Lời nói đầu 1 Mục lục 2 Chương I. Phát điện Thuỷ điện trong Hệ thống điện 3 I.1 Tình hình sản xuất điện năng ở Việt nam 3 I.2 Vai trò của Phát điện Thuỷ điện trong Hệ thống điện Việt Nam 12 I.3 Nhiệm vụ bảo dưỡng 14 Chương II. Thiết bị máy phát thủy điện và bảo dưỡng sửa chữa 23 II.1 Bảo dưỡng kỹ thuật 23 II.2 Nguyên lý của máy phát điện đồng bộ 30 II.3 Các đặc tính của máy phát điện đồng bộ 36 II.4 Kiểm tra thiết bị máy phát 57 Chương III. Thiết bị phụ của máy phát thủy điện và bảo dưỡng sửa chữa 67 III.1 Hệ thống dầu bôi trơn 67 III.2 Hệ thống nước làm mát 69 Chương IV Chẩn đoán cách điện cuộn dây máy phát điện 71 IV.1 Giới thiệu chung 71 IV.2 Cấu tạo của cuộn dây stator 71 IV.3 Nâng cao độ chính xác trong đánh giá tuổi thọ cách điện cuộn dây máy phát điện 87 Tài liệu tham khảo 97
Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG-01 CHƯƠNG I: PHÁT ĐIỆN THUỶ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN I.1 Tình hình sản xuất điện Việt Nam I.1.1 Tiềm phát điện thuỷ điện Việt Nam có tiềm to lớn thuỷ điện chạy theo suốt toàn đất nước Nếu khảo sát 2200 sơng có chiều dài lớn 10 km tổng tiềm thuỷ điện đất nước ta theo lý thuyết đạt khoảng 300 tỉ kWh/năm tổng tiềm thuỷ điện có tính khả thi đạt khoảng 80-100 tỉ kWh/năm với tỉ lệ công suất 18.000-20.000 MW Tại thời điểm nay, tổng công suất nhà máy thuỷ điện khai thác nước ta 4.115 MW (Chiếm 23,2% tổng cơng suất khai thác) với sản lượng điện trung bình vào khoảng 18 tỉ kWh (Chiếm 22,5% tổng cơng suất khai thác) Hệ thống sơng ngịi tiêu biểu vùng Bắc Bộ nơi có tiềm thuỷ điện đại diện Sông Lô, Sông Gâm, Sông Chảy Sơng Đà, sơng sau hợp thành Sông Hồng chảy vào Vịnh Bắc Bộ Các sông ngịi tiêu biểu vùng Bắc Trung Bộ Sơng Mã Sông Cả Ở vùng ven biển miền Trung, có Sơng Vu Gia - Thu Bồn Quảng Nam, Sông Trà Khúc Quảng Ngãi Sông Ba Phú n Có Sơng Xê Xan chạy dọc theo biên giới Campuchia vùng Trung Bộ Hệ thống sông ngịi tiêu biểu cho vùng Nam Bộ Sơng Đơng Nai Tiềm thuỷ điện có tính khả thi sơng nước ta miêu tả bảng I.1 Bảng I.1 Tiềm thuỷ điện có tính khả thi Việt Nam Tên Sơng Sơng Lơ, Gâm, Chảy Cơng suất có tính Ước tính sản lượng khả thi (MW) điện (Tỷ KWh) Tỉ lệ phần trăm (%) 820 3,159 4,6 Sông Đà 7.345 31,196 41,5 Sông Mã 542 2,026 3,1 Sông Cả 398 1,555 2,2 Sông Hương 282 1,170 1,6 1.119 4,299 6,3 Sông Trà Khúc 135 0,625 0,8 Sông Ba 709 3,095 4,0 1.736 8,265 9,8 Sông Vũ Gia - Thu Bồn Sông Xê Xan Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) Sông Srepok JE-HYO-MG-01 702 3,325 4,0 2.790 11,518 15,8 Tổng cộng 11 sông 16.578 70,233 93,7 Tổng cộng toàn đất nước 17.700 82,000 100,0 Sơng Đồng Nai I.1.2 Tình trạng phát điện Thuỷ điện Việt nam Phát điện Thuỷ điện nguồn lượng chủ yếu Việt Nam đến cuối năm 2001 tổng cơng suất đặt Nhà máy Thuỷ điện 4.115 MW sản lượng điện vào khoảng 18 tỉ kWh chiếm gần 51% tính theo kWh, 49% tính theo kW (theo tổng cơng suất) Các Nhà máy Thuỷ điện có nêu bảng I.2 sản lượng điện khoảng thời gian từ năm 1990 đến năm 2001 nêu bảng I.3 Bảng I.2 Các Nhà máy Thuỷ điện có Việt Nam (Tính đến năm 2001) Tên NMTĐ Thác Bà Hịa Bình Miền lãnh thổ Cơng suất đặt Năm đưa vào vận hành Miền Bắc Miền Bắc 120 MW 1920 MW 1971 1988 Yaly Miền Trung 720 MW 2000 Vĩnh Sơn Miền Trung 66 MW 1994 Sông Hinh Miền Trung 70 MW 2000 Trị An Miền Nam 400 MW 1988 Thác Mơ Miền Nam 150 MW 1995 Đa Nhim Miền Nam 160 MW 1964 Hàm Thuận Miền Nam 300 MW 2001 Đa Mi Miền Nam 175 MW 2001 NMTĐ nhỏ 53 MW Ghi Bao gồm “Sông Pha” Tổng cộng 4.134 MW Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG-01 Bảng I.3 Sản lượng điện Thuỷ điện 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Thác Bà 386 345 327 405 455 484 483 379 268 345 401 Hịa Bình 3306 4188 4744 5660 6860 7206 7026 6912 8112 8082 8445 Đa Nhim 800 918 958 1033 936 1162 1122 1160 1368 1343 1096 Trị An 1738 1685 1832 1994 1440 1856 1773 1615 2550 2232 2179 Thác Mơ - - - - 511 787 800 601 1041 932 926 Vĩnh Sơn - - - 34 239 338 286 211 414 351 215 Sông Hinh - - - - - - - - - 207 441 Yaly - - - - - - - - - 908 2975 Hàm Thuận - - - - - - - - - - 923 Đa Mi - - - - - - - - - - 401 Tổng cộng 6230 7136 7861 9126 10441 11833 11490 10878 13753 14400 18003 I.1.3 Đặc điểm Nhà máy Thuỷ điện Việt Nam Hệ thống điện Việt Nam nối đường dây truyền tải siêu cao áp 500 KV Bắc – Nam vị trí Nhà máy Thuỷ điện phân thành 03 Miền, khu vực Miền Bắc, khu vực Miền Trung khu vực Miền Nam vào tình hình nhu cầu sử dụng điện vùng (1) Khu vực Miền Bắc (Thác Bà, Hịa Bình) - NMTĐ Thác Bà Nhà máy Thuỷ điện Thác Bà (120MW, 40MW x 03 tổ máy) đưa vào vận hành năm 1971 Đó Nhà máy Thuỷ điện lâu đời có truyền thống Việt Nam trước xây dựng Nhà máy Thuỷ điện Hồ Bình đóng vai trị Nhà máy Thuỷ điện chủ đạo hệ thống lưới điện Quốc gia 110 KV khu vực Miền Bắc Nhà máy Thuỷ điện Thác Bà đặt tỉnh Yên Bái Đó Nhà máy Thuỷ điện loại hồ chứa có lưu lượng xả lớn - cột áp thấp xây dựng đập trọng lực thượng lưu Sông Chảy nhánh Sông Lô Hồ Thác Bà hồ lớn có lưu vực 6.430 km tổng dung tích chứa 2.940 x 10 m Cột áp hiệu dụng bình thường 33,7 m lưu lượng xả lớn qua Tua bin 420 m /s Nhà máy có 03 tổ máy loại Tua bin Kaplan chế tạo Liên xơ (Cũ) Vai trị Nhà máy Thuỷ điện Thác Bà bị thay đổi cịn đóng vai trị quan trọng khu vực miền Bắc Nó cung cấp điện cho tỉnh Yên Bái, Thái Nguyên, Lào Cai, Tuyên Quang, Hà Giang Phú Thọ qua đường dây truyền tải 110 KV Nó cung cấp điện cho tỉnh lân cận (Yên Bái, Tuyên Quang, Hà Giang Phú Thọ) đường dây 35kV Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG-01 - NMTĐ Hịa Bình NMTĐ Hịa Bình (1,920MW, 240MW x 08 tổ máy) Nhà máy Thuỷ điện lớn Việt Nam Nó xây dựng nhờ giúp đỡ Liên xô (Cũ) tổ máy số đưa vào vận hành vào năm 1988 Sau đó, tổ máy đưa vào vận hành theo thời gian định tổ máy cuối (Tổ máy số 8) hoàn thành vào năm 1994 NMTĐ Hịa Bình Nhà máy Thuỷ điện kiểu hồ chứa đặt tỉnh Hoà Bình Một đập đá xây dựng phía thượng lưu sông Đà Sông Đà bắt nguồn từ Trung Quốc chảy qua tỉnh Lai Châu Sơn La, sau chảy qua NMTĐ Hịa Bình hợp lại với Sông Hồng chảy vào Vịnh Bắc Bộ qua thủ Hà Nội Hồ Hịa Bình hồ lớn có tổng dung lượng chứa 9.450 x 10 m Cột áp hiệu dụng bình thường 88 m lưu lượng xả lớn qua tua bin 2400 m /s nhà máy có 08 tổ máy loại Tua bin Francis chế tạo Liên xơ (Cũ) NMTĐ Hịa Bình phát cơng suất chiếm tỉ lệ 30% tổng điện Việt Nam đóng vai trị quan trọng khơng cung cấp điện cho khu vực miền Bắc qua đường dây truyền tải lưới điện Quốc gia 220 KV mà kết nối đường dây truyền tải lưới điện siêu cao áp 500 KV từ Miền Bắc tới Miền Nam đưa vào vận hành năm 1994 Hơn nữa, NMTĐ Hòa Bình gánh vác nhiệm vụ quan trọng nhiệm vụ chống lũ, tưới tiêu, giao thông đường thuỷ Đồng Châu thổ Sông Hồng NMTĐ Thác Bà Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) Quang cảnh tổng thể NMTĐ Hịa Bình JE-HYO-MG-01 Gian máy NMTĐ Hịa Bình (2) Khu vực Miền Nam (Trị An, Thác Mơ, Đa Nhim-Hàm Thuận-Đa Mi) Các Nhà máy Thuỷ điện nằm Khu vực Miền Nam Việt Nam có tuổi, kiểu hãng sản xuất … khơng giống thí dụ Nhà máy Thuỷ điện Đa Nhim xây dựng năm 1964 Nhà máy Thuỷ điện Hàm Thuận – Đa Mi xây dựng năm 2001 Nhà máy Thuỷ điện Trị An, Thác Mơ thiết kế xây dựng nhờ giúp đỡ Liên xô (Cũ) - NMTĐ Trị An NMTĐ Trị An (400MW, 100MW x tổ máy) xây dựng đoạn Sông Đồng Nai tỉnh Đồng Nai cách Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 65 Km phía Đơng - Bắc Nhà máy xây dựng nhờ giúp đỡ Liên Bang Nga hoàn thành năm 1991 Đó Nhà máy Thuỷ điện kiểu hồ chứa phát điện việc sử dụng nước chứa Hồ Trị An, tổng dung lượng chứa Hồ Trị An 2.765 x 10 m diện tích lưu vực 350 km Cột áp hiệu dụng bình thường 62 m lưu lượng xả lớn qua Tua bin 888 m /s có 04 tổ máy loại Tua bin Francis NMTĐ Trị An cung cấp điện cho tỉnh Miền Nam qua lưới điện 220 KV đóng vai trị quan trọng đời sống nhân dân khu vực hạ lưu ngăn chặn nước biển tràn vào khu vực hạ lưu có Thành phố Hồ Chí Minh - NMTĐ Thác Mơ NMTĐ Thác Mơ (150MW, 75MW x 02 tổ máy) xây dựng thượng lưu Sông Bé thuộc tỉnh Bình Phước, cách Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 120 Km phía Nam Nhà máy xây dựng nhờ giúp đỡ Ukraine hoàn thành vào năm 1994 Hồ Thác Mơ có tổng dung lượng chứa vào khoảng 1.350 x 10 m có 02 tổ máy loại Tua bin Francis, có cột áp hiệu dụng bình thường 90 m lưu lượng xả lớn qua Tua bin 186 m /s Lưới điện từ NMTĐ Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG-01 Thác Mơ nối tới Trạm Phú Lâm NMTĐ Trị An đường dây truyền tải 110 KV để cung cấp điện cho tỉnh lân cận góp phần cung cấp điện cho Khu vực Miền Nam - “NMTĐ Đa Nhim - Hàm Thuận - Đa Mi” NMTĐ Đa Nhim (160MW, 40MW x 04 tổ máy) xây dựng Sông Đa Nhim nhánh hệ thống Sông Đồng Nai, cách Đà Lạt khoảng 50 Km phía Đơng Bắc Nhà máy xây dựng “Tiền bồi thường thiệt hại chiến tranh Nhật Bản” hồn thành vào năm 1964 Sơng Đa Nhim nhánh thượng lưu hệ thống Sông Đồng Nai NMTĐ Đa Nhim thiết kế để sử dụng cột áp Sông Đa Nhim (Hồ Đơn Dương) đồng tỉnh Ninh Thuận Khi nước sơng Sơng Đa Nhim chảy phía Biển Đơng làm “thay đổi lưu vực” Cột áp hiệu dụng bình thường NMTĐ Đa Nhim 748 m, lưu lượng xả lớn qua 04 Tua bin 26 m /s Nhà máy có 04 tổ máy loại Tua bin Pelton chế tạo Nhật Bản Nhà máy Thuỷ điện cung cấp điện cho khu vực Nam Trung Bộ lưới truyền tải 220 KV mà cịn góp phần tưới tiêu cho khu vực đất đai rộng lớn phía Biển Đơng NMTĐ Hàm Thuận có cơng suất 300MW (150MW x 02 tổ máy) NMTĐ Đa Mi có cơng suất 176MW (88MW x 02 tổ máy), hai NMTĐ xây dựng thượng lưu hệ thống Sông Đồng Nai Dự án Hàm Thuận - Đa Mi thực nguồn vốn ODA Nhật Bản (JBIC cho vay) hai NMTĐ đưa vào vận hành năm 2001 Cả hai NMTĐ xây dựng thượng lưu Sông La Ngà (Sông chảy vào Hồ Trị An) Kiểu tua bin hai NMTĐ loại tua bin Francis thẳng đứng, cột áp hiệu dụng bình thường lưu lượng xả hai NMTĐ 267 m, 134 m /s NMTĐ Hàm Thuận 147 m, 137 m /s NMTĐ Đa Mi Hai NMTĐ nguồn lượng cung cấp cho khu vực Biên Hoà tỉnh Đồng Nai, nối với trạm Long Bình Long Thành hệ thống lưới điện 220 KV Khu vực Miền Nam Việc quản lý ba NMTĐ tổ chức lại thành “NMTĐ Đa Nhim Hàm Thuận - Đa Mi” Tổng công suất phát ba NMTĐ 640 MW vai trị cung cấp điện cho khu vực Miền Nam Nhà máy quan trọng Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) NMTĐ Trị An JE-HYO-MG-01 Phòng điều khiển (NMTĐ Hàm Thuận) Tua bin máy phát điện (Đa Nhim) (3) Khu vực Miền Trung (Vĩnh Sơn - Sông Hinh, Ialy) - “NMTĐ Vĩnh Sơn - Sông Hinh” NMTĐ Vĩnh Sơn (66MW, 33MW x 02 tổ máy) đưa vào vận hành năm 1994 Nhà máy đặt thượng lưu Sơng Cơn thuộc tỉnh Bình Định, cách Thành phố Quy Nhơn khoảng 120 Km phía Tây Bắc Cột áp hiệu dụng bình thường 588 m tua bin Pelton lắp đặt NMTĐ Vĩnh Sơn nối tới đường dây truyền tải 220 KV Đà Nẵng Quy Nhơn cung cấp điện cho khu vực NMTĐ Sông Hinh (70MW, 35MW x 02 tổ máy) đưa vào vận hành năm 2000 Nhà máy đặt thượng lưu Sông Ba thuộc tỉnh Phú Yến Hai tổ máy loại Tua bin Francis trục đứng lắp đặt cột áp hiệu dụng bình thường Nhà máy 141 m, lưu lượng xả lớn qua Tua bin 55,2 m /s Nhà máy nối tới đường dây truyền tải 110 KV Quy Nhơn Nha Trang cung cấp điện cho khu vực Cả hai Nhà máy quản lý Cơ quan “NMTĐ Vĩnh Sơn - Sông Hinh” Thành phố Quy Nhơn Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG-01 - NMTĐ Ialy NMTĐ Ialy (720MW, 180MW x 04 tổ máy) đặt thượng lưu Sông Xê San thuộc tỉnh Gia Lai, cách Pleiku khoảng 50 Km phía Tây Bắc Tổ máy số đưa vào vận hành năm 1999 tổ máy cuối đưa vào vận hành năm 2001 với giúp đỡ Nga Ukraine Bốn tổ máy loại tua bin Francis trục thẳng đứng lắp đặt với cột áp hiệu dụng bình thường 190 m lưu lượng xả qua tua bin 417,6 m /s Một đập đá xây dựng tổng dung lượng Hồ chứa nước 1.370 x 10 m Điện nối tới trạm 500 KV Pleiku đường dây truyền tải 500 KV NMTĐ Ialy NMTĐ lớn thứ hai Việt Nam đóng vai trị quan trọng khơng cung cấp điện mà điều chỉnh tần số điện áp hệ thống lưới điện Việt Nam NMTĐ Vĩnh Sơn Nhà điều hành NMTĐ Ialy 10 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG-01 I.1.4 Tình hình Phát triển Thuỷ điện Việt nam tương lai Trong tương lai, nhà máy Thuỷ điện xây dựng đưa vào vận hành: Bảng I.4 Tổng hợp nhà máy thuỷ điện khởi công đưa vào vận hành theo thời gian STT Tên NMTĐ Công suất (MW) Địa điểm Năm đưa vào vận hành/khởi công Xê Xan 273 Gia Lai 2006/2002 Na Hang 342 Tuyên Quang 2006/2002 Đại Ninh 300 Bình Thuận 2007/2003 Rao quán 70 Quảng Trị 2007/2003 A Vương 300 Quảng Nam 2007/2004 Sông Ba Hạ 250 Phú Yên 2009/2004 Đồng Nai 3-4 510 Lâm Đồng 2009/2004 Sông Tranh 135 Quảng Nam 2009/2005 Pleikrông 100 Kotum 2008/2003 10 Bản La 300 Nghệ An 2008/2004 11 Huội Quảng 740 Lào Cai 2010/2005 12 Buôn Kuốp 280 Đắc Lắc 2009/2004 13 Thượng Kontum 220 Kontum 2010/2005 14 Sông Côn 70 Quảng Nam 2010/2005 15 Sơn La 2400 Sơn La 2010/2005 11 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG-01 I.2 Vai trò phát điện Thuỷ điện Hệ thống điện Việt nam I.2.1 Đặc điểm điện hệ thống điện Năng lượng điện vô hữu ích hoạt động người Nó sử dụng để chạy máy, chiếu sáng, đốt nóng chạy thiết bị điện tử Trong tương lai gần thời đại kỹ thuật số, nhu cầu điện tăng lên nhiều Năng lượng điện có ưu điểm truyền tải dễ dàng Một lượng điện lớn truyền dẫn từ nhà máy đến thành phố, thị trấn đường dây truyền tải Khi hệ thống điện hình thành, việc truyền tải điện giải Tuy nhiên điện có hạn chế so với dạng lượng khác Hạn chế đặc trưng loại lượng khơng thể tích trữ hiệu với khối lượng lớn Nhiều loại hệ thống lưu trữ điện nghiên cứu phát triển thử nghiệm khả thi, song có phương pháp sử dụng thực tế dùng nhà máy thủy điện tích Tốc độ dịng điện nhanh ánh sáng tốc độ nhanh vũ trụ Điều có nghĩa cung cầu hệ thống điện thực thời điểm Tổng lượng điện cấp hệ thống phải luôn tổng lượng điện yêu cầu Nếu lượng điện cung cấp lớn lượng yêu cầu, tần số hệ thống tăng Tần số dòng điện hệ thống phải giữ phạm vi định để không gây ảnh tác động xấu cho hộ tiêu dùng Tổng lương điện bên cầu ln ln biến động khó kiểm sốt Thông thường, công ty điện lực điều chỉnh công suất phát nhà máy lớn họ theo lệnh trung tâm điều độ Hệ thống điện bao gồm nhều phận khác nhau, nhà máy điện, đường dây truyền tải, trạm biến áp, đường dây phân phối, phụ tải, v.v Mỗi phận lại tự hệ thống riêng Mỗi hệ thống điện mạng lưới phức tạp tập hợp nhiều hệ thống thành hệ thống chung Điện thu từ nhiều nguồn lượng khác Cụ thể, phát điện cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch (các nhà máy nhiệt điện), nhiên liệu hạt nhân (nhà máy điện nguyên tử) loại lượng tái tạo (nhà máy thủy điện, nhà máy điện dùng sức gió, pin mặt trời, nhà máy điện địa nhiệt, v.v.) Các nhà máy điện dạng khác có đặc điểm riêng đặc điểm đem lại hữu ích cho toàn hệ thống việc thiết lập phối hợp hiệu kết hợp hoàn hảo chúng 12 Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) ... 11 22 11 60 13 68 13 43 10 96 Trị An 17 38 16 85 18 32 19 94 14 40 18 56 17 73 16 15 2550 2232 217 9 Thác Mơ - - - - 511 787 800 6 01 10 41 932 926 Vĩnh Sơn - - - 34 239 338 286 211 414 3 51 215 Sông Hinh - -... 4 .13 4 MW Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG- 01 Bảng I.3 Sản lượng điện Thuỷ điện 19 91 1992 19 93 19 94 19 95... viên ngành điện (JICA-EVN) Thiết bị Máy phát thuỷ điện bảo dưỡng sửa chữa (1) JE-HYO-MG- 01 I.2.2 Các đặc điểm ích lợi phát điện Thủy điện Phát điện thủy điện phương pháp sản xuất điện đề cập