Thủy điện phú tân 2

Mặt khác nhu cầu sử dụng điện của các hộ dùng điện thay đổi từng giờ vì vậy để đáp ứng sự thay đổi đó thì trong hệ thống điện không thể thiếu các trạm thuỷ điện có khả năng thay đổi công

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

PHẦN I :TỔNG QUAN VÀ CÁC TÀI LIỆU VỀ CÔNG TRÌNH .5

Công trình : Thủy điện Phú Tân 2 .5

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 5

I VỊ TRÍ ,NHIỆM VỤ VÀ TUYẾN CÔNG TRÌNH 5

1.Vị trí công trình : .5

2.Nhiệm vụ của công trình và quy mô dự án : .6

II ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 6

1.Hình thái sông 6

2.Địa hình lưu vực 7

3.Lớp phủ thổ nhưỡng 7

4.Lớp phủ thực vật 7

5.Các đặc trưng địa lý thủy văn 7

III Điều kiện dân sinh kinh tế 8

1 Điều kiện dân sinh kinh tế và điều kiện tự nhiên cuả huyện Định Quán thuộc tỉnh Đồng Nai .8

PHẦN II: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN 15

2.1 Xác định các thông số của hồ chứa : .15

2.2 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) : .15

2.3 Mực nước chết ( MNC) : .15

2.4 Xác định các thông số năng lượng của TTĐ : .18

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHO NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN 23

CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TUABIN VÀ MÁY PHÁT .23

1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến số tổ máy của TTĐ : .23

1.1.1 Về mặt kỹ thuật: .23

1.1.2 Về mặt năng lượng: .23

1.1.3 Về mặt quản lý vận hành 23

1.1.4 Vốn đầu tư vào thiết bị và xây dựng công trình: .23

1.1.5 Về vận chuyển, lắp ráp: .23

1.2 Chọn số tổ máy cho TTĐ Phú Tân II: .23

2.1 Xác định các thông số cơ bản của turbin (TB) : .24

2.1.3 Xác định số vòng quay lồng của turbin (nl): .26

2.1.4 Kiểm tra lại các thông số của turbin: .26

2.1.5 Xác định chiều cao hút (Hs): .27

2.1.6 Xác định cao trình lắp máy (lm): .28

2.1.7.Các thông số khác của Tuabin .29

2.2 Chọn máy phát điện 32

2.2.1 Trình tự thiết kế .32

2.2.2 Các kích thước của máy phát .33

CHƯƠNG II: CHỌN THIẾT BỊ DẪN VÀ THOÁT NƯỚC .38

1.1.Thiết bị dẫn nước cho nhà máy thuỷ điện ( buồng xoắn) : .38

1.1.1.Khái niệm: .38

1.2.Thiết bị thoát nước .43

1.2.1.Khái niệm và công dụng của ống hút .43

1.2.2.Tính toán lựa chọn ống hút cho trạm thủy điện Phú Tân II 43

CHƯƠNG III: CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH TURBIN 45

1.1 Nhiệm vụ của điều chỉnh Turbin : .45

CHƯƠNG IV: CHỌN SƠ ĐỒ ĐẤU ĐIỆN CHÍNH, THIẾT BỊ NÂNG HẠ .49

1.1.Sơ đồ đấu điện chính .49

1.1.1.Các yêu cầu khi thiết kế sơ đồ đấu điện chính: .49

1.1.2 Chọn sơ đồ đấu điện chính: .49

1.2.Chọn thiết bị phân phối điện cho TTĐ Phú Tân II 51

1.2.1.Chọn máy biến áp: .51

1.2.2.Chọn máy biến áp chính cho TTĐ : .52

1.3.Chọn thiết bị nâng chuyển cho TTĐ PhúTân II 54

PHẦN IV TUYẾN NĂNG LƯỢNG 56

CHƯƠNG 1 ĐƯỜNG ỐNG ÁP LỰC .56

1.1.Chọn tuyến ống .56

2.1.Chọn phương thức cấp nước và dẫn nước vào nhà máy .56

2.1.1 Phương thức cấp nước .56

2.1.2 Phương thức dẫn nước .58

2.2.Tính toán kích thước ống dẫn nước áp lực 59

2.3.Tính toán tổn thất thủy lực 59

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CỬA LẤY NƯỚC .61

1.1 Yêu cầu đối với CLN 61

1.2 Chọn hình thức cửa lấy nước 61

1.3 Các thiết bị bố trí trong cửa lấy nước : .61

1.3.1 Lưới chắn rác (LCR): .61

1.3.2 Thiết bị vớt rác trên lưới : .61

1.3.3 Cửa van : .62

1.3.4 Thiết bị nâng chuyển : .62

1.3.5 Ống thông khí : .62

1.3.6 Ống cân bằng áp lực : .62

1.4 Tính toán cửa lấy nước: .62

1.4.1 Xác định vận tốc dòng chảy trước CLN: .62

1.4.2 Xác định kích thước cửa vào của CLN : .62

1.4.3 Xác định cao trình trần và ngưỡng CLN : .63

1.4.4 Hình dạng cửa lấy nước : .63

1.5 Tính toán tổn thất thuỷ lực qua CLN : .64

CHƯƠNG 3 NƯỚC VA TRONG ĐƯỜNG ỐNG ÁP LỰC .66

3.1.Hiện tượng nước va .66

3.1.1Khái niệm .66

3.1.2Tác hại của nướcva .66

3.1.3 Tính toán áp lực nước va : .67

PHẦN V – NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN PHÚ TÂN II 70

CHƯƠNG 1 – CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA NHÀ MÁY .70

1.1 Vị trí và loại nhà máy : .70

1.1.1 Vị trí nhà máy .70

1.1.2 Xác định loại nhà máy .70

1.2 Kết cấu và kích thước phần dưới nước của TTĐ : .70

1.2.1 Các kết cấu phần dưới nước nhà máy: .70

1.2.2 Xác định các kích thước và cao trình chủ yếu của phần dưới nước: .71

1.3 Kết cấu và kích thước phần trên nước của TTĐ : .73

1.3.1 Kết cấu phần trên nước của nhà máy thuỷ điện : .73

1.3.2 Kích thước chủ yếu phần trên nước nhà máy thuỷ điện Phú Tân II: .73

1.3.2 Chiều rộng nhà máy: 74

CHƯƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ VÀ PHÒNG PHỤ TRONG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN

77

2.1 Các thiết bị bố trí trong nhà máy thuỷ điện : .77

2.1.1 Thiết bị động lực : .77

2.1.2 Các thiết bị cơ khí trong nhà máy thuỷ điện : .77

2.1.3 Thiết bị điện : .77

2.1.4 Hệ thống thiết bị phụ : .78

2.2 Các phòng phụ của nhà máy : .80

2.2.1 Phòng điều khiển trung tâm : .81

2.2.1 Phòng điện một chiều : .81

KẾT LUẬN .82

TÀI LIỆU THAM KHẢO .83

PHỤ LỤC .84

LỜI NÓI ĐẦU

Năng lượng điện có vai trò vô cùng to lớn trong sự phát triển văn hoá và đời sống nhân loại Nhu cầu điện năng của cả thế giới tăng trưởng ngày càng mạnh hoà nhịp với tốc độ tăng trưởng nền kinh tế chung, có thể nói một trong những tiêu chuẩn để đánh giá sự phát triển của một quốc gia đó là nhu cầu sử dụng điện năng Nguồn điện năng chủ yếu là nhiệt điện than, nhiệt điện khí đốt, thuỷ điện, điện nguyên tử và một số nguồn năng lượng khác như năng lượng gió, năng lượng mặt trời …

Ở nước ta, điện năng luôn đóng vai trò quan trọng trong sự nghiệp phát triển kinh tế của đất nước Để đáp ứng sự phát triển của nền kinh tế đất nước thì yêu cầu về điện năng đòi hỏi ngày càng nhiều Hiện nay ở nước ta nguồn năng lượng thuỷ điện chiếm vai trò quan trọng trong hệ thống điện Việt Nam Nó chiếm tỷ trọng khoảng 60% công suất của hệ thống điện Việt Nam Tuy nguồn thuỷ điện chiếm một tỷ trọng lớn nhưng chúng ta cũng mới chỉ khai thác được khoảng 20% trữ năng lý thuyết của các con sông ở Việt Nam.

Mặt khác nhu cầu sử dụng điện của các hộ dùng điện thay đổi từng giờ vì vậy

để đáp ứng sự thay đổi đó thì trong hệ thống điện không thể thiếu các trạm thuỷ điện có khả năng thay đổi công suất trong thời gian ngắn

Chính vì tầm quan trọng cũng như tiềm năng của thuỷ điện là rất lớn, do đó đòi hỏi người thiết kế và thi công các trạm thuỷ điện phải nắm vững những kiến thức về thuỷ điện

Để củng cố và hệ thống lại những kiến thức về thuỷ điện, được sự đồng ý của nhà trường và Hội đồng thi tốt nghiệp khoa Năng Lượng, em được giao đề tài

‘Thiết kế trạm thuỷ điện Phú Tân 2” trên song Đồng Nai.

PHẦN I :TỔNG QUAN VÀ CÁC TÀI LIỆU VỀ CÔNG TRÌNH

Công trình : Thủy điện Phú Tân 2.

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH

I VỊ TRÍ ,NHIỆM VỤ VÀ TUYẾN CÔNG TRÌNH.

1.Vị trí công trình :

Sông Đồng Nai là hệ thống sông lớn của Việt Nam, lớn nhất ở miền Nam ViệtNam Nguồn thủy năng sông Đồng Nai lớn thứ 2 trong cả nước, chỉ đứng sau sông

Đà Đây là nguồn nước ngọt lớn duy nhất phục vụ cho yêu cầu phát triển kinh tế

xã hội khu vực Đông Nam Bộ và cực Nam Trung Bộ

Sông Đồng Nai bắt nguồn từ cao nguyên Lang Biang ở cao độ trên 2000m.Phần đầu nguồn là sông Đa Nhim, sông Đa Queyon đổ vào sông Đa Nhim ở cầuĐại Ninh, sau hợp lưu là sông Đa Dâng, tên gọi Sông Đồng Nai được bắt đầu từsau hợp lưu (hạ lưu thác Pông Gua) của nhánh sông Đa Dung bờ phải

Giới hạn lưu vực hệ thống sông Đồng Nai như sau: phía Bắc giáp sông Krong

Nô, ranh giới là đường phân nước giữa sông Krong Nô và sông Đồng Nai là caonguyên Lâm Viên với các dãy núi cao trên 1500m (so với mực nước biển), phíaTây Bắc giáp các sông thuộc ranh giới Campuchia và Tây Nam giáp với sông SàiGòn, phía Đông giáp các sông suối thuộc địa phận tỉnh Ninh Thuận, Bình Thuận,phía Đông Nam giáp biển Đông

Sông Đồng Nai nằm ở phía Nam Việt Nam với vị trí địa lý lưu vực là 107°00’– 108°30’ kinh độ Đông và 11°00’ – 12°20’ vĩ độ Bắc Tổng diện tích khống chếlưu vực là 38 610km2 (không kể đồng bằng châu thổ sông Đồng Nai), chiều dàidòng sông chính 476km và độ hạ thấp trên 2000m

Mạng lưới sông suối trên lưu vực khá phát triển, trong đó có một số phụ lưucấp 1 như sông Đa Dâng, sông Đăk Nung (còn gọi là Đak Ti’h), La Ngà, …

Vị trí tuyến đập Phú Tân 2 trên sông Đồng Nai, nằm cách ngã ba hợp lưu củasông Đa Huaoi vào sông Đồng Nai về phía hạ lưu khoảng 25,0km (cách đuôi hồTrị An khoảng 12km về phía thượng lưu)

Dự án thủy điện Phú Tân 2 đặt trên sông Đồng Nai cách hợp lưu của của sông

Đa Huaoi vào sông Đồng Nai về phía hạ lưu khoảng 25,0km (cách đuôi hồ Trị An khoảng 12km về phía thượng lưu)

Toàn bộ dự án nằm trong huyện Định Quán tỉnh Đồng Nai Toàn bộ bờ phải của công trình nằm trong địa phận xã Thanh Sơn Bên bờ trái có khu tuyến công trình đầu mối và hồ chứa nằm trong địa phận xã Phú Tân và Phú Vinh.

Tọa độ tuyến công trình theo hệ tọa độ VN 2000:

Bờ trái : Y = 454228,83 X = 1247938,3

Bờ phải : Y = 453702,86 X = 1247967,94Lưu vực dự án thủy điện Phú Tân 2 nằm trong khu vực có tọa độ:

11o16’00’’ – 12o27’00’’ vĩ độ Bắc;

107o10’00’’ – 108o40’00’’ kinh độ Đông;

Điểm nổi bật của địa hình lưu vực ở vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai chủ yếu là đồi núi, lớp phủ thực vật có một số rừng nguyên sinh còn chủyếu là rừng tái sinh, rừng đặc dụng và các đồi trồng cây công nghiệp Hạ lưu sông Đồng Nai có vườn quốc gia Nam Cát Tiên

2.Nhiệm vụ của công trình và quy mô dự án :

Công trình thuỷ điện Phú Tân 2 có nhiệm vụ chủ yếu là phát điện lên lướiđiện quốc gia và khu vực với công suất lắp máy khoảng 48,0MW và điện năng trung bình năm khoảng 199,022 triệu KWh

3 Các phương án tuyến công trình :

Trên cơ sở nghiên cứu bản đồ địa hình, địa chất và kết quả khảo sát thực địa, trong quá trình khảo sát và lập dự án đầu tư xây dựng công trình thủy điện Phú Tân 2 đã xem xét 2 phương án tuyến đập theo thứ tự từ hạ lưu về thượng lưu (tuyến 1 và tuyến 2) Chi tiết được bố trí như sau :

Tuyến đập 1: tại vị trí có cao độ đáy sông là 82,0m, hai bên bờ lộ đá gốc, phía hạ

lưu khoảng 200m là thác Chiều dài tuyến ứng với cao trình 97,0m là 220,6m, ứng với cao trình 100,0m (đỉnh đập dự kiến) là 447,7m Bờ trái khá thoải và rộng rãi, từ cao trình

95 trở lên là vườn điều và cà phê, đường đi lại chính trong khu vực có cao độ từ 99m – 100m, cách mép sông 160m nằm trong vùng bố trí công trình Bờ phải là mỏm đồi có caotrình trên 140m, đường đi lại chính bên bờ phải có thể đi bằng xe con cách vai đập khoảng 600m, theo đường chim bay Đập tràn được bố trí trong tại lòng sông gồm 18 khoang kích thước bxh = 10mx10m

Tuyến năng lượng bên bờ trái bao gồm kênh dẫn vào dài 239,9m, cửa lấy nước liền nhà máy và kênh xả dài khoảng 216,55m

Tuyến đập 2: bố trí cách tuyến đập 1 khoảng 1km về phía hạ lưu nơi có cao độ đáy

sông là 76,0m hai bờ lộ đá gốc, phía thượng lưu khoảng 100m là hố sâu giữa lòng sông với chiều sâu nhất là 18m Chiều dài tuyến ứng với cao trình 97,0m là 362,5m, ứng với cao trình 100,0m là 527,7m Bờ trái khá rộng rãi và bằng phẳng từ cao trình 95 trở lên là vườn điều và cà phê, đường đi lại chính trong khu vực cách mép sông 40m, trong khu vực bố trí công trình Bờ phải là mỏm đồi cao trình trên 120m, đường đi lại chính trong khu vực là đường thông lên tuyến 1 cách vai đập khoảng 130m theo đường chim bay Đập tràn được bố trí trong tại lòng sông gồm 18 khoang kích thước bxh = 10mx10m

II ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN.

1.Hình thái sông.

Sông Đồng Nai nằm ở phía Đông Nam Bộ, dòng chính sông Đồng Nai bắt nguồn từ vùng núi cao nguyên Lâm Viên huyện Lạc Dương tỉnh Lâm Đồng có ngọn núi BiDoup cao 2287 m (so với mực nước biển) chảy theo hướng Tây Bắc – Đông Nam qua Lâm Đồng, Đak Nông, Bình Phước, Đồng Nai, Tp Hồ Chí Minh nhập với sông Sài Gòn tại Nhà Bè rồi cùng đổ ra biển Đông ở 2 vịnh Đồng Tranh

và Gềnh Rái

2.Địa hình lưu vực.

Điểm nổi bật của địa hình lưu vực ở vùng thượng lưu và trung lưu sông Đồng Nai chủ yếu là đồi núi, lớp phủ thực vật có một số rừng nguyên sinh còn chủyếu là rừng tái sinh, rừng đặc dụng và các đồi trồng cây công nghiệp Phía hạ lưu sau thủy điện Đồng Nai 3, 4 sông chảy vào địa hình tương đối bằng phẳng gồm những cánh đồng ruộng xen kẽ với vùng đồi thấp và bằng

Các đặc trưng lưu vực đến tuyến đập Phú Tân 2 được trình bày ở bảng 1.1 dưới đây

Bảng 1.1: Đặc trưng lưu vực đến tuyến đập Phú Tân 2

4.Lớp phủ thực vật.

Điểm nổi bật của địa hình lưu vực ở vùng thượng lưu và trung lưu sôngĐồng Nai chủ yếu là đồi núi, lớp phủ thực vật có một số rừng nguyên sinh còn chủyếu là rừng tái sinh, rừng đặc dụng và các đồi trồng cây công nghiệp Hạ lưu sôngĐồng Nai có vườn quốc gia Nam Cát Tiên

5.Các đặc trưng địa lý thủy văn.

Các đặc trưng địa lý thủy văn tại vị trí tuyến đập của dự án Phú Tân 2 đượctrình bày trong bảng 1.2:

Bảng 1.2: Đặc trưng địa lý thủy văn dự án Phú Tân 2

III Điều kiện dân sinh kinh tế.

Dân cư không tập trung thành vùng lớn mà phân bố thành từng cụm, từngđiểm dân cư , phân bố trong các thung lũng và ven các trục đường Cư dân nơi đâychủ yếu là người kinh tế mới sống bằng nghề làm nương rẫy và chăn nuôi gia súc,gia cầm Đời sống người dân ở đây tương đối phát triển, kinh tế đang đi lên.Nguồn nước sông Đồng Nai đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tếtrong vùng

Đồng Nai là tỉnh có hệ thống giao thông thuận tiện với nhiều tuyến giaothông huyết mạch chạy qua như: quốc lộ 1A, quốc lộ 20, quốc lộ 51; tuyến đườngsắt Bắc - Nam; gần cảng Sài Gòn, sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất đã tạo điều kiệnthuận lợi cho hoạt động kinh tế trong vùng cũng như giao thương với cả nướcđồng thời có vai trò gắn kết vùng Đông Nam Bộ với Tây Nguyên

1 Điều kiện dân sinh kinh tế và điều kiện tự nhiên cuả huyện Định Quán thuộc tỉnh Đồng Nai

Ngoài ra, Thị trấn Định Quán còn cách trung tâm thành phố Biên Hòa

khoảng 90km về hướng Tây Nam, giao thông thuận tiện nên thuận lợi cho việc giao lưu trao đổi hàng hóa và tiếp thu các tiến bộ khoa học – kỹ thuật hiện đại để phát triển kinh tế và phục vụ cho sản xuất

Tổng diện tích tự nhiên: 966,5km2, chiếm 16,40% diện tích tự nhiên toàn tỉnh, trong đó đất sản xuất nông nghiệp hơn 39 nghìn ha

Dân số năm 2007 là 220821 người, trên 70% dân số sống bằng nghề nông nghiệp, mật độ 0,218 người/km2, và có 8 dân tộc anh em cùng chung sống: Kinh, Châu Mạ, Hoa, Tày, Khờ Me, Sán Dìu, K’Ho, Chơ Ro chiếm đa số vẫn là dân tộcKinh.

Về tín ngưỡng tôn giáo, có 5 tôn giáo chính: Phật Giáo, Thiên Chúa Giáo, Cao Đài, Tin Lành, Hòa Hảo, chiếm đa số là Phật Giáo

Huyện có 14 đơn vị hành chính gồm: 1 thị trấn Định Quán và 13 xã: Thanh

Sơn, Phú Tân, Phú Vinh, Phú Lợi, Phú Hòa, Ngọc Định, Gia Canh, Phú Ngọc, La Ngà, Túc Trưng, Phú Túc, Phú Cường, Suối Nho

1.3 Khí hậu :

Thị trấn nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo, với 2 mùa

rõ rệt: mưa và nắng Mùa nắng thường bắt đầu từ tháng 12 đến hết tháng 3 năm sau, mùa mưa bắt đầu từ tháng 4-5 và kết thúc khoảng tháng 10-11 hàng năm, lượng mưa trung bình 2500 – 2800mm/năm, số ngày mưa vào khoảng 140 đến 150ngày/năm Vào mùa mưa vùng trũng thường hay bị ngập úng, ngược lại mùa khô không có nước để sản xuất, bên cạnh đó do địa hình đồi dốc cao nhiều đá nên lượng nước ngầm khai thác gặp nhiều khó khăn ngay cả nước sinh hoạt trong mùa khô cũng rất khó khăn

Nhiệt độ trung bình trong năm là 29oC, nhiệt độ cao nhất là 40oC, nhiệt độ thấp nhất là 18oC

1.4 Lịch sử - Văn hóa :

Thị trấn Định Quán được thành lập năm 1957 Ngày 17/03/1957 Quân và dân Định Quán đứng lên giải phóng chi khu Định Quán Chiến thắng chi khu ĐịnhQuán là một trong những trận đánh mở màn cho chiến dịch Hồ Chí Minh, giải phóng hoàn toàn miền Nam, thống nhất đất nước

III CÁC TÀI LIỆU CƠ BẢN ĐỂ TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH

Tài liệu địa hình:

Bản đồ tổng công trình ,khu đầu mối, tuyến năng lượng (có bản vẽ kèm theo)

SỐ LIỆU THỦY VĂN :

Tài liệu bốc hơi:

Tổn thất nước do bốc hơi mặt thoáng hồ (chênh lệch giữa bốc hơi mặt nước

và bốc hơi mặt đất, Z) được tính trên cơ sở số liệu thủy văn cho kết quả như sau:

Bảng 4.1 Bốc hơi gia tăng khi có hồ Phú Tân 2

ΔZ(mm)Z(mm) 58,1 62,1 67,1 52,0 39,4 30,8 28,8 26,8 23,7 27,8 38,4 50,0 505Thấm

Tổn thất thấm qua đáy lòng hồ, công trình và rỏ rỉ khe van, công trình bằng bê tông lấy bằng 0,2%Qđến

ll – dung trọng ban đầu của bùn cát lơ lửng lấy bằng ll = 1,182 T/m3;

dđ – dung trọng ban đầu của bùn di đẩy lấy bằng dđ = 1,554 T/m3;

tb – hàm lượng phù sa tại tuyến công trình tính được bằng  = 85 g/m3.Đường duy trì lừu lượng trung bình ngày đêm

0.0 3

0.0 6

0.0 9

2.2

3.5 4

4.66 5

5.44

5 6.54

8.77 5

36.16 5

46.7 7

58.7

73.4 1 V(Tr,m3

)

0.0

9 0.12

0.1 5

0.2 1 0.2

Phụ lục 8: Ghi chú Cao độ đáy sông tại tuyến đập 76,0mQuan hệ ZHL ~ Q nhà máy thủy điện PHÚ TÂN II.

272, 3

619, 0

1093, 5

1704, 5

2447, 4

3325, 2

3812,

4 5081,0 6373,4 8284,0

10855, 6

13860, 6

17174, 5

20979, 1

25254, 8

TT Đặc trưng Đơn vị Thông số

PHẦN II: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU

CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN.

2.1 Xác định các thông số của hồ chứa :

Các thông số của hồ chứa có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình tính toán xác định các thông số của trạm thủy điện Nó quyết định qui mô kích thước của công trình, vốn đầu tư vào nhà máy

2.2 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) :

- MNDBT là một thông số quan trọng của hồ chứa Đây là mực nước cao nhất trong hồ trong điều kiện làm việc bình thường Dung tích của hồ ứng với MNDBT gọi là dung tích toàn phần, ký hiệu Wtp

- Các nhân tố ảnh hưởng trong việc chọn MNDBT:

MNDBT càng cao thì khả năng phát điện và cung cấp nước càng cao, nhưng quy mô công trình, vùng ngập lụt càng lớn do đó làm tăng chi phí của dự án

Nếu công trình làm việc trong bậc thang thì nâng MNDBT lên có thế gây ngập chân công trình phía trên làm giảm cột nước phát điện và chế độ làm việc của công trình trên

Nhiều khi do điều kiện địa hình không thể tăng MNDBT quá cao, vì như vậy chiều cao và chiều dài đập tăng, phải xây dựng nhiều đập phụ Nếu vùng xây dựng công trình gần biên giới quốc gia thì MNDBT được khống chế sao cho mực nước trong hồ không được vượt qua biên giới quốc gia

Trong nhiều trường hợp điều kiện địa hình cho phép xây dựng đập cao nhưng điều kiện địa chất không cho phép, tổn thất về thấm, bốc hơi quá lớn mà việc khắc phục nó rất tốn kém

Việc xác định MNDBT phải thông qua so sánh các phương án trên cơ sở tính toán kinh tế Đối với các công trình thuỷ điện khi các điều kiện về địa chất, thấm bốc hơi, biên giới quốc gia được thoả mãn thì việc xác định MNDBT được tính toán trên cơ sở so sánh giữa chi phí và lợi ích Cụ thể như sau:

-Xác định giới hạn trên và giới hạn dưới của các phương án MNDBT

-Tính toán kinh tế cho một phương án (thường là phương án có

• bc: là dung trọng của bùn cát Sơ bộ lấy bc = dđ = 1,554 (T/m3 )

• T : Thời gian lạo vét bùn cát , lấy T = 2 (năm)

• V o : Lượng nước trung bình nhiều năm

* 10

* 85

* 5 ,

= 0,224.10 6 ( m 3 )

 Vbc = 0,224.106 (m3 )

Từ Vbc tra quan hệ Z -V ta được Zbc = 87,23 (m)

- D: là chiều cao cửa lấy nước (ở đây sơ bộ ta chọn cửa lấy nước hình chữ

Sơ bộ chọn VCLN = ( 1  1,2)m Chọn VCLN = 1 (m/s)+ QCLN

max =

z

Z: là số cửa lấy nước Chọn phương thức cấp nước là độc lập nên số CLN = 3

Qmax : Sơ bộ được xác định như sau:

= 47,3 (m3 /s)  FCLN = 1

3 47

= 47,3 (m2 ) = D.b = 1,5b2  b = 5.6  D = 8,44(m)

- d1: là khoảng cách an toàn để bùn cát không lấp đầy cửa lấy nước

Từ MNC theo điều kiện bồi lắng, tính được dung tích hồ chứa ứng với MNC,

từ đó tính được dung tích hữu ích theo điều kiện bồi lắng:

43 2

= 0,00059Trong đó:

+ Vhi = 2,43 ( triệu m3 ) : dung tích hữu ích của hồ chứa (m3 /s)+ Wbq : lượng nước trung bình nhiều năm, xác định theo công thức:

Wbq = 8760.3600.Qo = 4105,67.106 (m3)

Với Qo: lưu lượng trung bình nhiều năm, Qo= 130,19

m3 /s

→ = 0,00059 << 0,02

Như vậy hồ chứa có khă năng điều tiết ngày đêm

2.3.2 Xác định MNC theo dung tích hữu ích tối thiểu:

Dung tích hữu ích của hồ chứa ( hay dung tích điều tiết ngày đêm ) được tínhtheo công thức :

Vhi = K.Qdb(24-T).3600 (m3 )

+ K : là hệ số an toàn có kể đến sai sót của tài liệu ( K = 1,11,15), chọn K

= 1,1

+Qbd: Là lưu lượng ứng với mức bảo đảm tính toán

Tra đường duy trì lưu lượng ứng với P = 85% ta được :

2.3.3 Kiểm tra lại mực nước chết theo điều kiện làm việc của tuabin

Đối với mỗi kiểu Turbin (TB) thì chỉ thích hợp làm việc trong một phạm vi dao động cột nước nhất định để đảm bảo hiệu suất cao, công suất khả dụng lớn và đảm bảo điều kiện về khí thực

2.4 Xác định các thông số năng lượng của TTĐ :

2.4.1 Xác định công suất bảo đảm:

Công suất bảo đảm (Nbđ) là công suất bình quân tính theo khả năng dòng nước trong thời kỳ nước kiệt tương ứng với mức bảo đảm tính toán của TTĐ Công suất bảo đảm là một thông số cơ bản của trạm thuỷ điện bởi khả năng phủ

phụ tải đỉnh của TTĐ lớn hay nhỏ chủ yếu là do công suất bảo đảm quyết định Nóchỉ ra mức độ tham gia vào cân bằng công suất điện lượng trong hệ thống điện.Với trạm thủy điện điều tiết ngày đêm, do cột nước biến động trong vòng một ngày đên là không nhiếu, tần suất lưu lượng Q trùng với tần suất công suất Chính vì vậy có thể tính Nbd theo công thức sau:

= 6,086 + 0,55 = 7,1 (triệu m3 ) Tra quan hệ Z-V ta được Ztl = 98 (m)

• Zhl(Qbd): Mực nước hạ lưu ứng với Qdb

2.4.2 Xác định công suất lắp máy:

Do tài liệu thuỷ văn chỉ có đường duy trì lưu lượng bình quân ngày đêm nên ta xác định công suất lắp máy theo đường duy trì lưu lượng

Ta giả sử 1 số giá trị Nlm = 56;58;60 (MW) Với mỗi phương án đó, tiến hành tính toán thủy năng xác định các thông số của TTĐ, trên cơ sở đó, so sánh lựa chon phương án Nlm phù hợp Bảng kết quả tính toán thủy năng sẽ được trình bày trong phụ lục 1của đồ án

Qbh

Qthực Qfd Z tl

Zhl

Hfd

m3/s

m3/

s

m3/s

m

m

m

MW

(MW)

(MWh)

(MW.h.m)

Cột 1 : P(%) - Là tần suất xuất hiện

Cột 2: t - Thời đoạn tính toán

Cột 3: Qtn - Lưu lượng thiên nhiên đến ứng với tần suất P(%)

Cột 4: Q - Lưu lượng tổn thất do thấm :và do bốc hơi

Qth =  Z bh t

F



•  Z bh : Là cột nước bốc hơi trung bình

• F : Diện tích mặt thoáng trung bình của hồ chứa

F = 82,2 (ha) được tra từ quan hệ Zhl -V-F ứng với V

Cột 6: Qt - Lưu lượng thiên nhiên sau khi đã trừ đi tổn thất

Cột 9: Zhl- Cao trình mực nước hạ lưu, lấy Zhl = Z(Qfd)

Cột 10: Hfd - Cột nước phát điện của TTĐ

.tCột 14: E.H

Bảng 2-2: Kết quả tính toán thủy năng

Để chọn được Nlm thì ta phải tiến hành thiết kế TTĐ cho từng phương

án công suất lắp máy để tính ra chi phí và lợi ích cho từng phương án, sau đó so

sánh kinh tế để chọn phương án có công suất lắp máy cho hiệu quả kinh tế là cao nhất Trong phạm vi thời gian cho phép làm đồ án, em sơ bộ chọn công suất lắp máy theo độ tăng điện năng và số giờ lợi dụng công suất lắp máy Từ bảng kết quả trên em chọn phương án :

Nlm = 60 (Mw)

Thỏa mãn số giờ làm việc h = (3800 4200) (giờ)

Xác định các thông số cột nước của trạm thủy điện:

XÁC ĐỊNH CỘT NƯỚC ĐẶC TRƯNG ( Hmax ; Hmin ; Htb ; Htt )

1 _ Cột nước bình quân (Htb)

) ( 65 , 18 736623

13739394

m E

H E

Nlm

. Với giả thuyết các giá trị Hx ta sẽ tìm được Hmin ứng với MNC = 97(m)

Từ bảng tính toán ta có : Hmin = Hx 17(m) ứng với Ztl = MNC = 97.33(m)

Vậy cột nước : Hmin = Htt = 17 (m)

3 _ Cột nước lớn nhất : HmaxCột nước lớn nhất xảy ra trong quá trình vận hành bình thường của TTĐ

Hmax = MNDBT – ZhlminZhlmin = Zhl( to

min) = Zhl(56,76) = 78,86 (m)

max = 138,4 (m3 /s)Suy ra : Hmax = 99 – 78,86 = 20,14 (m)

Bảng tổng hợp tính

toán kết quả thủy năng:

Qmax = 415,22 (m /s)3

PHẦN II: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TRẠM THỦY

ĐIỆN.

2.1 Xác định các thông số của hồ chứa : Các thông số của hồ chứa có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình tính toán xác định các thông số của trạm thủy điện Nó quyết định qui mô kích thước của công trình, vốn đầu tư vào

nhà máy

2.2 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) :

- MNDBT là một thông số quan trọng của hồ chứa Đây là mực nước cao nhất trong hồ trong điều kiện làm việc bình thường Dung tích của hồ ứng với MNDBT gọi là dung tích toàn phần, ký

hiệu Wtp.

- Các nhân tố ảnh hưởng trong việc chọn MNDBT:

MNDBT càng cao thì khả năng phát điện và cung cấp nước càng cao, nhưng quy mô công trình, vùng ngập lụt càng lớn do đó

làm tăng chi phí của dự án.

Nếu công trình làm việc trong bậc thang thì nâng MNDBT lên có thế gây ngập chân công trình phía trên làm giảm cột nước phát

điện và chế độ làm việc của công trình trên.

Nhiều khi do điều kiện địa hình không thể tăng MNDBT quá cao, vì như vậy chiều cao và chiều dài đập tăng, phải xây dựng nhiều đập phụ Nếu vùng xây dựng công trình gần biên giới quốc gia thì MNDBT được khống chế sao cho mực nước trong

hồ không được vượt qua biên giới quốc gia.

Trong nhiều trường hợp điều kiện địa hình cho phép xây dựng đập cao nhưng điều kiện địa chất không cho phép, tổn thất về thấm, bốc hơi quá lớn mà việc khắc phục nó rất tốn kém Việc xác định MNDBT phải thông qua so sánh các phương án trên cơ sở tính toán kinh tế Đối với các công trình thuỷ điện khi các điều kiện về địa chất, thấm bốc hơi, biên giới quốc gia được thoả mãn thì việc xác định MNDBT được tính toán trên cơ sở so

-Xác định giới hạn trên và giới hạn dưới của các phương án

MNDBT.

-Tính toán kinh tế cho một phương án (thường là phương án có

MNDBT=min).

-Chia khoảng giới hạn MNDBT ra các đoạn nhỏ với khoảng chia

là h, tính mức độ gia tăng của chi phí và lợi ích so với phương

án đã tính cụ thể.

-So sánh để chọn phương án MNDBT hợp lý.

Trong đồ án này phương án của tôi được chọn là MNDBT = 96

(m) 2.3 Mực nước chết ( MNC) : Mực nước chết (MNC) là mực nước thấp nhất trong hồ chứa

trong điều kiện làm việc bình thường của TTĐ.

2.3.1 Mực nước chết được xác định theo theo điều kiện bồi lắng.

•  : hàm lượng phù xa,  = 85 (g/m3)

• bc: là dung trọng của bùn cát Sơ bộ lấy bc = dđ = 1,554 (T/

m3)

• T : Thời gian lạo vét bùn cát , lấy T = 2 (năm).

• V o : Lượng nước trung bình nhiều năm.



= 0,284.106( m3)

 Vbc = 0,284.106 (m3)

Từ Vbc tra quan hệ Z -V ta được Zbc = 80,48 (m)

- D: là chiều cao cửa lấy nước (ở đây sơ bộ ta chọn cửa lấy

Qmax : Sơ bộ được xác định như sau:

max =

z

= 1283,78 = 42,9 (m3/s)  FCLN = 1

9 , 42

VW

 = hi

bq

V

W = 51982,75.7 = 5,3.10-4 Trong đó:

Vhi = 2,75 ( triệu m3) : dung tích hữu ích của hồ chứa (m3/s)

Wbq : lượng nước trung bình nhiều năm, xác định theo công

thức:

Wbq = 8760.3600.Qo = 5198,7.106 (m3) Với Qo: lưu lượng trung bình nhiều năm, Qo= 164,85 m3/s

→ = 0,00053 << 0,02 Như vậy hồ chứa có khă năng điều tiết ngày đêm.

2.3.2 Xác định MNC theo dung tích hữu ích tối thiểu:

W MNC = WMNDBT - WhiTrong đó: Ứng với MNDBT = 96 (m) tra quan hệ W ~ Z ta

1,15), chọn K = 1,1 +Qbd: Là lưu lượng ứng với mức bảo đảm tính toán.

Tra đường duy trì lưu lượng ứng với P = 85% ta được :

Qbd = 26,83 (m3/s) + T : Số giờ phát điện phù đỉnh, T = 4  6 h, chọn T = 5(h)  Vhi = 1,1.26,83.(24-5).3600 = 2,02 (triệu m3).

V(MNC) = V(MNDBT) – Vhi = 4,28 – 2,02 = 2,26 (triệu m3)

Từ V(MNC) = 2,26 ( triệu m3) tra quan hệ Z- V ta được :

của tuabin nên chọn MNC = 92 (m)

Bảng 2-1: Kết quả tính toán hồ chứa.

Vmnc 2,26

2.4 Xác định các thông số năng lượng của TTĐ :

2.4.1 Xác định công suất bảo đảm:

Công suất bảo đảm (Nbđ) là công suất bình quân tính theo khả

năng dòng nước trong thời kỳ nước kiệt tương ứng với mức

bảo đảm tính toán của TTĐ Công suất bảo đảm là một thông số

cơ bản của trạm thuỷ điện bởi khả năng phủ phụ tải đỉnh của

TTĐ lớn hay nhỏ chủ yếu là do công suất bảo đảm quyết định.

Nó chỉ ra mức độ tham gia vào cân bằng công suất điện lượng

trong hệ thống điện.

Với trạm thủy điện điều tiết ngày đêm, do cột nước biến động

trong vòng một ngày đên là không nhiếu, tần suất lưu lượng Q

trùng với tần suất công suất Chính vì vậy có thể tính Nbd theo

công thức sau:

Nbd = K.Qbd.H(Qbd)+ K: là hệ số công suất của TTĐ, đối với TTĐ điều tiết ngày đêm

ta lấy K= 8,5 +Qbd: Lưu lượng ứng với tần suất thiết kế, Qbd = 26,83 (m3/s)

+H(Qbd): Là cột nước của TTĐ ứng với Qbđ

= 2,26 + 1,01 = 3,27

(triệu m3 ) Tra quan hệ Z-V ta được Ztl = 94,4 (m)

• Zhl(Qbd): Mực nước hạ lưu ứng với Qdb

Zhl(Qdb) = 74,956 (m)

• h  : Tổn thất cột nước, sơ bộ ta lấy h = 5%H(Qdb)

Suy ra : H(Qbd) = 94,4 – 74,956 – 0.05 H(Qdb)

 H(Qbd) = 18,5 (m)  Nbd = 4,2 (MW) 2.4.2 Xác định công suất lắp máy:

Do tài liệu thuỷ văn chỉ có đường duy trì lưu lượng bình quân

ngày đêm nên ta xác định công suất lắp máy theo đường duy trì

lưu lượng.

Ta giả sử 1 số giá trị Nlm = 46;48;50 (MW) Với mỗi phương án

đó, tiến hành tính toán thủy năng xác định các thông số của

TTĐ, trên cơ sở đó, so sánh lựa chon phương án Nlm phù hợp.

Bảng kết quả tính toán thủy năng sẽ được trình bày trong phụ

Q thự

Z tl

Z hl

Hf d

(MW )

(MWh )

(MW.h.m

Cột 1 : P(%) - Là tần suất xuất hiện.

Cột 2: t - Thời đoạn tính toán.

Cột 3: Qtn - Lưu lượng thiên nhiên đến ứng với tần suất P(%) Cột 4: Qth - Lưu lượng tổn thất do thấm :và do bốc hơi.

Qth =  Z bh t

F



•  Z bh : Là cột nước bốc hơi trung bình

• F : Diện tích mặt thoáng trung bình của hồ chứa

F = 47,839 (ha) được tra từ quan hệ Zhl -V-F ứng với V

Cột 6: Qt - Lưu lượng thiên nhiên sau khi đã trừ đi tổn thất.

Qt= Qtn– Qth - QbhCột 7: Qtđ – Lưu lượng qua tram thủy điện.

Qtđ = Min(Qmax, Qt) Cột 8: Ztl -Cao trình mực nước thượng lưu, lấy Ztl = Z tl tra quan

hệ Ztl-V-F ứng với V = Const.

Cột 9: Zhl- Cao trình mực nước hạ lưu, lấy Zhl = Z(Qfd)

Cột 10: Hfd - Cột nước phát điện của TTĐ

H = Ztl -ZhlCột 11 : Ndc - Công suất dòng chảy của TTĐ

.t Cột 14: E.H Bảng 2-2: Kết quả tính toán thủy năng

E(MWh )

194947,083 1

199021,723 4

202950,049 3 h(giờ)

4237,98006 8

4146,28590 4

4059,00098 5

Để chọn được Nlm thì ta phải tiến hành thiết kế TTĐ cho từng phương án công suất lắp máy để tính ra chi phí và lợi ích cho từng phương án, sau đó so sánh kinh tế để chọn phương

án có công suất lắp máy cho hiệu quả kinh tế là cao nhất Trong phạm vi thời gian cho phép làm đồ án, em sơ bộ chọn công suất lắp máy theo độ tăng điện năng và số giờ lợi dụng công suất lắp

máy Từ bảng kết quả trên em chọn phương án :

Nlm = 48 (Mw).

Thỏa mãn số giờ làm việc h = (3800  4200) (giờ)

Xác định các thông số cột nước của trạm thủy điện:

XÁC ĐỊNH CỘT NƯỚC ĐẶC TRƯNG ( Hmax ; Hmin ; Htb ;

Htt )

1 _ Cột nước bình quân (Htb)

) ( 67 , 18 7

, 199021

7 , 3715987

m E

H E

Zhl

76.9755 4

92.9755 4 15

376.470 6

77.0551 5

92.0551 5 14

403.361 3

77.1358 8

91.1358 8 13

434.389 1

77.2290 3

90.2290 3 12

470.588

77.4661 3

88.4661 3 10

564.705 9

77.6202 5

87.6202 5

77.8086 2

86.8086 2 8

705.882 4

78.0308 9

86.0308 9 7

806.722 7

78.2430 5

85.2430 5

Từ bảng tính toán ta có : Hmin = Hx 15(m) ứng với Ztl = MNC =

92(m) Vậy cột nước : Hmin = Htt = 15 (m)

Qmax = 376,47 (m3/s)

PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHO NHÀ MÁY THỦY

ĐIỆN

CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TUABIN VÀ MÁY

PHÁT 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến số tổ máy của TTĐ :

1.1.1 Về mặt kỹ thuật:

Trong quá trình làm việc của TTĐ các tổ máy có thể bị sự cố.

Để đảm bảo an toàn cung cấp điện thì trong hệ thống đã có một phần công suất gọi là công suất dự trữ sự cố của hệ thống Do

đó ta phải chọn số tổ máy tối thiểu của TTĐ sao cho công suất của một tổ máy (Ntm) phải nhỏ hơn hoặc bằng công suất dự trữ

sự cố của hệ thống Có như vậy khi tổ máy này hỏng thì hệ

thống vẫn an toàn cung cấp điện

1.1.2 Về mặt năng lượng:

Turbin phù hợp với các thông số của TTĐ Phú Tân II là turbin cánh quay Muốn hiệu suất bình quân của TTĐ cao thì nên chọn nhiều tổ máy Hơn nữa khi chọn số tổ máy nhiều thì phạm vi

điều chỉnh công suất (NminNmax) sẽ rộng hơn.

1.1.3 Về mặt quản lý vận hành

Khi số tổ máy ít thì việc quản lý vận hành thuận lợi hơn so với

phương án số tổ máy nhiều.

1.1.4 Vốn đầu tư vào thiết bị và xây dựng công trình:

Nếu chọn số tổ máy nhiều thì vốn đầu tư vào thiết bị và công

tư tăng lên.

- Do Z nhiều nên kích thước nhà máy lớn lên.

- Khối lượng công tác lắp ráp và sửa chữa đại tu tăng lên