbc = f (Vbc)
+ Vbc = T . Vbc1 năm: bùn cát lắng đọng tại công trình.
Hoặc sử dụng công thức: Vbc
Trong đó:
+ k- hệ số lắng đọng bùn cát, k =0,20,8 => chọn k = 0.8
+ 0 – hàm lượng bùn cát, 0 = 275(g/m3)
+ Qo – lưu lượng bình quân nhiều năm,Qo =286 (m3/s)
+ bc – dung trọng bùn cát, bc = 1,364(g/m3)
+ T – tuổi thọ công trình đầu mối, T = 100 (năm) lấy theo QCVN 04-05:2012
Trị số d1 = 0,51,0m => chọn d1 = 0,5m
Trị số d2 = 0,5 2,0m => chọn d2 = 0,5m
+ Wo – tổng lượng nước đến trung bình nhiều năm:
(m3)
W0  31, 54 *106 *Q0
= 31.54**286 = 9020 (
=> Vbc = 145,5. (m3)
Đường kính D – đường kính cửa vào CLN, (m) ( giả thiết tiết diện tròn)
D

4 * Qmax
 * vcv

+ Qmax – lưu lượng lớn nhất chảy qua CLN, tùy theo phương thức cấp nước ( độc
lập, phân nhóm, liên hợp).
QTĐmax = (1,62,0)Q0
Chọn QTĐmax = 1,6Q0 = 1,6*286 = 457,6(m3/s)
+ Vcv = 0,81,2 m/s chọn Vcv = 1.2m/s
+ Qo – lưu lượng trung bình nhiều năm
+ Qmax qua CLN:
Q
Qmax  TD max = 457,6/5 = 91,52 (m3/s)
z
=> D = 9,8 m
=> MNCbc = 502,17
=> MNCtb = MNDBT - hct = 508 -14,48 = 493,52 (m)
MNC giới hạn:
MNCgh = max( MNCtb, MNCbc)
=> MNCgh = MNCbc = 502,17 m
1.2. Xác định hệ số điều tiết 
Hệ số điều tiết
V gh



hi

W0

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

3


Đồ án Môn học Thủy Điện

+ Dung tích hữu ích giới hạn
Vhigh = Vtp - Vcgh
+ Vtp = V508 tra quan hệ lòng hồ ta có Vtp = 573,14(
+ Vcgh = 381,347(
=> Vhigh = 573,14( - 381,347( = 191,793(
+ Wo – tổng lượng nước đến trung bình nhiều năm 9020 (
=>  = 0.0212
=> Hồ điều tiết năm
1.3. Xác định MNC có lợi nhất cho TTĐ
a) Xác định MNC có lợi nhất TTĐ điều tiết năm
Theo tiêu chuẩn điện lượng mùa kiệt lớn nhất ( Emk max)
Các bước thực hiện:
+ Chọn năm tính toán là năm kiệt thiết kế
+ Từ MNDBT giả thiết các giá trị độ sâu công tác để xác định Vhi tương ứng.
Lập bảng tính để vẽ quan hệ hct  Emk ( cho năm kiệt thiết kế)
Cột (1): các giá trị hct giả thiết
Cột (2): MNC = MNDBT – hct
Cột (3): Vhi = VMNDBT - VMNC
Các giá trị VMNDBT và VMNC tra biểu đồ quan hệ Z  V của hồ ứng với MNDBT và
MNC
Cột (4): mực nước thượng lưu trung bình tra tương ứng với V từ quan hệ ( Z  V)
n
hồ chứa
Qtni
�

Vhi
i 1
1
Qdt 

V  VMNC  Vhi
n
2, 63 *10 6 * n
2
Cột (5):
+ Qtni : Lưu lượng các tháng trong mùa kiệt của năm kiệt tkế
+ n: số tháng mùa kiệt của năm kiệt thiết kế
+ Trị số 2,63. 106 là thời gian (s) 1 tháng lấy 30,5 ngày
30,5x 24 x 3600s = 2,63 . 106s
Cột (6): cột nước H  Z tl  Z hl (Qdt )
Zhl ( Qđt): mực nước hạ lưu ứng với Qđt đã tính ở trên ta được từ quan hệ ( Z Q) hạ
lưu

N mk  k * Qdt * H

Cột (7): Công suất trung bình mùa kiệt
Emk  N mk * T
Cột (8): Điện lượng trung bình tháng
T: số giờ trong tháng, lấy trung bình T = 730 giờ
TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

4

Đồ án Môn học Thủy Điện

Ztl (m)

Qdt
(m3/s)

0
1

508
507

0
37,28

572,99
489,36

508
505,579

177,09214
177,09214

466,21
466,21

2

506

469,72

505,0413

177,09215

466,21

3

505

453,58

504,4996

177,09215

466,21

4

504

435,865

503,888

177,09215

466,21

5

503

420,595

503,3714

177,09215

466,21

37,678
37,161
4

6

502

404,455

502,819

177,09215

466,21

36,609

55106,92

281,59634

7

501

390,185

502,331

177,09216

466,21

36,121

54372,34

277,84265

8

500

375,515

501,83

177,09216

466,21

35,62

53618,19

273,98896

9

499

362,41

501,3814

177,09216

466,21

270,53833

498
497

349,305
336,2

500,9332
500,4849

177,09216
177,09216

466,21
466,21

52268,25
51593,44

267,09078
263,64246

12

496

325,575

500,1216

177,09216

466,21

51046,57

260,84796

13

495

313,905

499,6086

177,09216

466,21

50274,36

256,90197

14

494

303,935

499,1276

177,09216

466,21

49550,32

253,20212

14,48

493,52

298,38

498,8597

177,09216

466,21

35,1714
34,723
2
34,2749
33,911
6
33,398
6
32,917
6
32,649

7

52942,92

10
11

74,56
104,8
4
138,2
7
166,8
1
197,0
9
223,6
3
250,9
7
275,1
8
299,3
9
323,6
342,8
5
364,1
9
382,1

3
391,2
4

49147,05

251,14143

Hct

MNC

V
(106m3)

Vhi

Zhl
(m)

H
(m)

N
(kW)

Emk
(106)

41,79

39,369
38,831
3
38,289
6

62905,79
59261,5

321,44856
302,82624

58452,11

298,69026

57636,69

294,52351

56716,06

289,81908

55938,43

285,8454

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ HCT & EMK
16

14
12
10
8
6
4
2
0
240

H
ct
250

260

270

280

290

300

310

320

330

Kết luận
 MNC = 493,52 m.

cuối cùng theo Emk = 251,15.106 KWh
2. Xác định công suất bảo đảm Nbđ cho TTĐ điều tiết năm
TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

5


Đồ án Môn học Thủy Điện

Xác định theo năm kiệt thiết kế
Công thức xác định:
Nbđ = 9,81. . Qđt . H (MW)
+ Qđt : lưu lượng
điều tiết bình quân mùa kiệt của TTĐ
n
Qdt 

�Q

tni

i 1

n



Vhi
 Qth  Qbh
2, 63*106 * n

+ n: Số tháng kiệt của năm kiệt thiết kế
+ Cột nước: H = ZTL – ZHL - hW

BIỂU ĐỒ QUAN HỆ Z&V
1400
1200
1000
W(106m3)

800
600
400
200
0

460

470

480

490

500

510

520

530

+ Ztl: MNTL trung bình mùa kiệt, tra quan hệ Z ~ V ứng với dung tích:

1
V  VMNC  Vhi
2

VMNC = 381,347(
Vhi = 191,793(
=> V = 477,24(
Ztl = 505,25 m
+ Zhl = 466,21 m
+ hw: tra bảng ứng vơi Qđt = 177,09 (m3/s)
=> hw = 0,74

(m)

=>H = 505,25 - 466,21 - 0,74 = 38,3 (m)
+ Lưu lượng tổn thất thấm:

Qth 

 th *V
T

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

6


Đồ án Môn học Thủy Điện

 th   0,5 �1% 

Chọn αth = 1%
=> Qth = 1,81 (m3/s)
+ Lưu lượng bố hơi:
Qbh 

hbh * F
T

- hbhtb = 13,5 mm = 0,0135 m
Ftb tra quan hệ lòng hồ ứng với V = 477,24(
Nội suy ta được: F = 29,93 km2
=>Qbh = 0,154 m3/s
=> Qđt = 177+10,42-1,81- 0,154 = 185,6 m3/s
=> Nbđ = 8,5*185,6 *38,3 = 60422 (KW)
3. Xác định công suất lắp máy Nlm, điện lượng trung bình nhiều năm En, lập
bảng tính thủy năng.
Xác định Nlm
Công suất lắp máy xác định theo công thức kinh nghiệm:
+ TTĐ điều tiết năm: Nlm = 4*Nbđ = 4*60,422 = 241,6 (MW)
=> Nlm = 245 MW

+ Bảng tính thủy năng TTĐ điều tiết năm

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

7


Đồ án Môn học Thủy Điện

Q
Thán
g

1

Qtn

V

Qdt
Trữ

Cấp

Trữ

Cấp

Vh d

Vh c

Vtbh

Ftb

Qbh

Qth

QTĐ

Ztl

Zhl

Htb

Ni

Ni.Hi

Ei

KWm

MW-h

19

20

m3/s

m3/s

(+)

(-)

(+)

(-)

106m3

106m3

106m3

Km2

106m3/s

106m3/s

106m3/s

(m)

(m)

(m)

KW

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

22,2

0,114

1,135

416,09

504,5

503,33

1,17

4138,03

12414,09

9,1

22,2

0,114

1,135

522,13

507,87

506,61

1,26

5592,03

16776,09

12,2

22,2

0,114

1,135

454,59

505,92

504,62

1,3

5023,24

15069,71

11

VII

417,3

417,3

0

0

298,38

298,38

VIII

523,4

523,4

0

0

298,38

298,38

IX

455,8

455,8

0

0

298,38

298,38

X

552,6

552,6

0

0

298,38

298,38

XI

689,6

616,7

72,9

191,8

298,38

490,17

XII

254,4

254,4

0

0

490,17

490,17

I

94,27

94,27

0

0

490,17

490,17

II

67,76

82,61

-14,9

-39,06

490,17

451,12

III

61,93

82,61

-20,7

-54,39

451,12

396,73

IV

62,59

82,61

-20

-52,65

396,73

344,08

V

65,23

82,61

-17,4

-45,71

344,08

298,37

VI

191,5

191,5

0

0

298,37

298,37

346

298,3
8
298,3
8
298,3
8
298,3
8
394,2
8
490,1
7
490,1
7
470,6
5
423,9
2

22,2

0,114

1,135

551,39

509,2

507,48

1,72

8061,34

24184,03

17,7

26,69

0,137

1,499

615,03

510,45

509,13

1,32

6900,62

20701,87

15,1

30,46

0,156

1,864

252,41

505,65

497,02

8,63

18515,53

55546,58

40,5

30,46

0,156

1,864

92,25

505,65

487,47

18,18

14255,37

42766,12

31,2

29,67

0,152

1,79

80,67

505,07

486,48

18,59

12746,78

38240,35

27,9

27,83

0,143

1,612

80,86

503,59

486,5

17,09

11745,44

35236,32

25,7

370,4

25,65

0,132

1,408

81,07

501,77

486,52

15,25

10508,69

31526,08

23

23,33

0,12

1,221

81,27

499,97

486,53

13,44

9284,16

27852,47

20,3

22,19

0,114

1,134

190,26

499,02

493,97

5,05

8166,98

24500,94

17,9

321,2
2
298,3
7

Ni 

-346

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ

114956,212

Ei =

271,71

Nhóm 3
8


Đồ án Môn học Thủy Điện

Xác định điện lượng E:
+ Với từng phương án Nlm xác định điện lượng
+ TTĐ điều tiết năm
n

En 

�E
i 1

n

n.i



�E

90%

 �E50%  �E10%
3

E n = 908,03 103 kw.h

Xác định số giờ lợi dụng công suất lắp máy
hNlm 

En
 (3500 �4500h)
N lm

hNlm = 908,03* 103 /245*103 = 3706 h
Thỏa mãn điều kiện nên chọn Nlm = 245 KW
Kết luận:
Nlm = 245 KW
En = 908,03 103 kw.h
hNlm = 3706 h
4. Xác định các cột nước đặc trưng
a) Xác định Hmax
Hmax = MNDBT – Zhl(QTĐmin) – hw(QTĐmin)
Trong đó:
+ Zhl (QTĐmin) – mực nước hạ lưu nhỏ nhất, m
+ QTĐmin – lưu lượng nhỏ nhất của tổ máy
+ hw – tổn thất cột nước

MNDBT = 508 m
Zhl(QTĐmin) = 493,52 m
hw(QTĐmin) = 0,74 m
=> Hmax = 13,74 m
b) Xác định Hbq
(E * H )
Sử dụng công thức: H bq  � i i

�E

i

∑(Ei*Hi) = 2769 MWh.m
∑Ei = 271,6 MWh
=> Hbq = 9,87 m
c) Xác định Htt theo Công thức kinh nghiệm:
Htt = (0,90,95)Hbq
0,90Hbq = 0,90*9,87 = 8,88 m
TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

9


Đồ án Môn học Thủy Điện

0,95Hbq = 0,95*9,87 = 9,38m
=> chọn: Htt = 9,13 m
d) Xác định Hmin Sử dụng công thức:
Hmin = MNC - Zhl (Qx) – hw(Qx)

MNC = 493,52 m
Zhl (Qx) =486,48 m
hw(Qmin) = 0,74 m
=>Hmin = 6,3 m
CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TTĐ ( Kết quả tính toán thuỷ năng )
- Mực nước dâng bình thường
MNDBT : 508 (m)
- Mực nước chết
MNC
: 493,52 (m)
- Dung tích hữu ích
Vhi
: 191,793(
- Độ sâu công tác
hCT
: 13,93 (m)
- Công suất bảo đảm
Nbđ
: 60,4 (MW)
- Công suất lắp máy
Nlm
: 245 (MW)
- Điện lượng bình quân nhiều năm Enăm
: 908,03 103 kw.h
- Số giờ lợi dụng công suất lắp máy h Nlm
3706 (h)
:
- Cột nước lớn nhất
Hmax
: 13,74 (m)

- Cột nước bình quân gia quyền
Hbq
: 9,87 (m)
- Cột nước tính toán
Htt
: 9,13 (m)
- Cột nước nhỏ nhất
Hmin
: 6,3 (m)
------------------------------

TÍNH TOÁN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN TTĐ
Nhóm 3

10