Các số liệu chính về thời tiết và thuỷ văn
1 Đặc điểm thời tiết khí hậu.
Là một lu vực phụ thuộc chủ yếu vào gió mùa đông bắc, tây nam và phần cuối của lu vực chịu ảnh hởng của bão từ biển Đông gây ma nhiều.
Lợng ma hàng năm ít thay đổi, 85% lợng ma phụ thuộc vào gió mùa và tập trung chủ yếu vào 3 tháng 7, 8, 9.
Khi có bão biển Đông lợng nớc tăng lên đột ngột, lợng ma trung bình hằng năm là 1960 mm.
Tại trạm Hoà Bình lợng ma lớn nhất đạt 734 mm/tháng và mỗi tháng có 18 -
Nhiệt độ trung bình không khí trong thung lũng sông là 22 0 - 23 0 Nhiệt độ tuyệt đối cao nhất đo đợc là 41,2 0 C, nhiệt độ tuyệt đối thấp nhất đo đợc là 1,9 0 C.
Trong năm, sông Đà thể hiện thành 2 mùa rõ rệt: mùa kiệt và mùa lũ.
Mùa lũ ở vào thời kỳ có tác động của gió mùa Tây Nam bắt đầu từ tháng 6 đến tháng 10 kết thúc.
Mùa kiệt bắt đầu từ tháng 11 và kết thúc vào tháng 5, trong thời gian đó có gió mùa Đông Bắc Dao động mực nớc nhỏ, chậm, giảm từ từ, từ độ cao lớn đến độ cao nhá nhÊt
2 Các số liệu đặc trng thuỷ văn.
Diện tích lu vực sông Đà là 51.700 km 2
Tổng lợng dòng chảy trung bình nhiều năm là 57,4 10 6 m 3
Lu lợng nớc về trung bình là 1800 m 3 /s
Lợng ma trung bình hằng năm là 1960 mm
Tần xuất Lu lợng lũ tối ®a (m 3 /s)
Lu lợng trung bình ngày đêm (m 3 /s)
3 Các số liệu về hồ chứa nớc.
Diện tích lòng hồ là 240 km 2
Dung tích có ích là 5,65 km 3
Dung tích toàn bộ hồ là 9,45 10 6 m 3
Dung tích chạy lũ là 6 10 6 m 3
Chiều dài hồ ở mực nớc 115m là 230 km
Chiều rộng trung bình hồ là 1 km
Chiều sâu trung bình hồ là 50 m
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình
Đập - Tràn vận hành - Cửa nhận nớc - Gian máy
Kết cấu và thông số đập chính
Cao độ đỉnh đập là 123 m
Chiều dài mặt đập là 640 m
Chiều dài đập tràn:120m Độ cao đập tràn 67m
Cao độ đáy đập tràn xả đáy 56m.
Cao độ đáy đập tràn xả mặt 102m.
II Các loại cánh phai sử dụng cho công trình thuỷ lực:
1 Cánh phai cửa nhận nớc.
Cửa nhận của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình đợc đặt ở cao độ 56m, chúng có các thông số kỹ thuật nh sau :
- Số lợng 16 cửa (mỗi tổ máy có 2 cửa nhận nớc)
- Lực nâng tính toán 290 tấn
- Trọng lợng cửa van 92,261 tấn Để nâng hạ các các phai cửa nhận nớc ngời ta xử dụng 4 bộ truyền động thuỷ lực, các bộ truyền động thuỷ lực đợc tại cao độ 119m Tại cửa nhận nớc của nhà máy lắp đặt 16 xi lanh thuỷ lực cho 8 tổ máy Các bộ truyền động thuỷ lực có nhiệm vụ :
- Nâng lần lợt các cửa van khi nạp nớc dẫn nớc vào tua bin.
- Hạ nhanh theo trình tự hoặc cùng một lúc 2 cửa van xuống dòng chảy.
- Giữ các cửa ở vị trí trên cùng.
- Tự động nâng cửa van đến trạng thái ban đầu khi bị lún xuống 300mm so với vị trí trên cùng.
* Các đặc tính kỹ thuật của thiết bị truyền động :
Xi lanh thuỷ lực cho 1 cửa van : 1 cái
Xi lanh truyền động cho bộ thuỷ lực : 4 cái
Lùc gi÷ : 250 tÊn áp lực của dầu trong xi lanh khi nâng : 261 kg/ cm 2
Thời gian nâng cửa van : 30,2 phút
Thời gian hạ cửa van : 5 0,5 phút
ThÓ tÝch dÇu trong xi lanh : 13 m 3
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình
Kiểu bơm : PHAIP32/320 - T3 áp lực định mức : 320 kg/cm 2
Công suất động cơ bơm : 22 kW.
Máy bơm hút dầu : áp lực dầu : 25 kg/cm 2
Công suất động cơ : 3 kW
* Nguyên lý làm việc của bộ truyền động :
Dới áp lực, dầu dầu bắt đầu vào khoang dới của xi lanh thuỷ lực và khi áp lực đạt tới 45 kg/ cm 2 thì bắt đầu nâng cánh phai lên Sau đó áp lực dầu tăng lên tuỳ thuộc vào mức nớc thợng lu nhng không quá 261 kg/cm 2 và lúc đó cửa van đợc nâng lên 100mm Do độ chênh lệch áp lớn giữa thợng lu và tuyến dòng chảy của tổ máy nên không thể nâng tiếp cửa van lên đợc nữa, áp lực trong tuyến ống chính sẽ tăng lớn hơn 261 kg/cm 2 khi đó bảo vệ áp lực tác động ngừng nâng cửa van Qua khe hở vừa tạo nên nớc sẽ chảy ngập đầy đờng ống dẫn vào tua bin, đối với cửa thứ
2 cũng thao tác nh vậy Sau khi đầy nớc ở đờng ống dẫn nớc vào tuabin, ngời ta phải giải trừ liên động bảo vệ tăng áp và tiếp tục nâng cửa van áp lực dầu khi nâng cửa van cần phải đạt gần bằng 100 kg/cm 2
2 Cánh phai đập tràn xả đáy. Để phục vụ chống lũ trên đập tràn của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình có bố trí
12 cửa xả đáy đặt tại cao độ 56m các cánh phai này có kích thớc 10x6 m 2 Các cánh phai này đợc điều khiển bằng cơ cấu truyền động thuỷ lực Các bộ truyền động thuỷ lực có nhiệm vụ :
- Nâng cánh phai dới áp lực
- Hạ nhanh cánh phai đến vị trí đóng hoàn toàn cửa xả đáy
- Giữ cánh phai ở vị trí trên cùng
- Tự động nâng cánh phai đến trạng thái ban đầu khi bị lún xuống 300 mm so với vị trí trên cùng.
Các bộ truyền động thuỷ lực này đặt cao độ 82m, 12 cánh phai này đợc chuyền động nhờ 6 bộ truyền động các bộ truyền động có các thông số kỹ thuật nh sau :
Xi lanh thuỷ lực cho 1 cửa van :1 cái
Lùc gi÷ : 200 tÊn áp lực của dầu trong xi lanh khi nâng : 250 kg/ cm 2 áp lực của dầu trong xi lanh khi hạ : 129 kg/ cm 2
Thời gian nâng cửa van : 16,2 phút
Thời gian hạ cửa van : 10 phút.
3 Cánh phai đập tràn xả mặt.
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình có 6 cửa xả mặt các cửa này có các kích thớc 15x15 m 2 các cửa này đợc đặt cao độ 102 m để điều khiển các cánh phai này ngời ta sử dụng cần cẩu chân dê 2x250 tấn
III Các thông số chính của tuabin n ớc
Tua bin lắp đặt trong nhà máy thuỷ điện Hoà Bình loại tuabin kiểu dù trục đứng hớng tâm kiểu PO 150/810 - B - 567,2 dùng để dẫn động cho máy phát điện có công suất 240 MW Tuabin đợc điều khển bởi hệ thống dầu áp lực.
1 Các thông số kỹ thuật của tuabin. Đờng kính bánh xe công tác : 5672 mm
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình
Lu lợng nớc qua tuabin : 301,5 m
Tần số quay định mức : 125 v/phút
Tần số quay lồng tốc : 240 v/phút §é cao hót (HS) : - 3,5 m
Hiệu suất tối đa ở cột áp định mức : 95%
Khối lợng dầu trong bể : 10 m 3
Loại dầu : T-30 Độ lệch tâm : 9%
2 Cấu tạo hoạt động các bộ phận của tuabin.
Có nhiệm vụ nhận và truyền tải trọng của tổ máy, của bê tông nằm trên nó, lực của áp lực nớc tác động vào tuabin Cấu trúc của tuabin gồm có đai trên và đai dới cấu tạo từ 4 vành hình quạt các vành này đợc nối với nhau bằng 18 cột Stator chịu lực đợc làm bằng thép tấm, 5 trụ ở vành đầu vào buồng xoắn đợc làm bằng thép rèn Các trụ Stator này ngoài mục đích chịu lực nó còn làm nhiệm vụ hớng dòng vào cánh hớng động sao cho về mặt thuỷ năng là có lợi nhất.
Có nhiệm vụ dẫn nớc từ đờng ống áp lực tới cánh hớng và phân bố đều lu l- ợng nớc theo khắp chu vi Buồng xoắn đợc thiết kế theo hình xoắn ốc có thiết diện thay đổi, có 20 cửa và 1 ống khuếch tán, các chi tiết có độ dầy khác nhau.
Bánh xe công tác dùng để biến đổi năng lợng của dòng chảy thành cơ năng quay máy phát điện Bánh xe công tác bao gồm vành trên, vành dới và 16 cánh chúng đợc hàn với nhau bằng phơng pháp hàn điện ở phía dới của tuabin có bắt nắp rẽ dòng, nắp này tạo nên sự thay đổi của dòng chảy từ hớng tâm chuyển sang hớng trục một cách êm dịu.
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình
Dùng để truyền mô men quay từ bánh xe công tác đến máy phát điện, trục tuabin có cấu tạo nguyên khối kiểu rỗng, đờng kính 1,5m, độ dầy của thành trục 13cm, chiều dài 6,8m.
Dùng để điều chỉnh lu lợng nớc vào tuabin khi thay đổi công suất của tổ máy cũng nh ngăn không cho nớc vào tuabin khi ngừng máy.
Servomotor: Để điều khiển độ mở của cánh hớng mỗi tuabin đợc trang bị 4 xéc vô mô tơ điều khiển kép, các xéc vô mô tơ dùng điều khiển bằng dầu áp lực 40ata.
IV Hệ thống dầu phục vụ cho tuabin:
Gồm có bình dầu MHY, hai máy bơm dầu và thiết bị làm mát dầu Thể tích bình dầu MHY 12,5 m 3 , áp lực định mức là 40 ata, thể tích bể xả 12,5 m 3
Trong bình có chứa một lợng dầu cần thiết để điều chỉnh có thể tích là 4,75 m 3 , thể tích còn lại của bình dự trữ đợc nạp khí nén Không khí là môi trờng tích trữ áp lực và dự trữ năng lợng cho các cơ cấu thuộc hệ thống thuỷ lực làm việc, dầu áp lực là là nguồn năng lợng cho hệ thống điều điều chỉnh thuỷ lực.
Trong quá trình làm việc áp lực định mức 40 kg/ cm 2 và lợng khí cố định trong bình dự trữ đợc tự động duy truỳ tự động lợng dầu trong bình dầu dự trữ bị hao hụt sẽ đợc khôi phục nhờ 2 bơm dầu Các bơm này trong chế độ vận hành có thể 1 bơm làm việc, 1 bơm dự phòng Bơm chính tự động làm việc khi áp lực bình dầu xuống 37kg/cm 2 Bơm dự phòng việc khi áp lực dầu trong bình dầu giảm xuống 35kg/cm 2 Bơm ngừng làm việc khi áp lực trong bình đạt 40 kg/cm 2 Khi áp lực trong bình giảm quá 29 kg/ cm 2 thiết bị bảo vệ sẽ không cho máy phát làm việc. Bơm dầu có năng suất 13,9 -14 lít/s áp lực 40 kg/cm 2
V Hệ thống n ớc kỹ thuật trong nhà máy:
Sơ đồ nối điện chính của nhà máy
Nhà máy có 8 tổ máy đợc nối thành 4 khối ghép đôi Mỗi tổ máy có một bộ máy biến áp 3x1pha tăng áp từ 15,75kV lên 220kV, một đờng cáp dầu áp lực 220kV nối từ trong hầm gian máy ra ngoài OPY220, từ OPY220 lại có 2 đ ờng nối lên OPY500 và 2 đờng nối sang OPY110.
Sơ đồ trạm OPY220 là sơ đồ kiểu 1,33 (4 máy cắt với 3 phần tử) Với chế độ kÕt d©y b×nh thêng th×:
+ Máy cắt 240, 260 đóng cấp điện cho đờng dây Hoà Bình - Thanh Hoá.
+ Máy cắt 231, 251 đóng cấp điện cho đờng dây Hoà Bình-Ninh Bình.
+ Máy cắt 232, 253 đóng cấp điện cho đờng dây Hoà Bình - Thái Nguyên.
+ Máy cắt 233, 253 đóng cấp điện cho đờng dây Hoà Bình-Chèm.
+ Máy cắt 234, 254, 235, 255, 236, 256 đóng cấp điện cho đờng dây Hoà Bình - Hà Đông.
+ Máy cắt 257, 258 đóng cấp điện cho 2 máy biến áp tự ngẫu AT1 và AT2
Sơ đồ trạm OPY500 là sơ đồ kiểu tứ giác (thiếu) gồm 2 máy cắt 571, 572 đóng cấp điện cho đờng dây 500kV.
Sơ đồ trạm OPY110 là sơ đồ một thanh góp phân đoạn bằng dao cách ly gồm:
+ Máy cắt 171,172 đóng cấp điện cho trạm Hoà Bình thi công.
+ Máy cắt 173 đóng cấp điện cho đờng Hoà Bình - Điện Biên.
Về phần tự dùng, nhà máy lấy điện tự dùng từ phía 35kV của 2 máy biến áp tự ngẫu qua 2 máy biến áp 35/6kV xuống thanh cái 6kV Khi sự cố hay thao tác có thể lấy điện tự dùng từ đầu cực máy phát 1 hoặc 8 qua 2 máy biến áp 15.75/6kV cấp cho hệ thống thanh cái tự dùng Việc chuyển đổi trên có thể thực hiện tự động(ABP) hay bằng tay.
Máy phát điện
1 Cấu tạo của máy phát điện. a Thông số điện của máy phát:
Công suất định mức biểu kiến: KVA 266700
Công suất định mức hữu công: KW 240000 Điện áp dây định mức: KV 15,75
Dòng điện stator định mức: A 9780
Hệ số công suất định mức: cos 0,9
Tần số định mức: Hz 50
Tốc độ quay định mức: v/p 125
Tốc độ quay lồng tốc: v/p 240
Dòng điện kích thích định mức: A 1710 Điện áp trên vòng rotor ở phụ tải định mức: V 430
Hiệu suất định mức: % 98,3 b Thông số cấu tạo của máy phát.
Bố trí máy phát điện thuỷ lực:
Máy phát đợc cấu toạ theo kiểu ổ dù có một ổ đỡ đặt trên nắp tuabin và một ổ hớng nằm ở giữa giá chữ thập trên.
Nằm đồng trục với máy phát là máy phát phụ và máy phát điều chỉnh.
Tại vùng trung tâm của đĩa rotor máy phát chính có lắp rotor máy phát phụ. Phía dới giá chữ thập treo stator máy phát phụ.
Vòng chổi than của máy phát chính, phụ và máy phát điều chỉnh nằm trong hộp hình côn lắp ở giá chữ thập trên.
- Khối lợng lắp ráp của rotor: tấn 610
- Khối lợng toàn bộ máy phát: tấn 1210
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình
Cấu tạo chi tiết của máy phát chính nh sau:
Vỏ stator đợc hàn bằng thép tấm, có vành trên và vành dới Để có thể vận chuyển dễ dàng stator đợc cấu tạo thành 6 phần Stator đợc bắt vào móng nhờ 12 tấm gudông móng.
Cuộn dây stator máy phát thuỷ lực làm bằng thanh dẫn lợn sóng 2 lớp kép, có 3 đầu chính và đầu ra trung tính.
Số rãnh cho 1 cực và 1 pha g = 4.
Cách điện vỏ của các thanh dẫn, chỗ nối, thanh cái là liên tục chịu nhiệt cấp
F (kiểu mica chịu nhiệt trộn êbôxit)
Rotor máy phát điện thuỷ lực gồ đĩa rotor, thân rotor có gắn đĩa phanh, các cực có cuộn dây kích thích và cuộn cản, thanh dẫn nối các cuộn kích từ với các vành chổi than đoạn trục phụ trên đó có lắp ống lót cho ổ hớng. Đĩa rotor là một kết cấu hàn đúc gồm trung tâm và 6 nan hoa tiết diện hình hộp có thể tháo ra đợc Thân rotor là các mảnh dập bằng thép tấm ghép lại và đợc chia thành 12 đoạn theo chiều cao.
Cách điện của các cực cấp F đợc làm bằng vải amiang tẩm bôxit lắp giữa các vòng dây, giữa lõi thép và vòng dây cách điện hình ống làm bằng amiang thuỷ tinh ép cứng Các mặt cuộn dây, các cực từ đợc cách điện bằng vòng đệm téctôlic thuỷ tinh.
2 Thông số và cấu tạo của các thiết bị chính. a Máy phát phụ:
Công suất biều kiến định mức: KV
Công suất hữu công định mức: KW 1740
2 6 Điện áp định mức của cả cuộn dây: V 1295 Điện áp định mức của mạch trích: V 530
Dòng điện stator trớc mạch trích: A 1680
Dòng điện stator sau mạch trích: A 1200
Hệ số công suất định mức ứng với chế độ làm việc định mức của máy phát: Cos 0,55
Tần số định mức: Hz 50
Tần số quay định mức: v/p 125
Tần số quay lồng tốc: v/p 240
Dòng điện kích thích ở chế độ làm việc bình thờng: A 205 Điện áp trên vòng rotor ở chế độ làm việc bình thờng: V 450
Máy phát phụ dùng để cung cấp điện cho hệ thống kích thích độc lập bằng thyristor của máy phát chính.
Stator của máy phát phụ đợc lắp vào chân giá chữ thập trên, còn rotor đợc lắp vào đĩa rotor máy phát chính. b Máy phát điều chỉnh:
Công suất biểu kiến định mức: KVA 0,25 Điện áp dây định mức: V 110
Tần số định mức: Hz 50
Tần số quay định mức: v/p 125
Tần số quay lồng tốc: v/p 240
Khối lợng chung của máy phát: tấn 1,4
Máy phát điều chỉnh là máy phát tần số cho bộ điều tốc điện thuỷ lực của tuabin và rơ le tốc độ Nó là máy phát đồng bộ 3 pha có kích thích bằng nam chân vĩnh cửu. Để từ hoá nam châm, mỗi cực từ có một cuộn dây đặc biệt Cần phải tiến hành nạp từ điện áp thấp dới 110V, bằng dòng điện một chiều 600A, thời gian nạp không quá 1s.
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình c Giá chữ thập trên:
Giá chữ thập trên có lắp ổ hớng máy phát gồm 12 secmăng nằm trong thùng dầu có bộ làm mát dầu. d ổ đỡ:
Phụ tải tính toán cực đại đè lên 1 ổ đỡ: tÊn 16,
Tổng tổn thất tính toán trong ổ đỡ: kW 380 áp lực trung bình trong các secmăng ở phụ tải tính toán lớn nhÊt:
Thể tích dầu trong thùng ổ đỡ: m 3 10 ổ đỡ loại 1 hàng có 16 secmăng tự điều chỉnh Mỗi secmăng có một bộ làm mát Giữa các secmăng và đầu hình cầu của bulông đỡ là các đĩa đàn hồi mặt phẳng ma sát của các secmăng có lớp bọc kim loại nhựa đàn hồi ổ đỡ làm việc theo chế độ tự bôi trơn Do đĩa quay, dầu liên tục đa vào khe hở giữa đĩa và secmăng tạo thành màng dầu trên mặt ma sát.
Cấu tạo ổ đỡ, hệ thống bôi trơn và bộ làm mát của nó cho phép:
- Khởi động không cần dùng kích phanh nâng rotor tổ máy.
- Làm việc lâu dài ở tần số quay 125 v/p.
- Khởi động ngay sau khi dừng tổ máy. e ổ hớng:
Tổng tổn thất tính toán: kW 40,3
Thể tích dầu trong thùng: m 3 2
2 8 ổ hớng là loại ổ secmăng Bề mặt ma sát của secmăng có tráng babit b-83, phía dới có vòng cách điện Nhiệt sinh ra trong ổ hớng đợc làm mát bằng bộ làm mát dầu. f Bộ làm mát không khí:
Số lợng bộ làm mát không khí máy phát: c 12
Lu lợng không khí qua các bộ làm mát: m 3 /s 160
Nhiệt độ lớn nhất của nớc vào: 0 C 30 áp lực làm việc lớn nhất của nớc: MPa 0,3
Khối lợng một bộ làm mát khí: tấn 1,055
Tổng lu lợng nớc qua các bộ làm mát: m 3 /h 760
Rotor máy phát làm việc nh một quạt li tâm tạo nên áp lực gió làm mát cần thiết, làm mát các cực từ, cuộn dây rotor và đi vào các bộ làm mát gió bằng nớc. Các bộ làm mát khí đợc lắp vào thân stator máy phát chính. g Hệ thống phanh:
Số lợng phanh: c 24 áp lực không khí khi phanh: MPa 0,7
Tốc độ tuabin khi bắt đầu phanh: v/p 2530
Lợng không khí cho một lần phanh: lít 300 áp lực dầu trong hệ thống phanh khi nâng rotor: MPa 10
Hệ thống phanh đợc trang bị các van 3 ngả để có thể chuyển đổi dễ dàng trạng thái phanh hay kích máy.
3 Hệ thống kích thích của máy phát điện. a Nhiệm vụ của hệ thống kích thích:
Các máy phát thuỷ lực của nhà máy Hoà Bình đợc trang bị hệ thống kích thích thyristor kiểu độc lập Hệ thống này đảm bảo các chế độ làm việc sau:
Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình
- Khởi động tự động có đóng vào lới bằng phơng pháp hoà đồng bộ chính xác.
- Làm việc ở chế độ bình thờng theo đặc tính P,Q của máy phát hay ở chế độ sự cố cho phép.
- Cờng hành kích thích với 1 bội số cho trớc theo điện áp và dòng điện khi có h hỏng trên lới gây giảm điện áp thanh cái trạm.
- Dập từ cho máy phát ở các chế độ dừng sự cố và dừng bình thờng tổ máy. b Thông số kỹ thuật của hệ thống kích thích:
Công suất định mức: kVA 1000 Điện áp định mức: V 500
Công suất khi cờng hành: kVA 1530
Dòng điện ở chế độ cờng hành: A 3420
Bội số cờng hành theo điện áp: lần 3,5
Dới đây là thông số kỹ thuật của các thiết bị tạo nên hệ thống kích thích:
Công suất biểu kiến định mức: kV
313 0 Điện áp dây định mức: của tất cả cuộn dây: V 129
Dòng điện stator định mức phần điện áp thấp của cuộn d©y:
0 phần điện áp cao của cuộn dây: A 120
Dòng điện kích thích ở chế độ định mức A 220
Dòng điện kích thích ở chế độ cờng hành A 330
*Máy biến áp chỉnh lu:
Công suất định mức: kVA 112 Điện áp dây định mức: + cuộn sơ cấp: V 615
+ cuộn thứ cấp: V 300 Điện áp ngắn mạch: % 8
Các bộ biến đổi thyristor trong hệ thống kích thích của máy phát thuỷ lực:
Bội số cờng hành theo điện áp: lần 3.5
Bội số cờng hành theo dòng điên: lần 2
Thời gian cờng hành cho phép: sec 50
Thời gian đạt điện áp cờng hành: sec 0.07
Các giới hạn thay đổi mức đặt điện áp của máy phát: lần 0,81,1 Độ nhạy của bộ điều chỉnh tự động:
5 Điện áp một chiều định mức: V 1650
Dòng điện một chiều định mức : A 2500
Thời gian quá tải cho phép: sec