Nhà máy thủy điện Hòa Bình là một công trình đầu mối đa chức năng có quy mô lớn nhất hiện nay, và cũng là nguồn cung cấp điện chính cho đường dây cao thế 500kV Bắc Nam. Đây là bài báo cáo về đợt thực tập của em tại nhà máy thủy điện Hòa Bình. Bài báo cáo là những kiến thức mà em tìm hiểu được qua đợt thực tập, qua internet và qua những lý thuyết đã được học.
Trang 1
LỜI NÓI ĐẦU
Ngoài việc học tập nghiên cứu kiến thức trên giảng đường thì việc tìm hiểu,tiếp xúc thực tế là yêu cầu không thể thiếu đối với mỗi sinh viên Đối với sinhviên cuối khóa như chúng em, thực tập tốt nghiệp là một cơ hội quan trọng đểkiểm nghiệm lại những lý thuyết đã được học và làm quen với công việc thực tế,giúp chúng em có thể nhanh chóng bắt nhịp được với môi trường làm việc saukhi ra trường Bởi vậy, lần thực tập tại nhà máy thuỷ điện Cửa Đạt này là cơ hộitốt để chúng em có thể vận dụng kiến thức lý thuyết các môn chuyên ngành hệthống điện vào thực tế sản xuất điện năng Đồng thời đây còn là dịp để mỗi sinhviên tìm hiểu, nắm vững nguyên lý làm việc của các trang thiết bị chính trongnhà máy thủy điện, các sơ đồ nối dây, cũng như phương thức vận hành chungcủa toàn nhà máy và vai trò phát điện của nhà máy trong hệ thống điện quốc gia
Do thời gian thực tập có hạn và khả năng của bản thân em còn hạn chế nênbản báo cáo vẫn còn những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ýkiến của thầy cô giáo và các bạn để giúp bản báo cáo được hoàn thiện hơn
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các cô chú trong Phânxưởng vận hành, Phân xưởng Tự động, Phân xưởng điện… nhà máy thủy điệnHòa Bình đã giúp đỡ chỉ bảo tận tình, cảm ơn bộ môn ,vì sự quan tâm hướngdẫn của thầy trong suốt thời gian thực tập
Sinh viên: Nguyễn TrungLớp : HTD – CTTTK54
Trang 2
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY
I Giới thiệu chung về dự án Thủy lợi - Thủy điện Cửa Đạt.
Dự án Hồ chứa nước Cửa Đạt gồm 2 phần: Công trình đầu mối thủy lợi và Công trình thủy điện.
1 Công trình đầu mối thủy lợi: do Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn
làm chủ đầu tư, Công ty TNHH MTV khai thác công trình thủy lợi Sông Chu (sau đây gọi tắt là Công ty Sông Chu) trực thuộc UBND tỉnh Thanh Hóa là đơn vị quản lý, khai thác, vận hành Công trình bao gồm:
- Đập chính là đập đá đổ, bê tông bản mặt;
- Đập tràn xả lũ;
- Đập phụ Dốc Cáy và đập phụ Hón Can.
Nhiệm vụ chính của công trình đầu mối thủy lợi:
- Tạo nguồn nước tưới ổn định cho 86.862 ha đất canh tác;
- Giảm lũ với tần suất P=0,6%, đảm bảo mực nước hạ lưu tại Xuân Khánh không vượt quá +13,71m (lũ lịch sử năm 1962);
- Cung cấp nước cho công nghiệp và sinh hoạt với lưu lượng 7,715 m 3 /s;
- Phát điện với công suất 97MW;
Trang 3
- Bổ sung nước vào mùa kiệt để đẩy mặn và cải tạo môi trường với lưu lượng 30,42 m 3 /s.
2 Công trình thủy điện Cửa Đạt: Do Công ty cổ phần Vinaconex P&C làm
chủ đầu tư và quản lý, khai thác, vận hành Công trình bao gồm:
- Cửa nhận nước;
- Tuy nen dẫn nước;
- Nhà máy thủy điện và kênh xả hạ lưu;
- Trạm phân phối điện và đường dây tải điện 110KV để hòa vào lưới điện Quốc gia.
Nhiệm vụ của công trình thủy điện:
Tận dụng nước cấp cho các mục tiêu của công trình đầu mối để phát điện Lượng nước phát điện phụ thuộc vào điều tiết nước của công trình đầu mối thủy lợi.
3 Vị trí xây dựng công trình
Công trình thủy lợi thủy điện Cửa Đạt nằm trên sông Chu là công trình thủy lợi thủy điện thuộc hệ thống quy hoạch bậc thang thủy điện sông Mã Công trình nằm trên địa phận xã Vạn Xuân, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa, cách thành phố Thanh Hóa khoảng 75km về phía Tây.
I Tình hình nhân lực:
* Tổng số: 96 người, trong đó:
- Phân xưởng Vận hành: 45 người;
- Phân xưởng Điện-Tự động: 15 người;
- Phân xưởng Cơ khí-Thủy lực: 10 người;
- Bộ phận quản lý và NV gián tiếp: 26 người (01 Giám đốc; 02 PGĐphụ trách kỹ thuật; 01 Trưởng phòng Tổng hợp; 01 CB Phương thức+Thịtrường điện; 01 Nhân viên văn thư; 03 lái xe; 05 Nhân viên tạp vụ; 05Nhân viên cấp dưỡng và phụ bếp; 07 Nhân viên bảo vệ);
Trang 4
Chương 2
NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VỀ CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC TRANG THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY
2.1 PHẦN NĂNG LƯỢNG SƠ CẤP
Nhà máy thuỷ điện là nhà máy điện hoạt động trên nguyên tắc: sử dụng nănglượng của dòng chảy để làm quay tua bin thuỷ lực, tua bin được gắn đồng trụcvới máy phát điện, làm nhiệm vụ chuyển tiếp năng lượng
Ta biết rằng, công suất đặt của nhà máy thuỷ điện được tính theo côngthức như sau:
Nđ = 9,81.H.Qtb.Trong đó:
: Hiệu suất của nhà máy
H : Độ cao cột nước.( Chênh lệch giữa thượng lưu và hạlưu)
Qtb : Lưu lượng trung bình của dòng chảy
Như vậy công suất đặt của nhà máy thuỷ điện phụ thuộc trực tiếp vào H
và Qtb Lưu lượng nước trung bình của dòng chảy đối với mỗi dòng sông làkhác nhau và thậm chí là khác nhau trên mỗi đoạn của dòng sông đó Tuỳthuộc vào địa hình cụ thể, cấu tạo địa chất khu vực, biểu đồ thuỷ văn củadòng chảy mà người ta lựa chọn vị trí đặt nhà máy thuỷ điện cho tối ưu nhất.Khi đó để nâng cao công suất đặt của nhà máy, để tận dụng tối đa năng lượngdòng chảy, nhà thiết kế sẽ cố gắng tạo ra H lớn nhất có thể được Có rấtnhiêu phương án để tạo ra H cho nhà máy thuỷ điện: Người ta có thể lợidụng địa hình sẵn có của dòng chảy, tạo kênh dẫn hoặc đắp đập ngăn sông đểtạo hồ chứa nước Trong đó thì nhà máy thuỷ điện kiểu đập và hồ chứa làđiển hình hơn cả và nhà máy thuỷ điện Cửa Đạt cũng là một trong những nhàmáy như vậy
Để có thể sử dụng năng lượng dòng chảy như là một nguồn năng lượng sơcấp làm quay tua bin máy phát điện thì phải kể đến vai trò cực kỳ quan trọngcủa một số công trình và thiết bị chính trong hệ thống năng lương sơ cấp
Trang 5- Cao trình mực nước hồ ứng với lũ thiết kế m 119,05
- Cao trình mực nước lũ kiểm tra m 121,33
- Dung tích toàn bộ hồ chứa 10 6 m 3 1.450
- Dung tích phòng lũ hạ du 10 6 m 3 386,6
Mực nước trong hồ lên xuống là tuỳ theo từng mùa trong năm và tuỳ theochế độ vận hành của nhà máy Quá trình điều tiết hồ chứa là một bài toán tối ưuhoá đa mục tiêu rất phức tạp, vừa phái đảm bảo cho mục tiêu số 1 là chống lũ,đảm bảo cho an toàn của công trình vừa phải đảm bảo cho nhu cầu phát điện cho
hệ thống theo điều độ quốc gia
Trang 6
Với mỗi nhà máy thuỷ điện thì cấu tạo của đập là khác nhau tuỳ theo mựcnước dâng, tuỳ theo cấu tạo địa chất, địa chấn, thuỷ văn của khu vực đó Đậpcủa nhà máy thuỷ điện Hoà Bình là loại đập đất đá được xây dựng trên nền chânđập là cát sỏi Loại đập này có khả năng đàn hồi tốt với chấn động khoảng 6 độrichte, đảm bảo tuổi thọ cho công trình, đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật
Đập có lõi đất sét chống thấm ở giữa, hai bên có các tầng lọc xuôi ngược,dưới đập có màng khoan phụt nhiều hàng dày 30m ăn sâu vào lớp đá gốc
Dưới chân đập có đặt các thiệt bị kỹ thuật để đo đạc kiểm tra tính trạng củađập, giúp cho bộ phận giám sát, theo dõi có thể biết được hiện trạng thực tế củađập, từ đó đưa ra kế hoạch vận hành, bảo dưỡng tối ưu nhất đảm bảo an toàntuyệt đối cho công trình
Trang 7Tầng trên là 6 cửa xả mặt, kích thước 15x15m ở cao độ 102m với tổng lưulượng xả là 14400m3/s, các cánh phai ở cửa xả này được điều khiển bằng hệthống cần cẩu chân dê 2x250 tấn.
70m
106m
Trang 8
2.1.4 Cửa nhận nước và truyền năng lượng
Cửa nhận nước kiểu tháp bao gồm 16 cửa 4x10m , được đặt ở cao độ 56 m,dài 190m trên có bố trí các lưới chắn rác và các cửa van sửa chữa
Để nâng hạ các cửa van nhận nước, người ta dùng hệ thống cần cẩu Đểnâng hạ các cánh phai cửa nhận nước, người ta dùng hệ thống truyền động thủylực gồm 16 xi lanh thủy lực
Nước dẫn vào tuabin bằng 8 Tuynen chịu áp lực, mỗi tuynen dài 210m,đường kính 8m qua các tổ máy và thoát ra hạ lưu ở máy 1 và máy 2 hai đườngtuynen độc lập, ở tổ máy 3 đến 8 đường xả được ghép đôi “2 máy 1 tuynen”
1.2 PHẦN ĐIỆN.
2.2.1 Sơ đồ nối điện chính của nhà máy.
Trang 9
Nhà máy có 8 tổ máy được nối thành 4 khối Mỗi tổ máy có một bộ 3 máybiến áp một pha tăng áp từ điện áp đầu cực 15,75kV lên 220kV, một đườngcáp dầu áp lực nối từ trong hầm gian máy ra ngoài OPY220, từ trạm OPY220lại có 2 đường nối lên OPY500 và 2 đường nối sang OPY110
Sơ đồ trạm OPY220 là sơ đồ kiểu 1,33 (4/3) với các lộ như sau:
+ Lộ 272 Hòa Bình- Thái Nguyên
+ Lộ 274, 275, 276 Hòa Bình- Hà Đông Trạm OPY220 có 2 máy biến áp tự ngẫu 220/110/35 kV AT1 và AT2được nối với ba lộ đường dây 110kV L171, L172 và L173 và máy biến ápTD61, TD 62 của hệ thống điện tự dùng NMTĐ Hòa Bình
Trạm OPY500 có sơ đồ kiểu tứ giác (thiếu) cấp điện cho đường dây500kV
Trạm OPY110 có sơ đồ một thanh góp phân đoạn bằng dao cách ly gồm + Lộ L171, L172 cung cấp cho thành phố Hòa Bình
+ Lộ L173 cung cấp điện cho đường Hòa Bình- Điện Biên
Trang 11
2.2.2 Máy phát điện
Máy phát điện được đặt trong gian máy Gian máy là máy là một công trìnhđược xây dựng ngầm trong núi đá có chiều cao 50,5m , rộng 19,5m, dài 260m.Tại đây lắp đặt thiết bị của 8 tổ máy
a Cách bố trí, thông số cấu tạo của các thiết bị chính máy phát điện.
Máy phát điện thuỷ lực được cấu tạo kiểu ổ dù, có một ổ đỡ đặt trên nắpturbin và có một ổ hướng nằm trên giá chữ thập trên
Nằm đồng trục với máy phát chính là máy phát phụ và máy phát điều chỉnhMáy phát đồng bộ thuỷ lực 3 pha trục đứng kiểu CB-1190/215-48-TB4
* Các số liệu kỹ thuật chính của máy phát thuỷ lực : CB-1190/215-48-TB4
+ Công suất định mức biểu kiến 266700 kVA
+ Công suất dịnh mức hữu công 240000kW
+ Điện áp dây định mức 15,75kV
+ Dòng điện stator định mức 9780A
+ Hệ số công suất định mức cos = 0,9
+ Tần số định mức 50 Hz
+ Tốc độ quay định mức 125v/p
Trang 12Tại vùng trung tâm của đĩa rôtor máy phát chính có lắp rôtor máy phát phụ.máy phát được trang bị hệ thống phanh, cứu hoả, các thiết bị kiểm tra nhiệt độ
và bảo vệ ổ đỡ, ổ hướng
* Stator máy phát chính
Vỏ stator làm bằng thép tấm có vành trên và vành dưới, năm tầng vỏ bọcvành dưới của stator dùng để đặt vỏ lên các tấm mỏng, cả vành trên dùng để lắpgiá chữ thập trên Giữa các tầng hàn của các gian tăng lực và thanh chống bằngthép góc
Để có thể vận chuyển được rễ ràng stator cấu tạo thành 6 phần, stator đượcbắt vào móng nhờ 12 tấm móng và gurông móng
Lõi stator được làm bằng tấm thép kỹ thuật dập nguội và phủ bằng lớp sơncánh điện 2 mặt rồi sấy nóng Theo chiều cao tấm thép đợc chia làm 41 đoạn,thanh chống giữa các đoạn này tạo ra các rãnh để không khí làm mát lưu thông,quận dây stator làm bằng thanh dẫn lượn sóng 2 lớp, có 3 đầu chính và đầu ratrung tính
Số rãnh Z = 576 rãnh , số cực 2P= 48 cực, bước quấn dây 1-15-25 , số nhánhsong song a = 4
Trang 13
Mỗi cực rôtor gồm có phần lõi thép có dạng đặc biệt Từng cực từ được nốivào thân rôtor bằng hai rãnh mang cá (hình chữ T) và các thanh nêm ngượcchiều
Cuộn dây rôtor được ép bằng lò xo đặt trong các rãnh trên thân rôtor
Thanh dẫn từ vành góp đến cuộn dây kích thích của máy phát làm bằng thanhđồng bọc cách điện
* Máy phát điều chỉnh
Là máy phát có tần số cho bộ điều tốc điện thuỷ lực của turbin và rơle tốc độ
nó là máy pháy đồng bộ 3 pha, có kích thích bằng nam châm vĩnh cửu trên cáccực của rôtor
Để từ hoá các nam châm mỗi cực từ có một cuộn dây đặc biệt Cần phải tiếnhành nạp từ điện áp stator thấp dưới 110V Tiến hành nạp từ bằng dòng mộtchiều 600A Thời gian nạp không quá 1secto
Trong thời gian làm việc cuộn dây nạp từ phải đợc đấu ngắn mạch
Hiện nay chỉ co tổ máy 3 đến tổ máy 8 còn sử dụng máy phát điều chỉnh cònmáy 1 và 2 đã thay thế máy phát điều chỉnh bằng thiết bị đo tốc độ của HãngSULZER
b Hệ thống thông gió, làm mát.
Để làm mát phần tác dụng của máy phát chính có dùng hệ thống thông giótuần hoàn làm mát không khí trong các bộ phận làm mát không khí Rotor máyphát làm việc như một quạt ly tâm tạo nên áp lục gió làm mát cần thiết, làm mátcác cực từ Rotor cuộn dây và lõi thép Stator và di vào các bộ làm mát gió bằngnước, khi ra khỏi các bộ phận làm mát khí theo hướng gió khép kín quanh
Trang 14
Stator, không khí lạnh chia làm 2 đường quay trở lại rotor Đường khí phía dưới
đi qua mương gió nằm trong mán, đường khí phía trên đi giữa sàn giá chữ Thậptrên và tấm ngăn chia không khí phía trên
Các bộ làm mát khí được lắp vào thân stator máy phát chính
c Hệ thống phanh.
Để phanh Rotor khi dừng máy và để nâng Rotor khi sửa chữa, máy phát đượctrang bị 24 bộ phanh, phanh có van 3 ngả để thay đổi chế độ phanh hoặc kíchmáy
d Kiểm tra nhiệt độ
Máy phát điện đuợc kiểm tra nhiệt độ nhờ các bộ Sensor biến đổi nhiệt điệntrở và nhiệt áp kế
Để đo nhiệt độ Stator máy phát chính, trong các rãnh giữa các thanh dẫn ởmột trong các nhánh song song của cả ba pha có lắp các bộ biến đổi nhiệt điệntrở
Để đo nhiệt độ lõi thép Stator máy phát chính, trên đáy các rãnh có lắp cácnhiệt kế điện trở Để kiểm tra nhiệt độ các xecmang ổ đỡ và ổ hướng dầu nónglạnh trong các thùng dầu, không khí nóng và lạnh người ta lắp các nhiệt kế điệntrở và nhiệt áp kế phát tín hiệu
e Hệ thống cứu hoả.
Máy phát thuỷ lực được trang bị hệ thống cứu hoả bằng nước phun
Hệ thống cứu hoả máy phát chính gốm có 2 đướng ống nằm vòng quanh đâutrên và đầu dưới cuộn dây Stator Trên mỗi ống góp có khoét nhiều lỗ để phânnước
Máy phát phụ có một ống cứu hoả nằm quanh đầu trên cuộn dây Stator
2.2.3 Sơ đồ, nguyên lý hoạt động của hệ thống kích từ.
Các máy phát thuỷ lực của nhà máy thuỷ điện Hoà Bình được trang bị hệthống kích thích thiristor độc lập kiểu CTH-500-2000-3-5T4 mà trong nó đượctrang bị đồng bộ các thiết bị kỹ thuật điện và chúng thực hiện chức năng điềuchỉnh dòng điện Rotor và điện áp của máy phát thỷ lực theo nguyên tắc điềuchỉnh đã được xác định ở chế độ làm việc bình thường và chế độ sự cố
Trang 15- Làm việc ở hệ thống năng lượng có phụ tải trong các giới hạn của biểu
đồ phân bổ công suất của máy phát quá tải cho phép với máy phát thuỷ lực
- Cường hành kích thích với một bội số cho trước theo trước theo điện áp
và dòng điện khi có hư hỏng trong hệ thống năng lượng, gây nên giảm điện áptrên thanh cái của trạm
- Dập từ cho máy phát điện ở các chế độ dừng sự cố và dừng bính thường
tổ máy
Các số liệu kỹ thuật chính của hệ thống kích thích máy phát điện thuỷ lực
- Công suất định mức : 1000 kVA
- Điện áp định mức: 500 V
- Dòng điện định mức: 2000 A
- Công suất cường hành: 1530 kVA
- Dòng điện ở chế độ cường hành: 3420 A
- Bội số cường hành theo điện áp: 3,5
- Điện áp định mức cung cấp cho mạch tự dùng 1 chiều 220 V
- Tần số: 50Hz
Cấu tạo và sự làm việc của hệ thống kích thích máy phát điện thuỷ lực.Việc kich thích cho máy phát điện thuỷ lực được thực hiện theo sơ đồkích thích thiristor độc lập bằng việc cung cấp cho các cuộn dây kích thích từthanh cái Stator của máy phát phụ qua bộ biến đổi UG1 và UG2 mà chúngđược đấu song song ở phía dòng 1 chiều
Bộ biến đổi UG1 – là một nhóm làm việc của các thiristor được cung cấp
từ các nhánh Stator của máy phát điện và nó đảm bảo ở các chế độ làm việclâu dài phần cơ bản của dòng điện kích thích Còn bộ biến đổi UG2 – lànhóm cường hành của các thiristor, mang phần không đáng kể (20%) dòngđiện kích thích Máy phát điện phụ có hệ thống tự động tự kích thích và được
bố trí trên cùng một trục với máy phát điện chính Vì vậy điện áp cung cấp
Trang 16
cho các bộ biến đổi thiristor trong các nhóm làm việc và cường hành của máyphát điện chính không phụ thuộc vào điện áp Stator của máy phát điện và hệthống kích thích như vậy được gọi là độc lập
Việc dập từ cho máy phát điện được thực hiện bằng việc chuyển các bộphận biến đổi sang chế độ đảo, khi đó các sung điều khiển được loại khỏinhóm làm việc và chế độ đảo thực hiện thông qua nhóm cường hành
Việc cung cấp cho bộ điều chỉnh kích thích khi hệ thống kích thích làmviệc được lấy từ máy biến áp tự dùng TE2 có công suất định mức 7,5 KVA,việc cung cấp cho hệ thống làm mát bằng nước cất được lấy từ hệ thống nướccất chưng của nhà máy trong đó là một bình chưng cất bằng điện và bể chứa.Nước cất được cung cấp bằng vòng tuần hoàn kín như sau: bơm-các bộtrao đổi nhiệt, các bộ lọc – các bộ biến đổi thiristor, việc đưa vào từ bộ troađổi nhiệt được thực hiện bằng các ống nhờ các đầu nối bằng mặt bích Cáchđiện của bộ biến đổi với bộ trao đổi nhiệt được đảm bảo bằng các ống cáchđiẹn đặt ở đường làm mát bên trong các bộ biến đổi thiristor Sự tuần hoàncủa nước cất được đảm bảo bằng các bơm nước ly tâm có công suất 20 m3/h,cột nước 53m
2.2.4 Hệ thống điều khiển, đo lường và bảo vệ chính của máy phát.
Máy phát có các bảo vệ chính sau:
- Bảo vệ so lệch dọc
- Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài không đối xứng và quá tải không đốixứng
- Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài đối xứng
- Bảo vệ chống quá điện áp
- Bảo vệ chống quá tải đối xứng
- Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây Stator máy phát
a Bảo vệ so lệch:
Dùng làm bảo vệ cho máy phát chống ngắn mạch nhiều pha trong cuộndây Stator và ở các đầu ra của máy Bảo vệ này là một trong số các bảo vệchính của máy phát và không tác động khi có ngắn mạch ngoài
Vùng tác động của bảo vệ: Từ các máy biến dòng đặt ở đầu ra trung tínhđến các máy biến dòng đặt tại các đầu ra máy phát