ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTHIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KẾT HỢPNHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI 6

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KẾT HỢP NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI Sinh viên thực hiện: KHỔNG MINH DŨNG Mã sinh viên: 1581960011 Giảng viên hướng dẫn : TS PHÍ THỊ HẰNG Ngành :CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NĂNG LƯỢNG Chuyên ngành :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Lớp :D10-NLTT Khoá :2015 - 2020 Hà Nội, tháng 12 năm 2019 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN KẾT HỢP NHÀ MÁY ĐIỆN MẶT TRỜI NỔI Sinh viên thực hiện: KHỔNG MINH DŨNG Mã sinh viên: 1581960011 Giảng viên hướng dẫn :TS PHÍ THỊ HẰNG Ngành :CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT NĂNG LƯỢNG Chuyên ngành :NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO Lớp :D10-NLTT Khoá :2015 - 2020 Hà Nội, tháng 12 năm 2019 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS.PHÍ THỊ HẰNG giảng viên Bộ mônThủy Điện- trường Đại học Điện lực người tận tình hướng dẫn, bảo em suốt q trình làm khố luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo trường Đại học Điện lực nói chung, thầy Bộ mơn Thủy Điện nói riêng dạy dỗ cho em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè, tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt q trình học tập hồn thành khoá luận tốt nghiệp Hà Nội, ngày 23 tháng 12 năm 2019 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… … Hà Nội, ngày….tháng 12 năm 2019 (ký ghi rõ họ tên) Giảng viên hướng dẫn NHẬN XÉTCỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… … Hà Nội, ngày….tháng 12 năm 2019 (ký ghi rõ họ tên) Giảng viên phản biện DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU GVHD:TS.Phí Thị Hằng A TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH Giới thiệu cơng trình Tên cơng trình SVTH: Khổng Minh Dũng Cơng trình thủy điện Phiêng Cơng Vị trí cơng trình Phiêng Cơn bắt nguồn từ vùng núi cao Phouei Long cao 2179m nước Lào Từ nguồn dịng Phiêng Cơn chảy theo hướng Tây Bắc-Đông Nam qua tỉnh: Sầm Nưa (Lào), Điện Biên, Sơn La, Thanh Hóa (Việt Nam) đổ biển Đơng cửa Hới thị xã Sầm Sơn Diện tích lưu vực Phiêng Cơn tính đến cửa sơng 28.400km2, chiều dài sơng 512 km, phần diện tích lưu vực, chiều dài sông chảy đất Lào tương ứng 10.800km2, 102 km Lưu vực Phiêng Cơn có chung đường phân lưu với lưu vực sơng Đà phía Đơng Bắc, sơng Mê Kơng phía Tây Bắc, sơng Chu phía Nam Thủy điện Phiêng Cơn cơng trình thủy điện bậc thang Phiêng Cơn Tuyến đập nằm hạ lưu ngã ba suối Lư với Phiêng Cơn khoảng 1km với vị trí địa lý 103°17’20” kinh độ Đơng, 21°13’04” vĩ độ Bắc thuộc xã Phì Nhừ, huyện Điện Biên Đông, tỉnh Điện Biên Nhiệm vụ cơng trình cấp cơng trình Quyết định số 40/2003/QĐ - TT ngày 21 tháng năm 2003 Thủ tướng phủ việc hiệu chỉnh số nội dung thuộc Quy hoạch phát triển điện lực Việt Nam giai đoạn 2001 - 2010 có xét đến triển vọng đến năm 2020, thủy điện Phiêng Côn đưa vào vận hành cung cấp điện cho hệ thống năm 2016 Thuỷ điện Phiêng Côn với công suất lắp máy 28MW hàng năm cung cấp cho hệ thống điện Quốc gia 87,665.106kWh 4,69MW cơng suất đảm bảo Ngồi nhiệm vụ phát điện, nhiệm vụ khác chống lũ, tưới chưa đặt cho dự án thủy điện Phiêng Côn Tuy nhiên với dung tích hồ chứa tương đối lớn thủy điện Phiêng Cơn góp phần cắt lũ cho hạ du Việc xây dựng dự án thủy điện Phiêng Côn mang lại hiệu kinh tế Chủ đầu tư nói riêng mang lại hiệu ích kinh tế cho đất nước nói chung Điều kiện tự nhiên Các đặc trưng khí tượng thủy văn GVHD:TS.Phí Thị Hằng a SVTH: Khổng Minh Dũng Dịng chảy Vị trí địa lý, đặc điểm địa hình tác động lớn đến khí hậu lưu vực mà thể rõ giảm sút mạnh mẽ lượng phân bố không lưu vực lượng năm, điều định biến đổi dòng chảy lưu vực mạnh mẽ Theo số liệu đo dịng chảy thủy văn Nậm Cơng, Nậm Ty, Xã Là, Cẩm Thủy cho thấy: Mô duyn dịng chảy năm có xu giảm dần từ thượng lưu trung lưu sau lại có xu tăng dần hạ lưu theo gia tăng mưa Mơ duyn dịng chảy năm trung bình năm trung bình thời đo (Mtb) trạm Xã Là dạt 18.4/s/km2, Nậm Ty Mtb = 12,9/s/km2, Nậm Công Mtb = 19,41/s/km2, Cẩm Thủy Mtb = 20,11/s/km2 b Lượng mưa Do nằm thượng nguồn Phiêng Côn, nơi tiếp giáp với thượng sông Nậm Rốm, sông Đà nên lượng mưa năm lưu vực tuyến cơng trình lớn so với vùng khác lưu vực Phiêng Cơn Lượng mưa trung bình nhiều năm trạm dao động từ (1300 - 2000 mm) Tại Tuần Giáo: 1586mm, Điện Biên: 1558mm, Pha Đin: 1779mm, Bản Khá: 1525mm, Phú Nhi: 1537mm, Tây Trang: 1376mm Ở vùng hạ lưu tuyến cơng trình đến trạm Xã Là, lượng mưa trung bình nhiều năm trạm giảm nhỏ đáng kể Lượng mưa năm trạm Phiêng Côn: 1161mm, Sốp Cộp: 1221mm, Yên Châu: 1211 mm, Nậm Ty: 1188mm, Mường Lát: 1160mm Lượng mưa trung bình lưu vực tuyến cơng trình tính theo phương pháp bình qn số học trạm Điện Biên, Tuần Giáo, Phù Nhi, Bản Khá, Tây Trang, Sốp Cộp đạt 1588mm Lượng mưa ngày, cường độ mưa lớn trạm Phiêng Côn không lớn so với lưu vực lân cận xuất đồng thời lượng mưa ngày lớn trạm lưu vực nguyên nhân gây lũ lớn, điển hình trận lũ lịch sử tháng năm 1975 Lượng mưa ngày lớn đo vào tháng 10 năm 1975 trạm Điện Biên 229mm, Mường Ăng 230mm, Phiêng Côn 219mm, Sốp Cộp 158mm, Xã Là 276mm vào tháng năm 1968 Pha Đin 252mm, Tuần Giáo 232mm Dựa vào chuỗi lượng mưa ngày thời kỳ (1960 - 2007) trạm Điện Biên xác định lượng mưa ngày lớn Số ngày có lượng mưa lớn 0,1 mm trung bình thời đo địa điểm khu vực dao động từ (100 - 150) ngày, Điện Biên 30ngày, Phù Nhi 110 ngày Mường Phăng 122 ngày Số ngày mưa trung bình tháng mùa mưa dao động từ (11 23) ngày, số ngày mưa trung bình tháng mùa khô dao động (3 - 6) ngày Số liệu thể GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng 10 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng Đặc điểm sơ đồ: Mỗi tổ máy đấu trực tiếp với máy biến thế, máy biến đấu với đường dây cao Sơ đồ thường dùng nhà máy thủy điện có cơng suất lớn làm việc hệ thống điện quan trọng Khi tổ máy ngừng vận hành lí kĩ thuật khơng ảnh hưởng đến việc cung cấp điện, phần điện trạm khác hệ thống thay Để thực chuyển mạch cắt mạch để an toàn cho đường dây cao phải lắp thiết bị cầu dao cách li - Ưu điểm: + Máy biến áp có kích thước khối lượng nhỏ phí vận chuyển lắp đặt giảm + Các MBA làm việc độc lập, không cần kiểm tra tải cố + Sơ đồ đấu điện đơn giản , số lượng dao cắt không lớn - Nhược điểm: + Số lượng máy biến áp nhiều + Khả xảy cố cao + Khi mạch bị cố máy phát mạch ngừng hoạt động + Khơng phát huy khản tải MBA Chọn máy biến áp Công dụng máy biến áp Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh, có tác dụng biến đổi điện áp từ cấp sang cấp khác có tần số để phục vụ cho q trình truyền tải phân phối điện khơng biến đổi công suất Sau điện sản xuất đầu máy phát, để truyền sử dụng cho phụ tải vùng có điện áp khác ta phải dùng MBA để tăng giảm điện áp phù hợp với nhu cầu dùng điện Việc chọn máy biến áp phải đảm bảo yêu cầu kĩ thuật sau đây: Cần phải có tính bảo đảm liên tục nhà máy, đảm bảo cung cấp điện điều kiện làm việc bình thường có cố Số lượng MBA có liên quan đến đến công suất phát tổ máy sơ đồ đấu điện Công suất MBA chọn sau điều chỉnh theo nhiệt độ Việt Nam phải lớn cơng 68 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng suất yêu cầu cấp (nếu không xét đến q tải bình thường) Chọn máy biến áp Sơ đồ đấu điện gồm: MBA, dao cách ly, máy cắt, góp Cơng suất tự dùng lấy theo nhu cầu dùng điện thiết bị phục vụ điện sinh hoạt : Dựa vào sơ đồ đấu điện ta chọn số MBA - Thông số MBA: + Cơng suất biểu kiến tồn TTĐ S= N lm 28 = = 35 cosφ 0,8 (MVA) + Cơng suất tự dùng TTĐ ÷ Theo kinh nghiệm Std = (0,2 3)%.S Lấy Std = 1% S(MVA)=0,35 (MVA) + Công suất định mức yêu cầu chuyển lên lưới điện S yc = S − Std = 35 – 0,35 = 34,65 (MVA) S yclMBA =  S yc Z MBA = 17,325 (MVA) Dựa vào thơng số tra giáo trình hướng dẫn đồ án nhà máy thủy điện trường Đại học xây dựng ta máy biến áp TT20000/35H 69 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng Udm (KV) Sđm MVA Cao Hạ 20 115 6,3 Do MBA chọn sản xuất nhiệt độ khí hậu Việt Nam Kích thước (m) Trọng lượng (T) Dài Rộng Cao Dầu Tổng 4,47 3,9 5,51 8,3 37 Nga ta phải hiệu chỉnh công suất theo điều kiện Theo nhiệt độ trung bình: Giả sử nhiệt độ Nga Việt Nam sau (lấy theo giáo trình cơng trình trạm mạng lưới điện) *Ở Nga: - Nhiệt độ trung bình hàng năm: ttbNga = 5°C - Nhiệt độ cao năm: tmaxNga = 35°C * Ở Việt Nam: - Nhiệt độ trung bình hàng năm: ttb = 26°C - Nhiệt độ cao năm: tmax= 37°C Hiệu chỉnh theo nhiệt độ trung bình S dm ' = S dm (1 + ttbNga − ttb 100 ) = 20.(1 + − 26 ) = 15,8 100 (MVA) Hiệu chỉnh theo nhiệt độ max '' ' Sdm = Sdm ((1 + tmaxNga − tmax 100 ) = 15,8.(1 + 35 − 37 ) = 15, 484 100 (MVA) Kiểm tra tải bình thường cho phép K qt = S '' S yclMBA 1, 23 < [K qt ] = 1, (Đối với MBA đặt trời)  Vậy MBA chọn thoả mãn chế độ tải bình thường Chọn máy biến áp tự dùng 70 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng Theo giáo trình cơng trình trạm ta có cơng suất MBA tự dùng chiếm 0.2 - % điện nhà máy sản xuất Chọn NBAT = 1% Ndm = 0,01.28 = 0,28 (MW) SBAT = NBAT/cos = 0,28/0,8 = 0,35 (MVA) = 350 (KVA) Dựa vào bảng tra giáo trình nhà máy điện trạm biến áp ta chọn máy biến áp Việt Nam sản xuất với thông số sau: Dung lượng KVA Mã hiệu Điện áp cuộn dây Kích thước lớn (m) (KV) Cao áp Hạ áp L B H TM, 400 10,5 TMH Chọn cẩu trục 0,69 1,4 1,08 Trọng lượng (T) 1,9 Dầu Toàn 0,475 1,8 Việc chọn cầu trục dựa vào sức nâng cầu trục.Cầu trục chọn có sức nâng phải lớn trọng lượng thiết bị có trọng lượng lớn kể tải trọng động Đối với TTĐ Phiêng Cơn tính thơng số sau: Roto máy phát điện + trục máy phát : Groto = 80 (T) Bánh xe công tác + trục tuabin: tính theo cơng thức kinh nghiệm GB =k2D1a2.Hb2 với D1 =2,15 (m); Htt = 41,47 (m) tra hệ số (GT TB-198) k = 17,4; a2 = 0,49; b2= 0,16 ta tính Gb = 45,95 (T) Trọng lượng máy biến áp không kể dầu : GMBA = 64,2 (T) Vậy vật cẩu nặng roto máy phát điện: Groto= 80 (T) Khi tính thêm tải trọng động: Gy/c = Kd.Groto =1,1.80 = 88 (T) Với Gmax = 88 (T) tra tài liệu “hướng dẫn đồ án môn học nhà máy điện” trường ĐHXD ta chọn cầu trục 100 T có thơng số sau: Trọng tải Móc 100 Chiều cao Kích thước (mm) Móc Móc Nhịp Móc chín H B h h1 phụ phụ h 370 1000 150 20 16 30 32 200 0 Áp lực L1 L2 L3 P1 P2 190 300 270 39 40 Trong đó: 71 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng + 11; 12; 13: Khoảng cách từ móc móc phụ đến tâm đường ray + h1; h2: khoảng cách từ móc móc phụ đến mặt ray + h: độ dài móc + H: chiều cao từ tâm ray đến đỉnh xe nâng +B : chiều rộng cầu trục Trọng lượng xe tời cần trục 45T 110T 72 GVHD:TS.Phí Thị Hằng - SVTH: Khổng Minh Dũng Nguyên lí hoạt động hệ thống pin lượng mặt trời + Các pin lượng mặt trời hấp thụ xạ lượng mặt trời chuyển hóa thành nguồn điện DC – chiều Nguồn điện chuyển hóa thành nguồn điện AC – Xoay chiều thơng qua hệ thống Inverter chuyển đổi với công nghệ MPPT (MAXIMUM POWERPOINT TRACKING) nhằm nâng cao hiệu suất chuyển đổi + Nguồn điện AC từ hệ thống pin lượng mặt trời dược hòa đồng vào lưới điện nhà cung cấp điện song song với nguồn điện lưới Hệ thống ưu tiên sử dụng nguồn điện lượng mặt trời trước: Vào ban ngày, có xạ tốt: Nếu điện tạo từ pin mặt trời tải tiêu thụ tòa nhà Điện từ pin mặt trời ưu tiên sử dụng tồn cho tịa nhà, khơng sử dụng điện lưới Vào buổi chiều, điện tạo từ pin mặt trời < tải tiêu thụ Điện lấy bổ sung từ điện lưới để đền bù lượng thiếu + Khi khơng có điện lưới, hệ thống tự động cách ly Đây tính bảo vệ ANTI_ISLAND Inverter nhằm đảm bảo an toàn cho lưới điện nhân viên sửa chữa + Hệ thống SCADA giúp người vận hành giám sát toàn hoạt động hệ thống pin mặt trời chỗ từ xa máy tính, điện thoại thơng minh… kết nối với internet 73 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng 74 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng 75 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng KẾT LUẬN Tổng kết lại trình làm đồ án em tính tốn số cơng việc sau: Thiết kế kích thước thủy điện, thông số hồ chứa Lựa chọn phương thức khai thác thủy tuyến cơng trình gồm đập bê tơng trọng lực, cửa lấy nước , kênh dẫn bê tông, bể áp lực, đường ống áp lực dẫn vào nhà máy, nhà máy thủy điện kênh xả hạ lưu Xác định thơng số trạm thủy điện từ lựa chọn cơng suất lắp máy tối ưu Tính tốn thơng số để lựa chọn thiết bị phù hợp cho nhà máy 76 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng PHỤ LỤC Bảng 2.1: Quan hệ hồ chứa Z (m) F (km2) V (tr.m3) 474,5 478 480 486 488 493 0,03 0,04 0,09 0,11 0,17 0,04 0,11 0,51 0,72 1,43 497 0,25 2,25 499 500 0,31 2,8 0,33 3,2 503 0,41 4,22 507 0,53 6,09 510 0,64 7,85 514 0,81 10,74 516 0,91 12,46 518 1,03 14,39 520 1,14 16,56 522 1,25 18,95 524 1,7 21,57 526 1,5 24,45 Bảng 2.2:Quan hệ lưu lượng hạ lưu nhà máy Q (m3/s) Zhl (m) Q (m3/s) Zhl (m) 2 474,5 60 477,5 475,22 70 477,74 10 475,55 87,68 477,79 15 475,84 119,3 478,2 20 476,11 160,2 478,63 25 476,35 245,3 479,33 30 476,54 320,6 479,85 77 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng 35 476,73 407,2 480,36 40 476,92 505,6 480,88 50 477,25 621 481,4 78 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng Bảng 2.3: Tổn thất cột nước Q (m3/s) 10 15 19,1 25 30 35 40 45 50 Q (m3/s) 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 hw(m) 0,015 0,064 0,15 0,235 0,405 0,573 0,787 1,019 1,297 1,593 hw(m) 1,938 2,300 2,695 3,121 3,590 4,089644 4,616825 5,175956 5,767037 6,390069 Bảng 4: Tổn thất bốc Nă m DZ I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII TBN 23,5 28,2 33,1 31 31,6 25,9 22,3 20 20,6 24 23,5 22,2 306 79 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng Bảng 2.5: Đường trì lưu lượng ngày đêm P% Qngay(m3/s) P% Qngay (m3/s) 2 0,5 276 35 32,544 226,644 40 28,428 180,096 45 24,972 153,504 50 22,104 138,144 55 19,8 124,752 60 17,844 114,78 65 16,284 106,62 70 14,916 99,24 75 13,62 92,556 80 12,54 10 87,6 85 11,532 11 81,852 90 10,416 12 79,2 95 9,072 13 73,992 96 8,724 14 70,428 97 8,352 15 67,14 98 7,788 20 54,168 99 6,828 25 45,228 100 3,588 30 38,22 80 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO - Hướng dẫn đồ án nhà máy thủy điện (NXB Xây Dựng) Đồ án tốt nghiệp cơng trình thủy điện Ngàn Rươi: http://doantotnghiep.vn/do-an-totnghiep-cong-trinh-thuy-dien-ngan-truoi Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN hồ chứa: https://vanbanphapluat.co/tcvn-10778-2015-hochua-xac-dinh-cac-muc-nuoc-dac-trung Thủy văn cơng trình – Tính tốn thủy văn thiết kế hồ chứa: http://luanvan.co/luanvan/thuy-van-cong-trinh-tinh-toan-thuy-van-thiet-ke-ho-chua-27913/ 81 GVHD:TS.Phí Thị Hằng SVTH: Khổng Minh Dũng 82