Mô hình máy phát Điện mini dùng sức nước

Mô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nướcMô hình máy phát Điện mini dùng sức nước

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KỸ THUẬT VÀ CÔNG N ĐÔ ÁN

I HỌC

MÔ HÌNH MÁY PHÁT ĐIỆN MINI DÙNG SỨC NƯỚC

Sinh viên thực hiện : NGUYÊN QUANG VĂN

Lớp : 54K2 CNKT ĐIỆN, ĐIỆN TU

Giăng viên hướng dẫn : TS NGUYÊN TI N

Nghệ An, 05 - 2018

Trang 2

ĐÔ ÁN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC H MÁY PHÁT ĐIỆN MINI DÙNG SỨC NƯỚC |GUYEN QUANG VAN 4K2 CNKT ĐIỆN, ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYÊN TIEN DUNG

Cán bộ phần biện : Th§ LƯU VĂN PHÚC

Nghệ An, 05 - 2018

Trang 3

HUONG DAN

Nam 2018

Trang 5

LỜI MỞ ĐẦU

Năng lượng đã đóng một vai trò quan trọng trong đời sống của con người Cuộc cách mạng công nghiệp đầu tiên diễn ra vào cuối thế kỹ 18 và đầu thế kỷ 19

đã thúc đây quá trình sản xuất vả sử dụng năng lượng Quá trình công nghiệp hóa đã

làm tăng nhu cầu năng lượng trên thể giới Trong đó nhiên liệu hóa thạch là nguồn

năng lượng chính cho nền kính tế toàn cầu Tuy nhiên, nguồn nhiên liệu này là có

hạn và gây ra những vấn đề môi trường và biến đổi khí hậu, vì vậy con người đã tìm

ra những nguồn năng lượng mới thay thế được gọi là năng lượng tái tạo, nguồn

năng lượng này liên tục được bổ sung bởi các quá trình tự nhiên bao gồm năng,

lượng gió, năng lượng mặt ười, nhiên liệu sinh học, thủy điện, năng lượng sóng và

năng lượng thủy triều mà có thể khai thác bất cứ lúc nào nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển của thế giới Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng năng lượng cũng đang ngày

cảng tăng, tuy nhiên nguồn nhiên liệu hóa thạch trong nước đang cạn kiệt dẫn do Nam (EVN), hign nay

tốc độ tiêu thụ điện năng của Việt Nam có xu hướng tăng gấp đôi so với mức tăng

khai thác và sử dụng mạnh mẽ Theo Tập đoàn Điện lực Vĩi

trường GDP, trong khi điện năng được sản xuất từ thủy điện vả nhiệt điện chưa đủ

đáp ứng nhu cầu nên đã tạo áp lực cho ngành năng lượng Việt Nam, do đó cần có

chiến lược phát triển dài hạn, trong đỏ phát triển năng lượng tái tạo là lựa chọn đúng

đắn nhằm đáp ứng nhu cầu năng lượng quốc gia đồng thời hướng đến sự phát triển bền vững Theo “Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm

2020, tầm nhìn đến năm 2050°, được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt năm 2007, đã đặt mục tiêu hướng tới của các nguồn năng lượng mới và tái tạo (đạt tỉ lệ khoảng, 5% tổng năng lượng thương mại sơ cấp đến năm 2010 và 11% vào năm 2050)

Những năm gần đây, Việt Nam ngày càng chú trọng vào việc phát triển mạnh năng,

Trang 6

LỜI CẢM ƠN

Trước khi bắt đầu đỗ án tốt nghiệp, với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin cám

ơn quý thẫy cô Viện kỹ thuật và công nghệ đã tận tỉnh truyền đạt kiến thức cũng, như giúp đỡ em trong quá trình học tập tại trưởng

Đặc biệt, em xin ghi nhớ sự nhiệt tình của thầy Nguyễn Tiền Dũng, người trực

tiếp hướng dẫn và đã giúp em hoàn thành đỏ án này Bên cạnh đó, em xin chụ; thầy giảng dạy bộ môn điện tử cơ bản đã nhiệt tỉnh giúp đỡ em trong việc thu thập tài Ì trao đổi thơng tin và tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình xây dựng mô hình

Sau cùng, tôi cũng xin cám ơn những ng rời bạn đã đóng gop y kid n và hỗ trợ

Trang 7

PHỤ LỤC

CHUONG I ool

1.1, Khai nigm nang lwong thity dién 7 1.2 Các công nghệ thủy điện 8 1.3 Tiềm năng phát triển thủy điện ở Việt Nam Je

1.3.1 Khai thác, sử dụng nguồn thủy điện Việt Nam „10 1.3.2 Thủy điện nhỏ wll 3.3 Những bắt cập: Je 1.3.4 Kết luận 213 CHUONG I 2.1 Nguyên lý hoạt động chung của nhà máy thuỷ điện x 1S

2.2 Sơ đồ các kiểu nhà máy thuỷ điện

2.2.1 Nhà máy thuỷ điện kiểu lòng sông (hay sau đập) 2.2.2 Nhà máy thủy điện kiểu đường

2.2.3 Nhà máy thủy điện kiểu tổng hợp 2.3 Các thông số của đỏng chảy và tuabin nước 2.3.1 Cột áp 2.3.3 Công suất

2.3.4, Hiệu suất tuabin

2.3.5 Đường kính bánh xe công tác và số vòng quay tuabin

2.4 Giới thiệu các thiết bị,

2.4.1 Kết cầu của máy đồng bộ cực ẩn

2.4.2 Kết cấu máy phát điện đồng bộ cực lôi

2.5 Cấu tạo nhà máy thuỷ điện

2.5.1 Turbine thuỷ lực 2.5.2 Máy phát thuỷ điện

2.6 Các thiết bị cơ khí trong nhà máy thuỷ điện

2.6.1 Cửa van trên thành ống dẫn Turbin‹

2.6.2 Cửa van cửa ra ống hút

Trang 8

2.7 Thiết bị điện z 25 2.7.1 Máy biến áp chính 2.7.2 Hệ thống điện lực tĩnh 25 2.7.3 Các hệ thống thiết bị phụ 26

2.8 Hệ điều khiển công suất nhà máy thuỷ điện sbi 27

2.8.1 Hệ điều chỉnh công suất tác dụng nhà máy thuỷ điện 27

2.8.2 Hệ điều chỉnh công suất phản kháng nhà máy thuỷ điện 31

2.9 Tua bin thiy dién 32

2.9.1 Tua bin phan kich .32

2.10 Nguyên lý hoạt động x =—=- -.34:

CHUONG IIL i ngư nh i 36

3.1, Sơ đồ khối của mô hình " & 36

3.1.1 Giới thiệu các thiết bị 2.36

4.1 Lắp đặt mô hình 41

4.2 Nguyên lí hoạt động của mô hình 42

4-4 Nhược điểm 143

Trang 9

CHUONG I

NẴNG LƯỢNG THỦY ĐIỆN

1.1 Khái niệm năng lượng thủy điện

Thuỷ điện là nguồn điện được sản xuất từ năng lượng nước Đa số năng lượng,

thuỷ điện có được từ thế năng của nước được tích tại các đập nước lâm quay tua bin

và phát ra điện Nguồn nước có thể là từ sông hoặc là đo con người tạo ra như các

đồng nước chảy từ hồ trên cao xuống thông qua các ng và chảy ra khỏi đập Thủy

điện là nguồn năng lượng tái tạo phổ biến, mang tỉnh cạnh tranh Nó đóng vai trò

quan trọng trong hệ thống điện tông hợp hiện nay (đóng góp hơn 16% tổng sản

lượng điện trên toàn thé giới và khoảng 85% điện tái tạo toàn cầu), Hơn nữa, thủy

điện giúp ôn định những biến động giữa cung và cầu Vai trò này sẽ trở nên quan trọng hơn trong những thập kỷ tới, khi những chia sẻ của nguồn điện tái tạo thay đổi

~ chủ yếu là năng lượng gió và năng lượng mặt trời - sẽ tăng lên đáng kể Đồng góp

của thủy điện vào việc giảm dần lượng các bon gồm hai phần chính: cung cấp nguồn điện tái tạo sạch và đóng góp nguồn điện vào lưới điện quốc gia Ngoài ra, các đạp thủy điện giúp kiểm soát nguồn cung cấp nước, lũ lụt và hạn hán, nước cho

tưới tiêu Tuy nhiên, việc phát triển thủy điện cũng cần tính đến các hoạt động giao thông 15 đường thủy và giải trí Những mục tiêu này có thể gây ra những mâu thuẫn

tại các thời điểm khác nhau nhưng thường là bổ sung cho nhau nhiều hơn

STAT 2007 2008 20082910 2014 2012 2013 2014 2019 2016 2017 2018

ÔỔ ` N 1 ` = SE t14.occco— tueeesococo =a = màn Trung Ong C~~— MTRME 2012 (sáo cáo tị trường tả tạo tung hạn 2012

Biểu đồ 1 Thủy điện và dự báo trung hạn theo khu vực

Trang 10

1.2 Các công nghệ thủy điện

- Nhà máy thủy điện trên sông (Run-off river plant): khai thác năng lượng, để sản xuất điện chủ yếu từ các dòng chảy trên sông Những nhà máy nảy có thể

bao gồm tích trữ ngắn hạn hoặc "chứa nước", cho phép hoạt động linh hoạt theo giờ

hoặc theo ngày, tuy nhiên việc sản xuất chủ yếu được điều chính bởi điều kiện dòng chảy tự nhiên trên sông hoặc tháo nước từ hồ chứa ở thượng nguồn (HPP) Trong trường hợp không có hồ chứa ở thượng ngt sản xuất phụ thuộc vào lượng mưa và đồng chảy, và thường có những thay đổi đáng kể theo ngày, tháng, mùa và theo năm ~ Nhà máy thủy điện hồ chứa (Reservoir hydropower plant) dựa vào lượng, nước được tích trong hồ Công nghệ này linh hoạt trong vị

c tạo ra điện theo nhụ

cầu, giảm phụ thuộc vào sự thay đối của dòng chảy Những hỗ chứa rất lớn có thể

tích trữ nước hàng tháng hoặc hàng năm và cung cấp các dich vụ ngăn ngửa lũ và

địch vụ tưới tiêu Việc thiết kế nhà máy phụ thuộc nhiễu vào môi trường và nhu cầu xã hội khu vực và các điều kiện của dự án địa phương Hầu hết các hồ được tạo ra

Khi điều kiện địa \g như những hỗ chứa

bằng việc xây dựng đập để kiểm soát các dòng chảy tự nhiê

phương cho phép, các hỗ tự nhiên cũng có chức

~ Nhà máy thủy điện tích năng (Pumped Storage Plant - PSPs) sir dung

nước được bơm từ hồ chứa thấp hơn vào hỗ chứa trên cao khi nguồn cung cấp điện

vượt quá nhu cầu hoặc giá điện thấp Khi nhu cầu vượt sản xuất đ

và điện có giá

cao, nước sẽ được 16 xả và chảy ngược lại từ hỗ chứa trên cao xuống hồ thấp hơn

thông qua các tuabin để tạo ra điện Nhà máy thủy điện tích năng lấy năng lượng từ lưới điện để đây nước lên, sau đó hoàn lại lượng nước đó (hiệu quả của chu trình

này đạt từ 70% đến 85%) Vì vậy, PSP là công nghệ tiêu thụ điện lưới, tuy nhiên lại

tích trữ điện hiệu quả Công nghệ tích năng hiện mang lại 99% tích trữ điện trong, lưới điện

1.3 Tiềm năng phát triển thị

Hiện

kiếm những nguồn năng lượng khác nhau dé

điện ở Việt Nam

nay ngành năng lượng học đang phát triển mạnh Người ta tích cực tìm

sử dụng cho các ngành kinh tế, Trong

Trang 11

dang năng lượng cơ bản; còn năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thuỷ triều và năng lượng thuỷ diện cực nhỏ là những dạng năng lượng mới

Thuỷ năng ~ năng lượng của dòng chảy sông suối là một dạng năng lượng

được con người sử dụng tử rất lâu Hàng nghìn năm trước, ở Ai Cập, Ản Độ, Trung,

Quốc, người ta đã dùng bánh xe nước đơn giản sử dụng động năng của dòng chảy Tuy nhiên mãi tới thể kỷ thứ XVI thì việc sử dụng năng lượng nước mới tương đổi

rộng rãi và bánh xe nước mới có những cải tiến lớn và phát triển đến ngày nay,

Máy thuỷ lực là danh từ chung chỉ các thiết bị dùng để chuyển hoá năng,

lượng chất lỏng thành cơ năng trên các cơ cấu làm việc của máy (bánh xe công tác,

piUông ) hay ngược Ì

Tuabin nước là một loại máy thuỷ lực, biến năng lượng của chất lỏng (ở đây là đồng nước) thành cơ năng trên trục quay của tuabin để quay máy phát điện hay các

cơ cấu máy khác,

Tuabin nude được lắp đặt tại NMTĐ để chuyển hoá năng lượng nước thành cơ năng và cơ năng được chuyển hoá thảnh điện năng nhờ máy phát điện, khi nước từ

thượng lưu chảy theo đường dẫn tới tuabin, rồi chảy ra hạ lưu

A Cita léy made Duimgongap lye

2 Của nhận nước

3% Van sự cỗ đường bg 4 One hit

Hình 1.1 Sơ đồ một NMTD Nhà máy thuỷ điện có hàng loạt tu

Trang 12

- Có khả năng làm việc ở các chế độ phụ tải thay đổi

~ Thời gian mở máy và dừng máy ngắn

- Không làm ô nhiễm môi trường,

Mặt khác, nếu khai thác thuỷ năng tổng hợp, kết hợp với tưới tiêu, giao thông và phát điện thì giá thành điện sẽ giảm xuống, giải quyết triệt để hơn van dé

của thuỷ lợi và môi trường sinh thái của một vùng rộng lớn quanh đó 1.3.1 Khai thác, sử dụng nguồn thủy điện Việt Nam

Lãnh thổ Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới, có lượng mưa trung bình hàng

năm cao, khoảng 1.800 - 2.000mm Với địa hình miễn Bắc và biên giới miền Tây

đổi núi cao, phía Đông là bờ biển dài trên 3.400km nên nước ta có hệ thống sông ngòi khá dày đặc, với hơn 3.450 hệ thống Và với điều kiện tự nhiên thuận lợi như

vậy nên tiềm năng thuỷ điện của nước ta tương đối lớn

Theo tính toán lý thuyết, tổng công suất thủy điện của nước ta vào khoảng

35.000MW, trong đó 60% tập trung tại miễn Bắc, 27% phân bố ở miễn Trung và

13% thuộc khu vực miền Nam Tiềm năng kỹ thuật (tiềm năng có thẻ khai thác khả

thi) vào khoảng 26.000MW, tương ứng với gần 970 dự án được quy hoạch, hàng

năm có thể sản xuất hơn 100 tỷ kh, trong đó nói riêng thuỷ điện nhỏ có tới 800 dự

:Wh/năm

án, với tổng điện năng khoảng 15 - 20

Có thể nói, cho đến nay các dự án thủy điện lớn có công suất trên 100MW hầu

như đã được khai thác hết Các dự án có vị trí thuận lợi, có chỉ phí đầu tư thấp cũng đã được triển khai thỉ công Còn lại trong tương lai gần, các dự án thủy điện công

suất nhỏ sẽ được đầu tư khai thác

Trong những năm qua, ngoài các dự án lớn do EVN đầu tư, có nguồn vốn và kế hoạch thực hiện đúng tiến độ, thì các dự án vừa và nhỏ do chủ đầu tư ngoài

ngành diện thường chậm tiến độ, hoặc bị dùng Lý do của tình trạng các dự án chậm tiến độ hoặc bị đừng là đo: (1) Nền kinh tế nước ta trong thời gian qua gặp khó khăn (2) Các dự án không hiệu quả, không đũ công suất như trong quy hoạch và nghiên cứu khả thi, hoặc chỉ phí đầu tư quá cao, khó khăn trong việc hoàn vốn (3)

dự án chủ đầu tư không đủ năng lực tài chính, hoặc chủ đầu tư không có kinh

Trang 13

chặt phá rùng trên diện rộng, ảnh hưởng đến bạ du bị thu hồi, tạm loại ra khỏi quy hoạch Ở nước ta, thủy điện chiếm một tỷ trọng cao trong cơ cấu sản xuất điện Hiện nay, mặc dù ngành điện đã phát triển đa dạng hóa nguồn điện, nhưng thủy điện vẫn đang chiếm một tỷ trọng đáng kể Năm 2014, thủy điện chiếm khoảng 32% trong tổng sản xuất điện Theo dự báo của Quy họach điện VII (QHĐ VII) thì đến các năm 2020 và 2030 tỷ trọng thủy điện vẫn còn khá cao, tương ứng là 23%

Ngoài mục tiêu phát điện, các nhà máy thủy điện còn có nhiệm vụ cắt và

chống lũ cho hạ du trong mùa mưa bão, đồng thời cung cấp nước phục vụ sản xuất

và nhu cầu dân sinh trong mùa khô

1.3.2 Thũy

Theo phân cắp của V nhỏ

+t Nam, các nguồn thủy điện có công suất đến 30MW th được phân loại là thủy điện nhỏ Các nguồn thủy điện có công suất lớn hơn gọi là thủy điện lớn Tuy nhiên, theo Tổ chức thủy điện nhỏ của Liên hiệp quéc (Small Hydropower UNIDO), th sọi là thủy điện nhỏ, còn các nhả máy có công suất từ 10 MW - 100 MW là thủy các nguồn thủy điện có công suất từ 200 kW - I0 MW: điện vừa

Như vậy, theo phân loại của Việt Nam thì thủy điện nhỏ (công suất £ 30MW)

đã bao gồm các thủy điện vừa Điều này có nghĩa là đối với dự án thủy điện nhỏ có công suất trên 15MW cũng cần phải chú ý thấm định nghiêm túc về quy hoạch, thiết kế, xây dựng và về các tác động môi trường và xã hội

Như đã biết, các dự án thủy điện lớn có thể gây ra những tác động tiêu cực về

môi trường và xã hội Các dự án này cần có hồ chứa rất lớn nên dẫn đến mắt rất