Nhà Máy Thuỷ Điện Ialy Và Hệ Thống Điều Tốc Tua Bin Thủy Lực

Trên lưu vực sông Sê San có 6 công trình thủy điện lớn trên dòng chính với các thông số kỹ thuật trình bày trong bảng 1.2.. Trong đó 3 công trình gồm Ialy, Pleikrông, và Sê San 4 là nhữn

TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN IALY

VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC TUA BIN THỦY LỰC

1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên

Sông Sê San là sông có trữ năng thủy điện đứng thứ 3 sau sông Hồng

và sông Đồng Nai Sông Sê San là phụ lưu bên bờ trái của sông Mê Công Sông bắt nguồn từ phía bắc cao nguyên Gia Lai – Kom Tum với 2 nhánh chính thượng nguồn là sông Prông Pôkô và sông ĐăkBla Sau khi 2 nhánh này nhập với nhau tạo thành dòng chính sông Sê San rồi tiếp tục chảy theo hướng Đông bắc – Tây nam ra hướng biên giới Việt Nam – Campuchia Tại đây sông tiếp nhận sông Sa Thầy ở bờ phải rồi chảy vào đất Campuchia qua

2 tỉnh Ratanakiri và Stung Treng rồi đổ về sông Mê Công tại thị trấn Stung Treng Đặc trưng hình thái một số nhánh sông chính của lưu vực sông Sê San trên đất Việt Nam được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 1.1

TT Sông suối Diện tích

Lưu vực (km 2 )

Chiều dài Sông (km)

Độ rộng Trung bình (km)

Độ dốc Trung bình (%o)

2 Sông Krông

Pôkô

Địa hình lưu vực Sê San khá phức tạp, bị chia cắt mạnh Phần phía Bắc của lưu vực địa hình là khối núi Ngọc Linh có đỉnh 2598 m, phần phía Tây là khối núi Ngọc Bin San có đỉnh cao 1939 m và phía Đông có dãy Ngọc Cơ Rinh cao 2025 m Do đặc điểm địa hình vùng này chia cắt mạnh dẫn đến sự khác biệt đáng kể về khí hậu trên từng phần của lưu vực đặc biệt

là chế độ mưa, độ ẩm không khí

Khí hậu của lưu vực mang đặc điểm của khí hậu Tây Trường Sơn, thể hiện cả trong chế độ nhiệt, mưa, ẩm và nhiều yếu tố khác Mùa mưa trên lưu vực từ tháng 5 đến tháng 10 Lượng mưa trung bình năm dao động từ 2600 ÷

3000 mm ở vùng núi phía Bắc và vùng cao nguyên Pleiku; ở phía Tây Nam lưu vực khoảng 1700 ÷ 1800 mm; ở vùng trũng KomTum do bị chắn gió và

bị bao bởi các dãy núi, ở phía Nam lưu vực mưa vào khoảng 1700 mm

Dòng chảy trên sông Sê San được chia làm 2 mùa: mùa kiệt và mùa

lũ Mùa lũ bắt đầu từ tháng 8 và kết thúc vào tháng 11, mùa kiệt bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 5 năm sau

1.2 Kế hoạch phát triển thủy điện trong lưu vực

Nghiên cứu quy hoạch phát triển thủy điện trên sông Sê San trải qua thời gian dài do nhiều cơ quan khác nhau Nghiên cứu mới nhất đã được Thủ tướng chính phủ thông qua tại văn bản số 496/CP-CN ngày 07/06/2001 Trên lưu vực sông Sê San có 6 công trình thủy điện lớn trên dòng chính với các thông số kỹ thuật trình bày trong bảng 1.2

Bảng 1.2

TT Tên công trình Flv

(km 2 )

MNDBT (m)

Whi (10 6 m 3 )

P (MW)

Năm XD

Năm VH

1 Thượng

KonTum

Trong 6 công trình trên hợp thành hệ thống bậc thang thủy điện trên sông Sê San với công suất lắp máy đến 1800 MW và sản lượng điện bình quân năm trên 8 tỷ kWh, cung cấp điện trực tiếp đến trạm 500kV Pleiku là

“điểm giữa” của kệ thống điện Trong đó 3 công trình gồm Ialy, Pleikrông,

và Sê San 4 là những công trình có hồ điều tiết mùa và điều tiết năm sẽ có tác động đáng kể đến chế độ dòng chảy hạ lưu sông Sê San Công trình Sê San 3 và Sê San 3A là công trình có hồ điều tiết ngày Công trình Thượng Kon Tum là hồ điều tiết nhiều năm và chuyển dòng chảy về lưu vực sông Trà Khúc nhưng diện tích lưu vực của hồ rất nhỏ so với diện tích lưu vực của sông Sê San (<4%) cho nên không ảnh hưởng nhiều đến lưu lượng và dòng chảy trên toàn tuyến sông

* Tổng hợp thông số cơ bản các công trình thuỷ điện trên sông Sê San

(bảng 1.3)

Bảng 1.3

T

T

Thượng Kontum

Plei krông Ialy Sê San 3

Sê San 3a Sê San 4

1 Vị trí xây dựng

- Trên sông

- Tỉnh

Kon-Tum Kon-Tum Kon- Tum Kon- Tum Gia Lai Gia Lai

2 Thủy văn

Diện tích lưu

Lưu lượng TB

3 Hồ chứa

Chế độ điều tiết

Mực nước dâng

Mực nước gia

Dung tích toàn

Dung tích hữu

Diện tích mặt

4 Nhà máy

Cột nước tính

Cột nước lớn

Cột nước nhỏ

Công suất lắp

Công suất đảm

Điện lượng TB

năm

10 6

Lưu lượng xả

tràn (tần suất lũ

1.3 Công trình nhà máy thuỷ điện Ialy

1.3.1 Vị trí địa lý và đặc điểm khí hậu

Sông Sê san là một trong các nhánh bên trái của sông Mê công, bắt nguồn từ phía Bắc cao nguyên Gialai, Kontum và đổ vào sông Mê công gần thị trấn Xê rông tơ ren của Campuchia

Thượng nguồn sông Sê san gồm hai nhánh lớn: Đackbla bắt nguồn từ phía Nam núi Ngọc Cơ rinh (2025m) chảy theo hướng Đông Bắc -Tây Nam,

và nhánh Krông Pơ kô bắt nguồn từ phía Nam núi Ngọc linh (2500m) chảy theo hướng Bắc - Nam Hai nhánh sông hợp lưu tại địa điểm cách thác nước Ialy về phía thượng lưu 16 km và chảy theo hướng Đông Bắc - Tây Nam đến biên giới Việt nam - Campuchia

Lưu vực sông Sê san nằm trọn trong vùng cao nguyên giữa hai tỉnh Gialai và Kontum phần phía Bắc Tây nguyên

Từ tháng 5 Gialai và Kontum thực sự bước vào mùa mưa, do đón gió mùa Tây nam từ vịnh Thái lan thổi đến Tháng mưa lớn nhất ở Gialai và Kontum thường là tháng 8 và tháng 9 Lưu vực sông Sê san nằm trong vùng

nhiệt đới mang đặc điểm khí hậu Tây Trường sơn và được chia làm hai mùa

rõ rệt: Mùa mưa từ tháng 5 đến hết tháng 10 thời tiết mát dịu; Mùa khô từ tháng 11 đến hết tháng 4 hằng năm thời tiết ít lạnh

Lượng mưa trung bình năm của Lưu vực là 2200mm Số ngày mưa trung bình là 136 ngày/năm, lượng mưa của ngày lớn nhất là 282 mm

Sông Sê san có hai mùa nước : Mùa lũ và mùa khô Mùa lũ bắt đầu từ tháng 8 và kết thúc vào tháng 11 Mùa kiệt kéo dài từ tháng 12 đến tháng 7 năm sau Các tháng 6, 7 mức nước sông thường nâng lên do có lũ tiểu mãn Mức nước cao nhất thường xảy ra vào các tháng 8 đến tháng 11

1.3.2 Tầm quan trọng của NMTĐ Ialy đối với nền kinh tế quốc dân

Công trình thuỷ điện Ialy là thuỷ điện có nguồn điện lớn và có vị trí nằm ở Cao nguyên Trung bộ Nhà máy thuỷ điện Ialy cung cấp một lượng điện năng đáng kể 3,6 tỉ kWh/ năm, hơn 10% sản lượng điện Quốc gia cho khu vực Miền trung, Tây nguyên và miền Nam, giảm công suất lớn truyền tải điện 500kV từ NMTĐ Hoà bình vào khu vực này

Hệ thống điện Quốc gia hiện nay đang thiếu hụt công suất rất nhiều nên vận hành lưới điện trong những giờ cao điểm gặp rất nhiều khó khăn nên khi NMTĐ Ialy phát lượng công suất 720 MW sẽ làm tăng độ ổn định lưới điện trong các chế độ vận hành và cải thiện chất lượng điện năng (tần số

và điện áp)

Vị trí địa lý của NMTĐ Ialy nằm ở đoạn giữa của đường dây 500kV

sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận hành và khai thác đường dây truyền tải 500kV có hiệu quả hơn

Khu vực miền Trung và Tây nguyên từ trước đến nay có rất ít nguồn điện lớn tham gia vào lưới điện, nguồn điện dùng chủ yếu là truyền tải từ miền Bắc vào kể từ khi đường dây 500kV đưa vào vận hành nên việc phát triển các phụ tải công nghiệp gặp rất nhiều hạn chế Nên khi NMTĐ Ialy đi vào hoạt động sẽ tạo điều kiện cho việc phát triển các ngành công nghiệp trong vùng như:

+ Vùng cao nguyên trung bộ: Phát triển công nghiệp chế biến các loại sản phẩm từ cây công nghiệp như cà phê, chè, cao su và công nghiệp chế biến sản phẩm từ gỗ

+ Vùng đồng bằng duyên hải miền Trung: Phát triển đông lạnh, chế biến thuỷ hải sản, công nghiệp ép dầu từ cây họ đậu và dừa, phát triển công nghiệp đóng tàu, phát triển mở rộng khu cảng biển và thành lập các khu công nghiệp

+ Ở miền Nam có nền công nghiệp nhẹ phát triển với nhịp độ rất cao

do đó NMTĐ Ialy sẽ cung cấp một phần điện năng đáng kể cho khu vực miền Nam và tạo điều kiện cho việc duy trì nhịp độ phát triển công nghiệp

và kinh tế khu vực này

Từ những điều kiện trên NMTĐ Ialy đã có một vị trí quan trọng và đóng góp đáng kể cho lưới điện Quốc gia trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước

1.3.3 Chọn thông số đặt cho công trình

- Căn cứ vào việc theo dõi khí tượng thuỷ văn và lưu lượng chảy của sông Sê san hơn 30 năm (Từ 1960 đến 1990); căn cứ vào địa lý vùng dân cư khu vực lòng hồ; căn cứ vào các cơ quan khảo sát thiết kế của Việt nam và Nga; căn cứ vào các tính toán kinh tế kỹ thuật để chọn ra thông số chính cho công trình NMTĐ Ialy như sau:

+ Quy mô hồ chứa: Chọn mực nước dâng bình thường và mực nước

chết; Mực nước dâng bình thường chọn càng cao thì hiệu ích năng lượng

càng cao và tăng công suất đặt của nhà máy nhưng vốn đầu tư cao và phải đền bù nhiều Và căn cứ vào các phương án dự trù đền bù khi tăng cho 1 m nước dâng và căn cứ vào việc phát triển các nhà máy thuỷ điện bậc thang trên NMTĐ Ialy nên đã chọn mức nước dâng bình thường là 515m Nếu chọn mực nước > 515m thì gây vùng ngập lụt lớn cho vùng Kontum và số

tiền đền bù sẽ rất cao Mực nước chết nếu ta chọn ở mức thấp (So với

MNDBT 515m) thì dung tích hữu ích của lòng hồ tăng nhưng sự sạt lở lòng

hồ sẽ tăng và công tác bảo quản lòng hồ sẽ gặp rất nhiều khó khăn, nhưng nếu chọn MNC cao thì công suất đảm bảo và lượng điện trung bình hằng năm sẽ giảm Do đó chọn MNC là 490m là tối ưu và thoả mãn các yêu cầu

về hồ chứa và phát điện

+ Công suất đặt nhà máy: Căn cứ vào quy mô hồ chứa và chiều cao cột nước và lưu lượng đổ vào dòng sông vào mùa lũ nên đã chọn công suất đặt của nhà máy là 720MW Với công suất đặt là 720 MW thì ta có thể tận dụng được lượng nước thừa vào mùa lũ và giảm được lượng nước xã qua tràn Với quy mô hồ chứa và lượng nước đổ vào hồ hằng năm nên ta không thể chọn công suất đặt NM cao hơn nữa Nếu chọn cao hơn thì vào mùa lũ

có thể phát nhiều điện nhưng vào mùa khô lại thiếu nước và chi phí vốn đầu

tư lớn không thoã mãn được các chỉ tiêu kinh tế

Tóm lại thông số chính của công trình là: MNDBT là 515m; MNC là 490m, công suất lắp đặt là 720MW là những thông số tối ưu nhất thoã mãn các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong nhiều phương án đưa ra

1.4 công trình đầu mối nhà máy thủy điện Ialy

1.4.1 Hồ chứa

1 Công dụng: Hồ chứa là một công trình quan trọng của NMTĐ Ialy dùng để tích và cấp nước cho các tổ máy để sản xuất điện và còn điều tiết lượng nước trong một năm để vận hành nhà máy

2 Các thông số chính

- Diện tích lưu vực tính đến tuyến công trình là: 7455 km2

- Lưu lượng trung bình nhiều năm: 259,9 m3/s

- Mực nước dâng bình thường (MNDBT): 515m

- Mực nược chết (MNC): 490m

- Mực nước gia cường (MNGC) P=0,1% là: 518m

- Diện tích mặt hồ tại MNDBT là: 64,5km2

- Diện tích mặt hồ tại MNC là: 17,2km2

x106m3

x106m3

x106m3

- Cột nước trung bình phát điện là: 192m

1.4.2 Đập dâng

1 Công dụng: Dùng để chặn nước sông Sê san để tạo nên hồ chứa cho công trình NMTĐ Ialy, đập phải có độ vững chắc và độ rò rỉ qua thân đập nhỏ để đảm bảo yêu cầu tích nước hồ chứa

2 Cấu tạo và các thông số chính:

- Cấu tạo là loại đập đá đổ lõi đập là đất sét dùng để chống thấm qua đập tiếp theo hai bên là lớp cát và bao ngoài cùng là lớp đá có nhiều kích cở, nền lõi đập được xử lý bằng khoan phun xi măng Cấu tạo thân đập gồm có nhiều lớp khác nhau có tác dụng là làm cho đập vững chắc và hạn chế lượng nước thấm qua đập cũng như thay đổi dòng nước thấm đi theo những hướng khác nhau để giảm bào mòn thân đập

- Cao trình đỉnh đập: 522m

- Cao trình đỉnh lõi đập: 520m.

- Chiều dài theo đỉnh đập: 1190m

- Chiều cao đập lớn nhất: 69m

- Chiều rộng đỉnh đập: 10m

- Chiều rộng chân đập: 330m

1.4.3 Đập tràn xả lũ

1 Công dụng: Dùng để xả lượng nước thừa trong hồ chứa vào mùa lũ Đập tràn có lưu lượng qua đập tràn phải đảm bảo xả hết tần suất lưu lượng

lũ lớn nhất để bảo vệ công trình một cách an toàn, (không cho nước lũ tràn qua đập dâng)

2 Các thông số chính:

- Tổng chiều rộng của tràn nước: 90 m

- Số cửa xả tràn: 6 cửa van hình cung

- Kích thước cửa van RxC: 15x16,3m

- Cao trình ngưỡng tràn: 499,12m

- Lưu lượng xã lũ với tần suất P=0,1%: 13733m3/s

1.4.4 Cửa nhận nước(CNN)

1 Công dụng: Dùng để tiếp nhận nước từ hồ chứa vào đường dẫn nước cấp cho turbine; dùng để đóng van trượt sự cố chặn không cho nước vào đường dẫn nước trong chế độ sự cố cũng như sửa chữa kiểm tra đường ống dẫn nước Ngoài ra còn có tác dụng không cho rác, cây gỗ vào turbine

2 Cấu tạo và các thông số chính:

Gồm có 4 khoang dẫn nước vào đường hầm áp lực; mỗi khoang có 3 dãy khe

+ Dãy khe thứ nhất đặt lưới chắn rác mỗi lưới chắn rác có 5 xec xi truyền động bằng cẩu chân dê có sức nâng 63 tấn

+ Dãy khe thứ 2 đặt cửa phai sửa chữa dùng trong trường hợp sửa chữa phai sự cố Thao tác truyền động bằng cẩu chân dê

+ Dãy khe thứ 3 đặt phai sửa chữa sự cố dùng để bịt kín nước vào

đường hầm trong trường hợp có sự cố, truyền động bằng kích nâng thuỷ lực

có sức nâng 450 tấn

- Lưu lượng qua cửa nhận nước: 420m3/s;

- Kích thước phai sửa chữa RxC: 4,5 x 7 m;

- Kích thước phai sửa chữa sự cố RxC: 4x 7m;

- Kích thước lưới chắn rác RxC: 7,6x14m

1.4.5 Đường hầm dẫn nước vào

1 Công dụng: Dùng để dẫn nước từ CNN vào turbine của tổ máy

Trên đường hầm dẫn nước có bố trí các tháp điều áp dùng để giảm áp lực lên van đĩa và cánh hướng cũng như bảo vệ quá áp do quán tính của nước trong chế độ dừng bình thường cũng như dừng sự cố tổ máy (giảm áp lực nước va) Ngoài ra còn đảm bảo lưu lượng nước trong chế độ liên tục thay đổi công suất của tổ máy

2 Cấu tạo và các thông số chính:

- Đoạn đường hầm chung của 2 tổ máy làm bằng bê tông cốt thép có chiều dài:

+ Đường hầm số 1: 3797,5m,

- Tháp điều áp có 2 buồng:

+ Buồng dưới kích thước: 13x20,5x55m

+ Tháp điều áp trên kích thước: 13x14x118m

+ Đường kính giếng nối 2 đường: 13m nghiêng 450

- Đường ống dẫn nước vào turbine: Có 4 đường cho 4 tổ máy sau đoạn đường hầm nghiêng 760 so với phương nằm ngang, tiếp theo là đoạn nằm ngang và cuối cùng là ống nối để chuyển tiếp đường hầm từ D = 4,5m đến D = 3,6m chiều dài đường hầm dẫn nước vào tổ máy (cả đoạn nghiêng

và nằm ngang)

+ Đường hầm số 1 dài 223,16m

+ Đường hầm số 2 dài 227,36m

+ Đường hầm số 3 dài 231,56m

+ Đường hầm số 4 dài 235,76m

1.4.6 Hầm ra hạ lưu

1 Công dụng: Dùng để dẫn nước thải của turbine ra hạ lưu Trên mỗi

đường hầm của tổ máy có đặt các cánh phai hạ lưu dùng để chặn nước từ hạ lưu khi thực hiện sửa chữa turbine của mỗi tổ máy

2 Cấu tạo và các thông số chính:

- Có 4 đoạn đường hầm riêng cho 4 tổ máy sau khi ra khỏi van sửa chữa ống xả thì 2 tổ máy nhập lại một đường hầm để ra hạ lưu và sau cùng

có đặt một cửa van sửa chữa cửa ra

- Chiều dài từng đoạn của từng tổ máy

+ Tổ máy 1: 82m + Tổ máy 2: 86m + Tổ máy 3: 42,37m + Tổ máy 4: 52,44m

- Chiều dài đoạn ghép chung

+ Hầm 1: 120m + Hầm 2 : 155,87m

- Kích thước đường hầm

+ Đoạn từng tổ máy: 4,8x6,5m + Đoạn ghép chung: 6,0x10m

- Kích thước van sửa chữa ống xả là: 4,5x6,5m nâng bằng cẩu

- Kích thước van sửa chữa cửa ra là: 6,0 x 10m nâng bằng xe nâng

1.4.7 Gian máy

1 Công dụng: Dùng để bố trí các tổ máy thuỷ lực các thiết bị công nghệ phụ trợ cho sự làm việc của tổ máy Tại gian máy có bố trí 2 cẩu có sức nâng là 250/80+10 tấn với khẩu độ 17m để phục vụ lắp ráp các tổ máy và các thiết bị phụ trợ

2 Kích thước gian máy: Rộng 21m, dài 118,5m, cao khối đào chính 42m Sàn gian máy 309,4m

1.4.8 Gian biến áp

1 Công dụng: Dùng để bố trí các máy biến áp lực 500kV, các máy biến áp tự dùng, MBA dự phòng và các thiết bị phụ trợ cho sự làm việc của

máy biến áp, các thiết bị điện của hệ thống điện tự dùng.

2 Kích thước gian biến áp: Rộng15m, dài 164,15m, cao khối đào chính 22m Sàn gian biến áp 332m

1.4.9 Trạm chuyển tiếp

1 Công dụng: Dùng để bố trí các dao cách ly 500kV nối từ tuyến cáp dầu áp lực 500kV đến trạm phân phối 500kV Ngoài ra còn bố trí các chống sét van và các máy biến dòng 500kV

2 Vị trí nằm ở cao độ 352,0m

1.4.10 Trạm phân phối 500kV

1 Công dụng: Dùng để bố trí các máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa 500kV nối từ trạm chuyển tiếp của nhà máy đưa ra 2 đường dây đi đến trạm

500 Pleiku Ngoài ra còn bố trí các chống sét van, các máy biến dòng, biến điện áp 500kV và các thiết bị phụ trợ phục vụ trạm

2 Vị trí nằm ở cao độ 550,0m kích thước: 99,5 x 165,5m

1.5 các thiết bị công nghệ chính nhà máy

1.5.1 Turbine thủy lực

Là bộ phận chủ yếu của tổ máy thủy điện dùng để biến năng lượng dòng nước thành cơ năng để truyền lên trục quay rotor máy phát đồng bộ Gồm có các bộ phận sau:

- Bánh xe công tác: Là bộ phận chính của turbine chức năng biến năng lượng của dòng chảy thành cơ năng truyền qua trục turbine làm quay rotor

MF điện

- Trục Turbine : Trục turbine có tác dụng liên kết giữa bánh xe công tác và rotor máy phát điện

- Buồng xoắn: Dùng để phân bố đều lưu lượng và áp lực cung cấp cho bánh xe công tác thông qua các cánh hướng tĩnh theo hướng tâm

- Ống xả: Xả nước từ buồng bánh xe công tác ra hạ lưu đồng thời tạo

độ cao hút cho turbine thủy lực

- Cánh hướng động: Có tác dụng điều chỉnh lưu lượng dòng chảy qua turbine, tham gia vào quá trình khởi động và ngừng tổ máy

- Ổ hướng turbine : Dùng để định vị trục turbine theo hướng dọc trục, trong quá trình turbine làm việc ổ hướng chịu lực hướng tâm do không cân bằng dòng chảy qua turbine