Nghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của hệ thống tuabin-máy phát điện của Nhà máy thủy Nậm Mô

1, Yêu cầu: ~ Tìm hiểu tổng quan về nhà máy thủy điện Nam Mi ~ Nghiên cứu chức năng, nhiệm vụ của hệ thông tuabin ~ Thông số và các đặc tính kỹ thì ~ Cấu tạo của hệ thống tuabin - máyNghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của hệ thống tuabin-máy phát điện của Nhà máy thủy Nậm MôNghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của hệ thống tuabin-máy phát điện của Nhà máy thủy Nậm MôNghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của hệ thống tuabin-máy phát điện của Nhà máy thủy Nậm MôNghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của hệ thống tuabin-máy phát điện của Nhà máy thủy Nậm Mô

Cán bộ hướng dẫn : KS Thái Hồng Đức

Cán bộ phản biện _ : TS Nguyễn Tiến Dũng

Sinh viên thực hiện : Lê Sỹ Văn

Lớp: K54 - KI công nghệ kỹ thuật Điện ~ Điện tử Khóa học : 2013-2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Ngành —_ : Công nghệ kỹ thuật điện - điện tử

1 Tên để đỗ án:

Nghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính vận hành của

hệ thống tuabin ~ máy phát điện của Nhà Máy Thủy Điện Nậm Mô

1, Yêu cầu:

~ Tìm hiểu tổng quan về nhà máy thủy điện Nam Mi

~ Nghiên cứu chức năng, nhiệm vụ của hệ thông tuabin

~ Thông số và các đặc tính kỹ thì

~ Cấu tạo của hệ thống tuabin - máy phát;

~ Các đường đặc tính vận bành của hệ thống tuabin - máy phát;

- Các quy định khi vận hành hệ thống tuabin ~ máy phát;

~ Các bản vẽ sơ đỗ công nghệ liên quan đến hệ thống tuabin — may phat

IIL N6i dung thực hiện:

CHUONG 1: TONG QUAN VE NHA MAY THUY BIEN NAM MO

CHUGNG 2: THONG SO VA BAC TINH KY THUAT HE THONG TUABIN

~MAY PHAT

CHUGNG 3: CAU TAO CUA HE THONG TUABIN ~ MAY PHAT

CHƯƠNG 4: CÁC QUY ĐỊNH KHI VẬN HÀNH HỆ THÔNG TUABIN — MAY PHAT

IV Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:

Biểu thị máy biến điện áp của máy phát

2 TU6H*A đồng bộ 3 pha cấp điện áp 6,3kV pha A ieee ike Hh, a

Biểu thị máy biển điện áp của tổ may 1

3 TUGH*B hoặc 2 với cấp điện áp 6,3kV pha B

4 | TU6TI | Biểu thị máy biến điện áp TI phia 6,3kV

5 - TUốT2 | Biểuthị máy biển điện áp T2 phía 6.3kV

Biểu thị máy biển dòng máy cắt đầu cực

6 TH60* máy phát cắp điện áp 6.3kV ng cu nay

Biểu thị máy biến dòng tự dùng số I cấi

7 TITD6I : điện áp 6.3kV sướng R

sewer 30/3570 Máy phát điện 3ph jay phát điện 3pha trục ngang ve , fans

9 TIH*O Bigu thị máy biển đồng

17 | Generating Chế độ phát điện lên lưới

18 ‘Stop Chế độ dừng dự phòng

19 Racing Chế độ không tải, không kích từ

20 | Unload Chế độ không tải, có kích từ

at Ai Hệ thống tự động điều chỉnh điện áp may

phát

22 FCR | Chế độ tự động điều chỉnh dòng kích từ -

23 Cons.Q Chế độ ôn định công suất vô công,

24 | Cons.PF Chế độ ôn định hệ số công suất

25 Local Chế độ điều khiển tại chỗ

26 P.ĐKTT Phòng điều khiển trung tim

27 Auto Chế độ tự động

28 LCU Màn hình tù điều khiến

29 MC Máy cắt

31 TU Máy biến điện áp

DANH MUC CAC HiNH VE VA BANG BIEU (CHUONG I: TONG QUAN NHA MAY THUY DIEN NAM MO

Hinh 1 1: Tổng quát về Nhà May Thity Dign Nam M6

ién chinh cua nha may

CHƯƠNG II: THONG SO VA DAC TINH KY THUAT HE THONG TUABIN

Bảng 2 5: Các thông số hệ thống Tuabin thủy lực

Bảng 2 6: Các thông số cấp dầu tổ máy

Bảng 2 7: Thông số hệ thống thiết bị phụ trợ tổ máy

CHUONG IL: CAU TAO CUA HE THONG TUABIN ~ MAY PHAT

Hình 3 1: Cấu tạo của hệ thống Tuabin — May phit

Hình 3 3: Cấu tạo của roto

Hình 3 4: Cấu tạo của ỗ trục máy phát

Hình 3 12: Cấu tạo bánh xe công tá: specie

Hinh "ấu tạo của hệ thống chèn trục

Hình Hình Cấu tạo của hệ thống phanh servomotor Biễu thị các đường đặc tính phối hợp giữa cánh hướng nude

LOI MO DAU

Nha may thủy điện đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển nguồn năng lượng của quốc gia Do tằm quan trọng như vậy nên việc vận hành an toàn và hiệu suất nhà máy là cần thiết để dim bảo tính én định chung trong toàn hệ thống

Sau thời gian học tập tại trường Đại học Vinh em đã được nhận đồ án tốt

nghiệp với để tài: Nghiên cứu thông số cấu tạo, nguyên lý làm việc và đặc tính

vận hành của hệ thống tuabin máy phát điện của Nhà Máy Thị

mình đảm nhiệm, góp phần hoàn thành chung

nhà máy

Qua thời gian thực hiện đề tài, với sự nỗ lực của bản thân và được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của anh Thái Hồng Đức trong tỏ vận hành đang làm việc tại Nhà Máy Thủy Điện Nậm Mô thuộc Công Ty C6 Phan Tổng Công Ty Phát Triển Năng Tượng Nghệ An và các thây cô trong Viện Kỹ thuật & Công nghệ, thì đến nay đề

tải của em cơ bản đã hoàn thành

Trong bản đỗ án này gồm 4 phần chính là:

Chương 1: Tổng quan Nhà Máy Thủy Điện Nậm Mô

Chương 2: Thông số và đặc tính kỹ thuật hệ thông tuabin ~ máy phát

Chương 3: Cấu tạo của hệ thống tuabin ~ máy phát

Chương 4: Các quy định khi vận hành hệ thống tuabin ~ máy phát

Tuy nhiên, do thời gian có hạn, tính phức tạp của đề tài và trình độ kinh nghiệm còn hạn chế, nên trong thời gian thực hiện đẻ tài không tránh khỏi những sai

hơn và bản thân em có kinh nghiệm bồ sung kiến thức của h được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn anh Thái Hồng Đức cùng các thầy cô trong Viện

Kỹ thuật & Công nghệ đã tạo điều kiện cho em hoàn thành đỗ án tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn!

Ngày 10 tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực hiện

Lê Sỹ Văn

1.3 Sơ đồ tố nối điện khu vực của nhà máy

CHƯƠNG 2: THONG SO VA DAC TÍNH KỸ THUẬT HỆ THÓNG TUABI

3.2.1 Thông số máy phát điệi

2.2.2 Thông số hệ thống kích từ

2.2.3 Thong số hệ thống cắp điện áp máy phát

2.2.4 Thông số hệ thống điều tốc - eeeeeeeeereeeeeeeeo.T9

3.2.5 Thông sô hệ thẳng Tuabin thúy lực

2.2.6 Thông số hệ thống cắp dầu tÖ máy

3.2.7 Thông số hệ thẳng thiết bị phụ trợ tễ máy

'CHƯƠNG 3: CÁU TẠO CỦA HỆ THÓNG TUABI

3.1 Cấu tạo máy phát

3.1.4 Các bộ phận phụ trợ như quạt làm mát, bộ làm mát, bộ sấy, bộ hút

2 Đường đặc tinh Tuabin

3 Đường đặc tính P-Q và kích rừ tối thiểu

4

1 Các chế độ vận hành cũa máy phát và tuabin thủy lực

4.1.1, Máy phát và tuabin thấy lực

4.1.2 Hệ thắng kích từ

4.1.3 Hệ thống điều tốc

4.2.1 Đối với tuabin thấy lực

4.2.2 Đối với hệ thông điều tố

4.2.3 Đối với máy phát điện

CHƯƠNG

1.1 Vị trí địa lý

- Thũy Điện Nậm Mô là thủy điện xây dựng trên dòng Nậm Mô tại vùng đất

| TONG QUAN NHA MAY THUY DIEN NAM MO

bản Cánh, xã Tà Cạ, huyện Kỳ Sơn, tỉnh Nghệ An, Việt Nam

~ Sông Nậm Mô hay Nậm Mộ là phụ lưu cấp 1 của sông Lam, khởi nguồn từ hợp lưu nhiều suối trên đất nước Lào Trong đỏ dòng chính bắt nguồn từ sườn tây

nam day núi Phu Xai Lai Leng tại huyện Khamkeuth và Viengthong, tỉnh Bolikhamxay, cháy về hướng tây bắc 19°8'55”B 104°9'59Đ Núi Phu Xai Lai Leng & bién giới giáp vùng đất các xã Nậm Cần và Na Ngoi huyện Kỳ Sơn

Sau đó đến huyện Mok mai tỉnh xiengkhuang sông đổi hướng đông bắc

19°16'51"B 103°48'59"B, rdi la ranh giới tự nhiên cho biên giới Việt - Lào đoạn ở các xã Mường Ải, Mường Típ và Tà Cạ

Tai ban Nhan Ly x Ta Ca 19°25'3"B 104°4’11"D song déi hướng đông nam,

chảy vào đất Việt Nam Đến bản Cửa Rảo, xã Xá Lượng, huyện Tương Dương

19°17'10"B 104°25'39"D thi dé vào sông Lam

Hinh 1 1: Téng quát về Nhà Máy Thủy Điện Nậm Mô

~ Loại tuabin bóng đèn trục ngang;

nước làm việc cao nhất: 17,6 m;

1.3 Sơ đồ tổ nỗi điện khu vực của nhà máy

Trạm phân phối 110kV Nậm Mô gồm 2 lộ đường dây xuất tuyến:

- LI7I (đường dây nhôm lỡi thép phân pha AC-240 có chiều dai 43,Ikm)

được đầu nối trực tiếp với trạm biển áp 110kV Hòa Bình - Tương Dương - Nghệ

An qua cột VT147 thuộc đường đây 110kV Tương Dương — Ky Son;

- LI72 (đường dây nhôm lõi thép phân pha AC-I§5 có chiều dai 0,98km)

được đầu nối trực tiếp với trạm phân phối NMTĐ Nậm

CHƯƠNG 2: THONG SO VA ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT HỆ THÓNG TUABIN

đồng bộ 3 pha trục ngang, ký hiệu SEW(

Máy phát điện là động cơ biển đổi cơ năng trên trục của tuabin thành điện

ng

Cụ thể là:

~ Phát công suất hữu công cấp điện áp 6.3kV;

~ Phát và hút công suất vô công đề tham gia điều chinh điện áp trên hệ thống

~ Tạo dòng kích từ ban đầu trong quá trình khởi động;

‘Chay không tải có kích từ (Unload) khi chưa đóng máy cắt đầu cực;

Khởi động và tự động điều chính hòa đồng bộ máy phát vào lưới;

- Đảm bảo khả năng làm việc của máy phát trong hệ thống điện với các dic

kiện vận hành cho phép của máy phát,

~ Cưỡng bức kích từ với một bội số cho trước theo điện áp và dòng điện khi

có sự có trên hệ thống gây giảm điện áp tại thanh cái nhà máy;

~ Giảm kích từ khi điện áp thanh cái nhà máy tăng quá giới hạn cho phép;

~ Dập từ ờ chế độ dừng bình thường và khi dừng sự cố tổ máy

Sử dụng các máy biến dòng điện nhằm tạo ra một dòng điện xoay chiều có

cường độ tỉ lệ với cường độ dòng điện ban đầu

Cụ thể l

Máy cắt đầu cực 60%

- Hòa đồng bộ tự động hoặc bằng tay tổ máy phát điện vào lưới:

~ Tách tô máy phát điện ra khỏi lưới trong trường hợp dừng bình thường hoặc

- Cô lập máy phát điện dễ phục vụ công tác sửa chữa

dòng điện (TU6H*A, TU6H*B, TU6T1,

giá trị định mức khi tổ máy ở chế độ vận hành bình thường Vì vậy điều chỉnh công

suất tuabin thực chất là điều chinh lưu lượng nước vào tuabin bằng cách thay đổi

cách hưởng Nhiệm vụ của hệ thống điều tốc là phải cảm nhận được sự thay đổi nà

để đảm bảo mang lại một sự cân bằng cần thiết trong hệ thống

Cụ thể như:

~ Thông qua hệ thống điều khiển và hệ thống thủy lực, biến đổi tín hiệu điều

khiển thành tín hiệu thủy lực đưa đến seevormotor và bánh xe công tác, thực hiện

việc điều khiến cánh hướng nước và cánh bánh xe công tác;

~ Điều chỉnh tổ máy độc lập, điều khiển tốc độ tổ máy;

10

~ Khởi động tự động, chạy không tải, có tải và dừng tổ máy theo chương trình

vận hành đã được cải đặt;

~ Có khả năng tiếp nhận tín hiệu lỗi, thực hiện bảo vệ dừng sự có tổ máy

2.1.5 Hé thong TuaBin thủy lực

Tua bin được sử dùng trong Nhà Máy Thuy Điện Nậm Mô lả loại tua bin truc ngang, kiểu Kapsun cánh quay (ký hiệu GZ-WP-480), có tác dụng làm quay máy phát điện,

Trong tuabin nước bộ phận ảnh hưởng lớn đến hiệu suất tuabin đó là phần dẫn dòng Phần dẫn dòng gần 3 bộ phận chính là: buồng dẫn tuabin, bánh xe công tác, ống hút tuabin Các bộ phận phụ của tuabin gồm trục tuabin, ổ dẫn hướng, các thiết

bị bôi trơn cho ô trục, trục tuabin và trục máy phát thiết bị điều chỉnh sự làm việc đồng bộ của tuabin và máy phát

- Các cánh hướng nước được phân bố đều xung quanh bánh xe công t

nhiệm vụ đóng mở đẻ điều chỉnh lưu lượng nước qua bánh xe công tắc

b) Servormotor

Có chức năng điều chỉnh độ mở các cánh hướng nước trong các chế độ làm

việc của tổ máy

©) Banh xe công tác

~ Bánh xe công tác có tác dụng trực tiếp làm quay tổ máy thông qua lưu lượng, nước chảy qua buồng bánh xe công tác;

~ Việc điều chinh tốc độ quay của tổ máy được thực hiện thông qua quá trình

phối hợp điều chỉnh độ mở cũa cảnh hướng nước và cánh bánh xe công tác;

~ Quá trình điều chinh các cánh bánh xe công tác được thực hiện thông qua hệ thống điều tốc, bộ tiếp dầu và hệ thống điều chỉnh thủy lực gắn bên trong bánh xe:

công tác

4) Ô hướng tuabin va 6 hướng máy phát

Cụ thể là

1

~ Các séc-măng ổ hướng tuabin và ổ hưởng máy phát được bố trí xung quanh trục tuabin, máy phát có tác dụng định tâm cho toàn bộ tổ máy:

~ Ngoài ra ở hướng tuabin, ö hướng máy phát còn tham gia đỡ một phản tải

~ Khi bánh xe công tác làm việc, do sự chênh áp dẫn đến có sự rò rÌ nước qua

trục tuabin Để ngăn lượng nước nảy xâm nhập vào bóng dèn, trên vành bao của

~ Khi tổ máy dừng, hệ thông khí

trong buông bánh xe công tác xâm nhập vào buồng tuabin

~ Ngoài ra hệ thông phanh tổ máy còn được sử dụng đề phục vụ công tác sửa

chữa khi cân

2.L6 Hệ thông cấp dầu tổ máy

~ Hệ thống dầu cao áp: Nâng trục của tuabin ~ máy phát trong quá trình khởi

động và dừng tổ máy

2.1.7 Hé thông thiết bị phy trg t6 may

Hệ thống thiết bị phụ trợ tổ máy chủ yếu dé đảm bảo chế độ vận hành bình

thường của tổ máy, Nó bao gồm hệ thống sấy, hút ảm, hút bụi chỗi than, hút bụi khí phanh, các quạt và bộ làm mát không khí máy phát

2.2 Thông số và đặt tính kỹ thuật của hệ thống Tuabin - Máy phát

2.2.1 Thong sé may phat điện

Máy phát điện theo định nghĩa chính xác là thiết bị biến đổi cơ năng thành

điện năng thông qua nguyên lý cảm ứng điện từ

Sau đây là các thông số máy phát điện đồng bộ 3 pha trục ngang của Nhà

Máy Thủy Điện Nậm Mô:

5 _| Dòng điện Stator định mire A | 970,3

6 | Hés6 céng suat dinh mire (Cos ¢) = | 0.85

18

10 | Hiệu suất ở công suất định mức % | 96,67

11 | Cách đầu các pha cuộn dây Stator = | Y

12 | Số đầu ra chính và đầu ra trung tính & 3 đầu ra chinh va 3

16 ~_ Số séc-măng 6 chan trae Cai 12

~_ Số séc-măng 6 chan sau Cai 12

~_ Phương thức làm mát ˆ Làm mắt bằng dầu

tuần hoàn

Băng 2 1: Các thông số của máy phát điện 2.2.2 Thông số hệ thống kích tie

Trong các nhà máy điện nói chung và nhà máy thuỷ điện nói riêng, vẫn đẻ duy:

trì điện áp đầu cực máy phát ồn định (liên quan đến tần số phát) và bằng với giá trị điện áp định sẵn là rất quan trọng, hệ thông kích từ máy phát phải đảm bảo điều này

14

bằng cách thay đổi giá trị của bộ bù tổng trở khi máy phát vận hành hoặc cách ly với hệ thống và các máy cắt đường đây truyền tải đóng hoặc mở Thành phần quan trọng nhất trong hệ thống là các cầu chỉnh lưu thyristor và bộ tự động điều chỉnh

điện áp

Sau đây là thông số hệ thống kích từ của Nhà Máy Thủy Điện Nậm Mô:

TT 'Thông số Don vi Giá trị

Điện áp định mức

2 | Với hệ số công suất 0,85 VDC 201

~_ Với hệ số công suất 1,0 VDC 107

Ding điện định mức:

3 |- Với hệ số công suất 0,85 A 450

~_ Với hệ số công suất 1,0 A 239

| Dign áp kích từ lớn nhất VDC 400

5ˆ | Dòng điện kích từ lớn nhất A 450

Kích từ bạn đầu

oT Đồng điện mỗi từ A 30

~_ Thời gian mỗi từ Giây 10

~ Kiéu làm mát * Không khí tự nhiên

| Cầu chính lưu thyristor:

- Kiểu # Chỉnh lưu cầu 3 pha

có điều khiển

10 |- Số lượng Thyristor Cái 12

~_ Số cầu song song Cầu 2

~_ Điện áp khóa Thyristor v *

~_ Kiểu làm mát ˆ Không khí cường bức [prs r +4

áy cắt đầu cực và các máy biển điện áp, máy

biển đồng sao cho phù hợp với hệ thống để hệ thống hoạt đông bình thường phát

công suất tối đa

Sau đây là thông số hệ thông điện áp máy phát của Nhà Máy Thủy Điện Nam

Mô:

16

- Dong dign dinh mức A 1600

= Bign dp xung sét dinh mite kv T5

1 ~ Dòng cắt ngắn mạch định kA 31.5

mức s 4

~ Thời gian chịu dòng ngắn kA 80

mạch Lan sẽ -_ Dòng ngắn mạch max

- Kiểu * 3 pha 3 cuộn dây

- Kiểu - 3 pha 3 cuộn day

Bảng 2 3: Các thông số hệ thống cấp điện áp máy phát

Hệ thống điều tốc là một hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ của tổ máy luôn

ở giá trị định mức khi tổ máy ở chế độ vận hành bình thường

Sau đây là các thông số hệ thống điều tốc của Nhà Máy Thủy Diện Nậm Mô:

ae MPa

2.2.5 Thông số hệ thông Tuabin thủy lực

Loại tuabin được dùng trong Nhà Máy Thủy Điện Nậm Mô lả loại tuabin bóng,

đèn trục ngang

Tuabin thủy lực - tuabin nước là một thiết bị động lực biến đổi

của dòng chảy (thủy năng) thành cơ năng để quay máy phát điện, máy công cụ nợ lượng,

Sau đây là bảng thông số hệ thống tuabin thủy lực của Nhà Máy Thúy Điện

Hiệu suất tuabin ở cột nước định