BẢNG TÍNH TOÁN THỦY NĂNG

Đồ án tốt nghiệp Thuỷ điện Iapuch3 Phần II Thuỷ 2.1 nhiệm vụ - mục đích 2.1.1 Mục đích Mục đích việc tính toán thủy để xác thông số chủ yếu hồ chứa trạm thủy điện làm sở cho việc tính toán chọn thiết bị cho nhà máy, xác định kích thớc nhà máy, công trình thủy công Các thông số cần phải xác định phần tính toán thủy gồm: Thông số hồ chứa: o Mực nớc chết (MNC) o Dung tích hữu ích hồ chứa (Whi) o Mực nớc dâng bình thờng (MNDBT) Thông số lợng trạm thuỷ điện: o Công suất bảo đảm (Nbđ) o Công suất lắp máy (Nlm) o Điện lợng sản xuất trung bình năm (E) o Số lợi dụng công suất lắp máy (h) Các cột nớc đặc trng: o Cột nớc lớn (HMax) o Cột nớc nhỏ (Hmin) o Cột nớc bình quân (Hbq) o Cột nớc tính toán (Htt) 2.2 phơng thức khai thác thủy 2.2.1 Phơng pháp khai thác kiểu đập Để khai thác lợng tuyến sông ta phải tiến hành xây dựng đập dângtại vị trí thích hợp Lu tốc dòng nớc trớc đập giảm xuống, lợng không bị tiêu hao vô ích dọc sông mà đợc tập trung lại Tại tuyến đập hình thành chênh lệch mực nớc trớc đập sau đập Phơng pháp có u điểm tạo hồ chứa để tập trung điều tiết lu lợng dòng chảy làm tăng khả phát điện mùa kiệt đồng thời lợi dụng tổng hợp nh cắt lũ, chống lụt, cung cấp nớc cho ngành dùng nớc Phơng pháp có nhợc điểm vốn đầu t lớn hồ chứa gây ngập lụt lớn phía thợng lu, ảnh hởng tới dân sinh, môi trờng - Trang 13 - Đồ án tốt nghiệp Thuỷ điện Iapuch3 Phơng pháp thích hợp với vùng trung du có địa hình, địa thuận lợi để làm hồ chứa có dung tích lớn, ngập lụt 2.2.2 Phơng pháp khai thác kiểu đờng dẫn đoạn sông thợng nguồn có độ dốc lớn, lòng sông hẹp dùng đập dâng đập cao, hồ điều tiết không lớn, chi phí đầu t lớn mà lợi nhiều Trong trờng hợp này, để tận dụng độ dốc lòng sông ngời ta cần xây đập đầu đoạn sông để dâng nớc, đa nớc chảy vào đờng dẫn (đờng hầm, kênh, đờng ống) có áp không áp để dẫn nớc vào nhà máy Phơng pháp có u điểm vốn đầu t nhỏ xây đập cao hồ chứa nên không gây ngập lụt phía thợng lu, ảnh hởng tới dân sinh , môi trờng Phơng pháp có nhợc điểm hồ chứa để tập trung điều tiết lu lợng dòng chảy, làm giảm khả phát điện mùa kiệt, khả cung cấp nớc cho ngành dùng nớc khác Phơng pháp thích hợp với vùng có độ dốc lớn, lòng sông hẹp 2.2.3 Phơng pháp khai thác kiểu hỗn hợp Khi vừa có điều kiện xây dựng hồ để tạo phần cột nớc điều tiết dòng chảy lại vừa có điều kiện lui tuyến nhà máy lại phía sau đập đoạn để tận dụng độ dốc lòng sông làm tăng cột nớc cách tốt dùng phơng pháp đập dâng kết hợp đờng dẫn Phơng pháp tận dụng đợc u điểm đồng thời hạn chế nhợc điểm phơng pháp trớc Phân tích tài liệu địa hình địa chất khu vực dự định xây dựng TTĐ Iapuch phơng pháp xây dựng TTĐ kiểu hỗn hợp phù hợp Các hạng mục dự định xây dựng bao gồm : Đập bê tông trọng lực cao 19 m, cửa lấy nớc đập; kênh dẫn dài khoảng 3120m; bể áp lực cuối kênh; đờng ống áp lực dài khoảng 380 m, đờng kính sơ 190 cm; Nhà máy thủy điện kênh xả 2.3 Chọn mức bảo đảm tính toán 2.3.1 Khái niệm mức bảo đảm tính toán Trạm thủy điện làm việc phụ thuộc vào tình hình nguồn nớc thiên nhiên Trong điệu kiện thủy văn thuận lợi trạm thủy điện làm việc bình thờng Gặp mùa kiệt lu lợng nhỏ công suất giảm, mùa lũ lớn cột nớc thấp mực nớc hạ lu dâng cao làm cho công suất bị giảm Khi trạm thuỷ điện làm việc không đợc bình thờng việc cung cấp điện cho hộ dùng không đảm bảo, phải hạn chế việc cung cấp điện cho sở sản xuất khu dân c, gây thiệt hại cho hộ dùng điện Để đánh giá mức độ chắn việc cung cấp điện trạm thủy điện ngời ta dùng khái niệm mức bảo đảm đợc biểu thị công thức sau: P = Thời gian làm việc bình thờng - Trang 14 - Đồ án tốt nghiệp Thuỷ điện Iapuch3 Tổng thời gian vận hành ý nghĩa biểu thức suốt trình vận hành trạm thủy điện đảm bảo cung cấp điện bình thờng P% tổng thời gian, lại (100-P)% thời gian cung cấp đầy đủ công suất điện lợng nh chế độ bình thờng đợc chế độ thủy văn bất lợi Ngời ta gọi mức bảo đảm đợc chọn để tính toán thông số trạm thủy điện mức bảo đảm tính toán hay tần suất thiết kế Để chọn mức bảo đảm tính toán trạm thủy điện ngời ta thờng dựa vào nguyên tắc sau đây: Công suất lắp máy trạm thủy điện lớn mức bảo đảm TTĐ cao thiệt hại TTĐ làm việc không bình thờng TTĐ công suất lớn lớn TTĐ có công suất lắp máy nhỏ TTĐ có tỷ trọng công suất lớn so với tổng công suất toàn hệ thống mức bảo đảm phải đợc chọn cao trạm không làm việc bình thờng công suất thiếu hụt khó bù so với trạm nhỏ, thời kỳ mà công suất dự trữ trạm thủy điện sử dụng gần hết Các hộ dùng điện quan trọng mặt kinh tế, khoa học kỹ thuật mức bảo đảm tính toán trạm cung cấp điện phải cao, lẽ thiếu điện tổn thất nghiêm trọng Nếu TTĐ có hồ điều tiết lớn, hệ số điều tiết cao, phân bố dòng chảy sông lại tơng đối điều hòa chọn mức bảo đảm tính toán cao mà lợi dụng đợc phần lớn lợng nớc thiên nhiên Trong trờng hợp hồ điều tiết dài hạn muốn lợi dụng lợng nớc đợc nhiều không nên chọn mức bảo đảm cao Nếu TTĐ đóng vai trò công trình lợi dụng tổng hợp có nhiệm vụ phát điện ngành dùng nớc khác mức bảo đảm tính toán theo nguyên tắc mà chọn 2.3.2 Mức bảo đảm tính toán TTĐ Iapuch Cấp công trình TTĐ Iapuch theo tiêu chuẩn Việt Nam TCXDVN 285:2002 công trình có: + Đập dâng bê tông trọng lực cao 19 m đá nên chọn cấp công trình theo đặc tính kỹ thuật công trình cấp IV + Nhà máy thủy điện Iapuch có công suất phát điện khoảng 8400 KW nên chọn cấp công trình theo lực phục vụ công trình cấp III Ta chọn cấp công trình III Vì ta lấy mức bảo đảm tính toán cho công trình PTK = 85% Công trình có tần suất lũ thiết kế P LTK=1% tần suất lũ kiểm tra PLKT=0,2% 2.3.3 Qui mô hình thức công trình - Trang 15 - Đồ án tốt nghiệp Thuỷ điện Iapuch3 Do lòng sông hẹp, độ dốc lòng sông lớn nên hồ chứa TTĐ Iapuch tạo đợc dung tích lớn, nên hồ điều tiết theo năm hay theo tháng mà làm hồ điều tiết ngày đêm Nếu xây dựng hồ điều tiết tháng, năm quy mô công trình đầu mối lớn, không hiệu kinh tế Chọn quy mô điều tiết ngày đêm thích hợp với tình hình hệ thống điện thiếu năm tới, cao điểm ngày 2.4 Xác định thông số hồ chứa Các thông số hồ chứa có ý nghĩa quan trọng trình tính toán xác định thông số trạm thủy điện Nó định qui mô kích thớc công trình, vốn đầu t vào nhà máy 2.4.1 Mực nớc chết (MNC) Mực nớc chết (MNC) mực nớc thấp hồ chứa điều kiện làm việc bình thờng MNC công trình ứng với phơng án tuyến đập khác lựa chọn sở dung tích chết xác định từ dung tích bồi lắng hồ chứa Đối với công trình thuỷ điện Iapuch công trình có lu vực nhỏ Độ dốc lòng sông lớn Rừng đầu nguồn tơng đối phong phú, xác định bồi lắng lòng hồ năm nh sau: Trong thời gian lũ, toàn công trình tràn bị ngập sâu dới lòng chảy Mặt khác lợng phù sa sông chủ yếu tập trung thời gian lũ Vì thấy lợng phù sa lắng đọng khu vực công trình chiếm tỷ trọng không lớn tổng lợng phù sa qua tuyến công trình Theo tài liệu thủy văn cung cấp lợng phù sa lắng đọng lòng hồ đợc tính 4% tổng lợng phù sa qua tuyến công trình Tổng lợng phù sa đến tuyến công trình hàng năm V= 58900 m3/ năm Vlđ= 4%V =4% ì 58900= 2356 (m3/ năm) Do công trình thuộc cấp III nên tính lợng bồ lắng công trình thời gian làm việc 25 năm Nên dung tích bùn cát sau 25 năm lắng đọng lòng hồ là: Wbc= 25 x 2356 =58900 (m3) Tra quan hệ hồ chứa để xác định cao trình bùn cát, với W bc=58900 (m3) Zbc= 358,2 (m) Trong trình sử dụng, vận hành công trình cần tháo rửa bùn cát thờng xuyên để kéo dài tuổi thọ công trình Để đảm bảo không cho bùn cát chảy vào vào kênh dẫn, ta chọn cao trình ngỡng cửa lấy nớc cao cao trình bùn cát khoảng 0,8 m Mặt khác sơ ta tính đợc tổn thất vào kênh cộng với dòng kênh 2,0 m Do mực nớc chết tính đợc là: MNC = Zbc + 0,8 + 2,0 = 361 (m) Tra quan hệ hồ chứa ứng với MNC ta có dung tích chết: WMNC=153455 (m3) 2.4.2 Xác định mực nớc dâng bình thờng (MNDBT) MNDBT thông số trạm thủy điện, mực nớc trữ cao hồ chế độ làm việc bình thờng trạm thủy điện MNDBT có ảnh hởng định đến dung tích hồ chứa, cột nớc, lu lợng, công suất bảo đảm điện - Trang 16 - Đồ án tốt nghiệp Thuỷ điện Iapuch3 lợng hàng năm TTĐ MNDBT lớn khả cung cấp nớc phát điện cao, quy mô kích thớc công trình lớn, diện tích ngập lụt vùng lòng hồ tăng lên Nhiều điều kiện địa hình tăng MNDBT cao nh chiều dài chiều cao đập dâng làm ảnh hởng kích thớc hàng loạt đập phụ xung quanh hồ, điều kiện địa chất, móng vấn đề thấm nớc không cho phép chọn phơng án MNDBT cao Mực nớc dâng bình thờng xác định từ điều kiện dung tích hữu ích hồ chứa Do điều kiện địa hình dốc,lòng sông nhỏ hẹp nên dung tích hồ chứa không lớn Nếu xây dựng hồ điều tiết tháng, năm quy mô công trình đầu mối lớn, không hiệu kinh tế Chọn hồ điều tiết ngày đêm thích hợp địa hình khu vực Theo biểu đồ phụ tải ngày đêm khu vực miền Trung toàn quốc cho thấy số cao điểm ngày Nhà máy thuỷ điện Iapuch3 có nhiệm vụ cung cấp điện cho khu vực, sở tính toán thuỷ năng, thấy rằng, việc cấp điện ổn định vào cao điểm có nhiệm vụ cấp điện vào bình thờng tức chế độ làm việc nhà máy nửa đỉnh biểu đồ phụ tải Chu trình làm việc ngày đêm nhà máy đợc xác định nguyên tắc tận dụng hết tổng lợng nớc đến điều tiết để công suất phát lớn cao điểm Việc xây dựng hồ điều tiết ngày đêm thuỷ điện nhằm tạo khả đa toàn công suất lắp máy nhà máy tham gia vào biểu đồ phụ tải ngày cao điểm số bình thờng biểu đồ phụ tải Lu lợng trì ngày với tần suất đảm bảo tuyến công trình xác định tính toán thuỷ văn : PTk=85% Qbđ=1,07 m3/s Dung tích điều tiết cần thiết thời gian phát điện cao điểm theo công thức sau: Whi = k Qbđ (24 - t) x 3600 Trong đó: - k: hệ số an toàn, có xét đến sai sót tài liệu, tính toán không thật xác, k = 1,1 - 1,15, lấy k =1,1 - Qbđ: lu lợng bảo đảm , Qbđ=1,07 m3/s - t: thời gian điều tiết, t = 4giờ Thay vào công thức ta có: Whi = 1,1 x 1,07 x (24- 4) x 3600 = 84700 (m3) Nh tổng dung tích hồ có lợng nớc điều tiết là: Whồ= WMNC + Whi = 238200 (m3) Tra quan hệ hồ chứa ứng với Whồ ta có MNDBT = 362,85 m Ta xác định đợc lu lợng lớn qua nhà máy là: Qmax = 84700 Whi = + 1,07 = 6,42 (m3/s) 1,1 ì ì 3600 k.t - Trang 17 - Đồ án tốt nghiệp Thuỷ điện Iapuch3 Lu lợng nhỏ qua nhà máy đợc lấy nh sau: Nhà máy làm việc với lu lợng nhỏ tổ máy làm việc với vùng hiệu suất cao (tức lu lợng qua tổ máy khoảng 60% lu lợng lớn qua tổ máy) Sơ chọn số tổ máy Trong tính toán sơ ta chọn Qmin nh sau : Qmin = 60% Qmax =1,93 (m3/s) Z 2.4.3 Công suất tất yếu (Nty) Ta sơ xác định đợc công suất tối thiểu dự kiến là: Nty=K.QmaxH Trong đó: K: hệ số nhà máy, K= 9,81, Lấy K= 8,3 H: cột nớc làm việc nhà máy, sơ lấy H=79 m Nty= 8,3 ì 6,42 ì 79= 4200 (KW) Để tận dụng lợng nớc thừa vào mùa lũ, ta nên lắp thêm công suất trùng (N tr) Khi lắp Ntr ta tăng lợng điện sản xuất đợc Vì công suất lắp máy đợc xác định theo nguyên tắc: Nlm= Nty + Ntr Trong Ntr đợc giả thiết số giá trị để tính toán thủy phần sau 2.5 Tính toán thủy xác định thông số lợng 2.5.1 Bảng tính toán thủy chi tiết cho công trình Trong đó: Cột 1: tần suất (Pi) lu lợng ngày tính toán đợc phần thuỷ văn Cột 2: lu lợng thiên nhiên (QTN) đến tơng ứng với tần suất Cột 3: lu lợng tổn thất tuyến công trình thấm bốc hơi, sơ lấy Qtt=3%.QTN Cột 4: Lu lợng thực tế chảy qua công trình, Qthực= QTN Qtt Cột 5: Cao trình mực nớc bể áp lực, mực nớc bể áp lực thay đổi không nhiều, nên ta coi nh không thay đổi, ZBAL= MNC -H (H tổn thất cột nớc kênh) H = ik Lk Trong đó: ik: độ dốc kênh;sơ lấy ik = 0,0016 Lk: chiều dài kênh, sơ lấy Lk = 3120m Cột 6: Cao trình mực nớc hạ lu, tra quan hệ Q~ZHL - Trang 18 - Đồ án tốt nghiệp Thuỷ điện Iapuch3 Khi Qthực > QTĐmax tra quan hệ Zhl ứng với Qthực Khi QTĐmin