Thiết kế trạm thuỷ điện Sông Ba 1

Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: KTTĐ NLTT LỜI NĨI ĐẦU Năng lượng điện có vai trò vơ to lớn phát triển văn hoá đời sống nhân loại Nhu cầu điện giới tăng trưởng ngày mạnh hoà nhịp với tốc độ tăng trưởng kinh tế chung, nói tiêu chuẩn để đánh giá phát triển quốc gia nhu cầu sử dụng điện Nguồn điện chủ yếu nhiệt điện than, nhiệt điện khí đốt, thuỷ điện, điện nguyên tử số nguồn lượng khác lượng gió, lượng mặt trời … Ở nước ta, điện ln đóng vai trò quan trọng nghiệp phát triển kinh tế đất nước Để đáp ứng phát triển kinh tế đất nước u cầu điện đòi hỏi ngày nhiều Hiện nước ta nguồn lượng thuỷ điện chiếm vai trò quan trọng hệ thống điện Việt Nam Nó chiếm tỷ trọng khoảng 60% cơng suất hệ thống điện Việt Nam Tuy nguồn thuỷ điện chiếm tỷ trọng lớn khai thác khoảng 20% trữ lý thuyết sông Việt Nam Mặt khác nhu cầu sử dụng điện hộ dùng điện thay đổi để đáp ứng thay đổi hệ thống điện khơng thể thiếu trạm thuỷ điện có khả thay đổi cơng suất thời gian ngắn Chính tầm quan trọng tiềm thuỷ điện lớn, đòi hỏi người thiết kế thi công trạm thuỷ điện phải nắm vững kiến thức thuỷ điện Để củng cố hệ thống lại kiến thức thuỷ điện, đồng ý nhà trường Hội đồng thi tốt nghiệp khoa Năng Lượng, em giao đề tài ‘Thiết kế trạm thuỷ điện Sơng Ba 1” cơng trình nằm địa bàn tỉnh Phú Yên Gia Lai Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: KTTĐ NLTT MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH .1 1.1 Vị trí địa lý cơng trình 1.2 Nhiệm vụ cơng trình 1.3 Tài liệu dân sinh kinh tế khu vực sông Ba 1.4 Sơ đồ khai thác bố trí tổng thể cơng trình 1.5 Các tài liệu 1.5.1 Tài liệu địa hình 1.5.2 Tài liệu địa chất 1.5.3 Tài liệu khí tượng thủy văn 1.5.4 Tài liệu thiết kế CHƯƠNG TÍNH TỐN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN 2.1 Mục đích tính toán thủy 2.2 Chọn phương thức khai thác thủy tuyến cơng trình 2.2.1 Chọn phương thức khai thác thủy 2.2.2 Chọn tuyến cơng trình 2.3 Chọn mức bảo đảm tính tốn .4 2.3.1 Khái niệm mức bảo đảm tính tốn 2.4 Xác định thông số hồ chứa 2.4.1 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) 2.4.2 Mực nước chết (MNC) 2.5 Tính tốn thủy cho 29 năm 2.6 Xác định thông số lượng TTĐ 2.6.1 Xác định công suất bảo đảm (Nbđ) .8 2.6.2 Xác định công suất lắp máy 10 Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: KTTĐ NLTT 2.6.3 Điện trung bình nhiều năm .11 2.6.4 Xác định số lợi dụng công suất lắp máy 12 2.7 Xác định cột nước đặc trưng TTĐ .12 2.7.1 Cột nước bình quân 12 2.7.2 Cột nước tính tốn 12 2.7.3 Xây dựng biểu đồ phạm vi làm việc 12 CHƯƠNG CHỌN THIẾT BỊ 15 3.1 Chọn số tổ máy 15 3.1.1 Các phương án số tổ máy 15 3.1.2 Tính tốn cho phương án Z = 15 3.1.3 Tính toán cho phương án Z = 21 3.1.4 Sơ xác định vốn đầu tư vào thiết bị nhà máy thủy điện 24 3.1.5 So sánh lựa chọn phương án .26 3.2 Các thông số tuabin máy phát .26 3.2.1 Các thông số tuabin 26 3.2.2 Các thông số máy phát .26 3.3 Lựa chọn thiết bị dẫn nước thoát nước 28 3.3.1 Thiết bị dẫn nước (buồng xoắn) 28 3.3.2 Thiết bị thoát nước (ống hút) 30 3.4 Chọn thiết bị điều chỉnh tuabin 30 3.5 Lựa chọn sơ đồ đấu điện thiết bị điện nhà máy 33 3.5.1 Lựa chọn sơ đồ đấu điện 33 3.5.2 Lựa chọn máy biến áp (MBA) 34 3.6 Chọn thiết bị nâng chuyển (cầu trục) .35 3.6.1 Xác định trọng lượng lớn cần nâng 35 3.6.2 Chọn cầu trục 36 3.7 Chọn van trước tuabin 36 CHƯƠNG CÁC CÔNG TRÌNH THỦY CƠNG 37 4.1 Khái quát chung .37 Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: KTTĐ NLTT 4.1.1 Nhiệm vụ cơng trình thủy cơng 37 4.1.2 Cấp cơng trình tiêu thiết kế 37 4.2 Cơng trình dâng nước .38 4.2.1 Chọn loại đập 38 4.2.2 Mặt cắt 38 4.2.3 Mặt cắt thực dụng đập không tràn 41 4.2.4 Mặt cắt thực dụng đập tràn tiêu 45 4.3 Các cơng trình tuyến lượng 49 4.3.1 Đường hầm .49 4.3.2 Cửa lấy nước (CLN) 52 4.3.3 Tháp điều áp .57 4.3.4 Tính toán nước va đường hầm sau cửa lấy nước .57 4.3.5 Tính tốn tháp điều áp 61 4.3.6 Tính toán nước va đường hầm sau tháp điều áp 64 CHƯƠNG KẾT CẤU NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN .70 5.1 Khái quát chung .70 5.1.1 Các loại nhà máy thủy điện .70 5.1.2 Kết cấu nhà máy thủy điện 70 5.2 Khối nước 71 5.2.1 Khái niệm 71 5.2.2 Các kích thước .71 5.3 Khối nước 74 5.3.1 Khái niệm 74 5.3.2 Các kích thước cao trình chủ yếu 74 5.4 Các phòng phụ nhà máy 77 5.4.1 Phòng điều khiển trung tâm 77 5.4.2 Phòng quản lý vận hành (phòng thiết bị phụ trợ) .77 5.4.3 Phòng điện chiều 77 5.4.4 Các phòng chức khác .77 5.5 Hệ thống thiết bị phụ 77 Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Ngành: KTTĐ NLTT 5.5.1 Mục đích yêu cầu bố trí thiết bị phụ 77 5.5.2 Thiết kế hệ thống dầu 78 5.5.3 Hệ thống khí nén .79 5.5.4 Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật 81 5.5.5 Hệ thống tháo nước tổ máy .82 5.5.6 Hệ thống đo lường kiểm tra 82 5.5.7 Bố trí máy biến áp trạm phân phối điện .82 Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: KTTĐ NLTT CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN VỀ CƠNG TRÌNH Vị trí địa lý cơng trình Nhà máy thủy điện sơng Ba cơng trình thủy điện độc lập nằm sơng Ea Krơng Hnăng Cơng trình 10 bậc thang thủy điện hệ thống sông Ba - sông lớn thuộc miền Trung Việt Nam bắt nguồn từ đỉnh núi Ngọc Rô thuộc dải Trường Sơn đổ biển Diện tích tồn lưu vực khoảng 14.000km2 thuộc ba tỉnh Gia Lai, Phú Yên Đăk Lăk với khoảng 50 sông nhánh, có sơng nhánh Yayun, Krơng Hnăng sơng Hinh Cơng trình thủy điện Sơng Ba cách đuôi hồ thủy điện Sông Ba Hạ ( thủy điện cuối bậc thang thủy điện) khoảng 15 km theo đường sông Nhà máy thủy điện sông ba thuộc địa phận xã Ea Ly – huyện Sông Hinh – tỉnh Phú Yên, xã Ea Sô – huyện Ea Kar xã Cư Prao – huyện M’Đrăk – tỉnh Đăk lak, cách thành phố Tuy Hòa tỉnh Phú Yên gần 70 km phía Tây Hồ chứa thủy điện Sông Ba nằm địa phận thuộc xã Ea Sô – huyện Ea Kra xã Cư Prao – huyện M’Đrăk – tỉnh Đắk Lăk 1.2 Nhiệm vụ cơng trình Thủy điện Sơng Ba có nhiệm vụ phát điện cung cấp cho lưới điện Quốc gia, ngồi tham gia cắt giảm lũ cho vùng đồng tỉnh Phú Yên thuộc hạ du sông Ba, tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển kinh tế xã hội khu vực 1.3 Tài liệu dân sinh kinh tế khu vực sông Ba Cơng trình thủy điện sơng Ba dự kiến xây dựng sông Ba thuộc tỉnh Phú Yên, cách thị xã Tuy hòa 60 Km phía tây cách thị trấn Cúng Sơn 10 Km phía Tân Bắc Hồ chứa thuộc địa phận huyện Sông Hinh Sơn Hòa tỉnh Phú Yên huyện Krong Pa tỉnh Gia Lai Tuyến đập nằm huyện Sơng Hinh ( bên bờ phải) Sơn Hòa ( Bên bờ trái) 1.4 Sơ đồ khai thác bố trí tổng thể cơng trình Kết nghiên cứu đồ thực tế, sơ dự kiến sơ đồ khai thác thủy điện Sơng Ba với hình thức khai thác sử dụng đập dâng nước kết hợp với đường dẫn đường hầm dẫn nước có áp đường ống dẫn nước áp lực Tuyến lượng bao gồm cửa lấy nước kiểu bên bờ Tuyến dẫn nước vào nhà máy dự kiến đường hầm dẫn nước, tháp điều áp đường ống dẫn nước áp lực vào nhà máy Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: KTTĐ NLTT 1.5 Các tài liệu 1.5.1 Tài liệu địa hình Bình đồ địa hình tỷ lệ: đơn vị vẽ 10 cm thực tế 1.5.2 Tài liệu địa chất Khu vực lòng sơng đặt đá granít lộ nứt nẻ, cứng Bên vai đập có lớp đất đá Dưới đới phong hóa đới nứt nẻ trung bình đến mạnh Do vậy, đập tràn tường chắn bê tông xây dựng đá, phải đào bỏ đới phong hóa lớp bồi tích gồm cát lẫn cuội tảng bên Mặt cắt địa chất thể hình 1.1 phụ lục 1.5.3 Tài liệu khí tượng thủy văn a Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình năm khu vực sơng Ba vào khoảng 22 – 26,4 0C, vùng thượng lưu 22 –24 0C, vùng trung lưu 24–25 0C, vùng hạ lưu 26 – 27 0C b Bốc Lượng bốc hàng năm lưu vực sông Ba biến đổi khoảng 1000 – 1500 mm, thượng lưu hạ lưu có lượng bốc năm khoảng 1100-1300mm Vùng trung lưu lưu vực, đặc biệt khu vực máng trũng dọc theo sông Ba từ Ayun Pa đến Krong Pa vùng có mưa lượng ít, thường xảy khơ hạn có lượng bốc năm lớn nhất, từ 1400-1500 mm c Mưa Lưu vực sông Ba nằm hai sườn dãy Trường Sơn Trường Sơn Tây sườn Trường Sơn Đơng, địa hình chia cắt phức tạp khiến cho chế độ mưa phần lưu vực biến đổi phức tạp, ảnh hưởng đến chế độ dòng chảy sơng Số liệu thể bảng 1.2 phụ lục d Gió, bão Trên chung chế hoạt động gió mùa với chia cắt địa hình hướng dãy núi cao, hàng năm lưu vực sông Ba chịu ảnh hưởng hai hướng gió chính: Tây, Tây nam Đông, Đông Bắc Số liệu thể bảng 1.3 phụ lục Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: KTTĐ NLTT e Dòng chảy lũ Chế độ lũ sông Ba khu vực hạ lưu chịu chi phối mạnh lũ tiểu lưu vực sụng nhánh Iayun thượng nguồn Sông Ba Tổng lượng lũ lớn nhất: Do đặc điểm địa hình sơng ngắn, dốc, thời gian trì trận lũ thường 3-5 ngày Tổng lượng lũ ngày lớn chiếm tới 4050% tổng lượng toàn trận lũ Tại Củng Sơn, tổng lượng lũ ngày lớn đạt tới 2,507 tỷ m3 lũ vào năm 1993 1.5.4 Tài liệu thiết kế Chuỗi dòng chảy đến tuyến đập cơng trình thủy điện Sơng Ba xây dựng cho thời đoạn tháng, sở dòng chảy thực trạm thủy văn Củng Sơn từ năm 1977- 1978 đến năm 2005 Hàm lượng bùn cát dòng chảy: ρ = 99 (g/m3) Quan hệ lòng hồ Z~F~V thể bảng 1.5, hình 1.2, hình 1.3 phụ lục Quan hệ Q~Zhl thể bảng 1.6 phụ lục Lưu lượng tháng liệt năm thủy văn thể bảng 1.7 phụ lục Tổn thất bốc mặt hồ thể bảng 1.8 phụ lục Tài liệu lũ thể bảng 1.9 phụ lục Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: KTTĐ NLTT CHƯƠNG TÍNH TỐN THỦY NĂNG XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TRẠM THỦY ĐIỆN 2.1 Mục đích tính tốn thủy Từ tài liệu có (tài liệu hồ chứa, tài liệu tổn thất, tài liệu thủy văn, bùn cát…) tiến hành tính tốn xác định thơng số hồ chứa TTĐ 2.2 Chọn phương thức khai thác thủy tuyến cơng trình 2.2.1 Chọn phương thức khai thác thủy Qua phân tích tài liệu địa hình địa chất ta thấy vừa xây dựng đập vừa lùi nhà máy phía hạ lưu nên ta chọn phương thức khai thác kiểu hỗn hợp thích hợp 2.2.2 Chọn tuyến cơng trình Tuyến cơng trình gồm có đập dâng cao 122 (m), cửa lấy nước đặt bên bờ phải, đường hầm dẫn nước có chiều dài khoảng 605,88 (m), tháp điều áp, nhà máy 2.3 Chọn mức bảo đảm tính tốn 2.3.1 Khái niệm mức bảo đảm tính toán Để đánh giá mức độ chắn việc cung cấp ện tr ạm thu ỷ điện người ta dùng khái niệm mức bảo đảm bi ểu thị công thức sau: P = 100% Cấp cơng trình TTĐ Sơng Ba xác định theo tiêu chuẩn TCXDVN 285:2002 theo điều kiện sau: - Theo cấp cơng trình cụm cơng trình đầu mối Theo lực phát điện TTĐ (Công suất lắp máy) Giả sử chiều cao đập bằng: MNDBT – Zhl = 260 – 134,62 = 125,38 (m) (trong đó: Zhl : tra quan hệ Q~ Zhl với Q = (m3/s)) Chiều cao đập lớn 100 (m), theo TCXDVN 285:2002, sơ chọn cấp cơng trình cho TTĐ Sơng Ba cơng trình cấp I Từ cấp cơng trình cấp I tra bảng 4.1 tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 285:2002 ta mức bảo đảm tính tốn cho cơng trình 90% a Phân mùa dòng chảy Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: KTTĐ NLTT Dựa vào bảng lưu lượng trung bình tháng tuyến cơng trình : - Có tháng lũ tháng 10,11,12 - Có tháng kiệt tháng 1,2,3,4,5,6,7,8,9 b Chọn năm tính tốn Năm kiệt điển hình Ứng với P = Ptk = 90%, từ bảng tần suất bình quân lưu lượng Qn Qmk (bảng 2.1 bảng 2.2 phụ lục 2) ta có: Năm điển hình cần chọn thỏa mãn: Dựa vào phụ lục , xác định năm kiệt điển hình năm 1983: Bảng lưu lượng thiên nhiên năm 1983 tháng Q (m3/s) tháng Q (m3/s) 2.4 7,241 13,70 4,4528 2,749 10 1,665 11 1,3171 2,5658 1,3967 12 Qn Qmk 37,376 153,37 105,25 40,479 30,964 8,0521 Xác định thông số hồ chứa 2.4.1 Mực nước dâng bình thường (MNDBT) MNDBT mực nước cao hồ chứa ứng với điều kiện thủy văn chế độ làm việc bình thường Trong đồ án em giao phương án tính tốn với MNDBT = 260 (m) 2.4.2 Mực nước chết (MNC) MNC mực nước thấp hồ chứa điều kiện làm việc bình thường hồ chứa  Xác định mực nước chết theo điều kiện bồi lắng MNCbc = Zbc+d1+d2+D Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 75 Ngành: KTTĐ NLTT + LRoto + trục= c + a + h2 + hst + h1 + h3 Trong đó: c – khoảng cách từ đáy giá chữ thập đến bích nối, c = 0,9 (m) a – khoảng cách từ đỉnh giá chữ thập đến gối tựa Stato máy phát, a = 0,3 (m) h2 – chiều cao giá chữ thập dưới, h2 = 0,38 (m) hst – chiều cao Stato máy phát, hst = 1,75 (m) h1 – chiều cao giá chữ thập trên, h1 = 0,9 (m) h3 – chiều cao ổ trục chặn, hc = 0,9 (m) → LRoto + trục= 0,9 + 0,3 + 0,38 + 1,75 + 0,9 + 0,9 = 5,13 (m) + LBXCT+trục = �lmf  �lm  (c  h2  a )  b0 h Trong đó: �lmf - cao trình lắp máy phát TTĐ, �lmf = 141,48 (m) �lm - cao trình lắp máy TTĐ, �lm = 136 (m) b0 – chiều cao cánh hướng nước; b0 = 0,2.D1 = 0,45 (m) h – khoảng cách từ điểm cánh hướng nước đến mặt cắt cửa vào ống hút, lấy h = 0,67 (m) → LBXCT + trục= 141,48 - 136 – (0,9 + 0,38 + 0,3) + 0, 45 + 0,195 = 4,795 (m) + Chiều cao MBA chính, HMBA = 4,6 (m) Vậy vật cẩu lớn Lmax = Lroto + trục = 5,13 (m) → Cao trình cầu trục: �ct = 150 + 5,13 + 0,65 + 1,5 + 0,5 = 157,78 (m)  Cao trình trần nhà máy ( �tr ) tr = ct + Hct +  at + Hct – chiều cao cầu trục + xe con, H = 4,8 (m) +  at - khoảng cách an toàn; chọn  at = 0,5 (m) Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 76 Ngành: KTTĐ NLTT → tr = 157,78 + 4,8 + 0,5 = 163,08 (m)  Cao trình mái nhà máy (m) m = tr + Hmái + Hmái – chiều cao mái nhà máy; Hmái = 2,45 (m) → m = 163,08 + 2,5 = 165,58 (m) Bảng tổng hợp kết tính tốn cao trình kích thước nhà máy trình bày bảng 5.1 phụ lục 5.4 Các phòng phụ nhà máy 5.4.1 Phòng điều khiển trung tâm Phòng điều khiển trung tâm bố trí phía thượng lưu, cao trình với sàn lắp ráp, thể vẽ 5.4.2 Phòng quản lý vận hành (phòng thiết bị phụ trợ) Gồm phòng như: phòng chứa dầu bơi trơn, dầu cách nhiệt tổ máy xử lý dầu, phòng để máy nén khí, hệ thống thiết bị kiểm tra đo lường Các phòng bố trí tầng hầm phía hạ lưu, cao trình sàn máy phát dọc theo nhà máy 5.4.3 Phòng điện chiều Để cung cấp dòng điện chiều phục vụ đo lường chiếu sáng nhà máy bị cố, nhà máy cần phải có hệ thống điện chiều gồm có: Phòng ắc quy, phòng nạp điện, phòng axit Ngồi để cung cấp điện chiều phục vụ cho phòng điều khiển trung tâm Phòng điện chiều bố trí cạnh phòng điều khiển trung tâm 5.4.4 Các phòng chức khác + Phòng phân phối điện điện tự dùng + Phòng cáp điện bố trí phòng điều khiển trung tâm + Kho dụng cụ: Bố trí sàn nhà máy, phía thượng lưu + Xưởng sửa chữa khí bố trí phía hạ lưu gian lắp ráp… 5.5 Hệ thống thiết bị phụ 5.5.1 Mục đích yêu cầu bố trí thiết bị phụ Trong nhà máy thủy điện để đảm bảo chế độ vận hành an toàn tổ máy định phải bố trí hệ thống thiết bị phụ trợ Hệ thống thiết bị phụ nhà máy bao gồm: Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 77 Ngành: KTTĐ NLTT + Hệ thống cung cấp dầu + Hệ thống cung cấp khí nén + Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật + Hệ thống tiêu thoát nước + Hệ thống thiết bị điện đường dây dẫn điện 5.5.2 Thiết kế hệ thống dầu Hệ thống cung cấp dầu nhà máy chia làm hai loại: + Hệ thống dầu cách nhiệt: có nhiệm vụ cung cấp dầu cho máy biến áp, máy cắt, thiết bị điện khác + Hệ thống cung cấp dầu bôi trơn: cung cấp dầu để bôi trơn ổ trục (trục tuabin, trục máy phát), cung cấp dầu cho phận điều tốc, máy khí nén bơi trơn cơng cụ Yêu cầu hệ thống dầu: Đảm bảo cung cấp đủ dầu, chủng loại, phẩm chất cho thiết bị dùng dầu, phải thu gom dầu tinh lọc dầu  Lượng dầu vận hành Lượng dầu chủ yếu dùng vận hành tổ máy tính theo công thức: Gvh  K Z NT D1 H bq Trong đó: + K – hệ số phụ thuộc vào loại tuabin Với tuabin tâm trục K = 0,45 0,65, Chọn K = 0,6 + NT – Công suất định mức tuabin, NT = 39060 (kW) + Z – số tổ máy trạm thủy điện, Z = tổ máy + D1 – đường kính BXCT, D1 = 2,25 (m) + Hbq – cột nước bình quân trạm thủy điện, Hbq = 108,86 (m) 2, 25 → Gvh = 0,6239060 108,86 = 6738,6 (kg)  Lượng dầu bơi trơn Dung tích dầu bơi trơn thường chiếm khoảng 35% dung tích dầu vận hành Gbt = 0,35.Gvh = 0,356738,6 = 2358,51 (kg) Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 78 Ngành: KTTĐ NLTT  Lượng dầu cách nhiệt Dung tích dầu cách nhiệt MBA phụ thuộc vào hình dạng cơng suất MBA Theo kinh nghiệm, 1000 kW cần 0,4 dầu Vậy với MBA cơng suất MBA 80000 KVA lượng dầu cách nhiệt là: Gcn = 20,480 = 64 (tấn) = 64000 (kg)  Lượng dầu dự trữ vận hành: Với MBA, dự trữ đầy máy cần cộng thêm % dự trữ Với tổ máy, trữ đầy cho tổ máy cộng thêm lượng dầu tổn thất cho 45 ngày % dầu vận hành, dầu bôi trơn, dầu cách nhiệt Vậy lượng dầu dự trữ là: Gdtr = 0,0164000 + 0,05(Gvh + Gbt + Gcn) Gdtr = 640 + 0,05(6738,6 + 2358,51 + 64000) Gdtr = 4294,84 (kg)  Lượng dầu tổng cộng cho toàn nhà máy G = Gvh + Gbt + Gcn + Gdtr = 6738,6 + 2358,51 + 64000 + 4294,84 = 77391,95 (kg) = 77,39 5.5.3 Hệ thống khí nén  Nhiệm vụ: Hệ thống khí nén có nhiệm vụ cung cấp khí nén cho thiết bị như: điều chỉnh tuabin, hệ thống phanh hãm tổ máy, dập tắt hồ quang, cho chế độ chạy bù đồng bộ, thổi rác bẩn lưới chắn rác, ép nước buồng BXCT ống hút, vệ sinh, hút, thổi bụi máy phát  Tính lượng khí nén cần dùng cho tổ máy - Lượng khí nén cần dùng cho thiết bị dầu áp lực Lưu lượng khí Q1 xác định theo cơng thức: Q1  Pb �Vb 60 �t Trong đó: + Pb – áp lực công tác thiết bị nén dầu = 30 kg/cm2 + Vb – dung tích chứa khí thiết bị dầu áp lực: Vb = (0,60,7).Vdầu áp lực = (0,60,7)0,06 = (0,036 0,042) m3 Chọn Vb = 0,04 (m3) + t – thời gian nạp khí liên tục, t = 0,5 2,5 Chọn t = → Q1  Pb �Vb 30 �0, 04  60 �t 60 �1 = 0,02 (m3/phút) Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 79 Ngành: KTTĐ NLTT - Lượng khí nén dùng để phanh hãm tổ máy: Lưu lượng khí Q2 xác định theo công thức kinh nghiệm: Q2  60 �q �( P  1)t 1000 Trong đó: + q – lượng khí tiêu hao điều kiện áp lực cơng tác, q = 24 l/s Chọn q = (l/s) + P – áp lực công tác = 4t atm Chọn P = atm + t – thời gian phanh tổ máy, lấy t = phút → - Q2  60 �3 �(5  1)3 1000 = 3,24 (m3/phút) Lượng khí nén cho thiết bị ép nước buồng tuabin tổ máy chạy bù đồng phải làm mực nước ống hút thấp mép BXCT, khơng lượng tiêu hao lớn Qua thực tế cho thấy lượng tổn thất BXCT quay nước gấp đến lần quay khơng khí Do BXCT ln ngập nước hạ lưu nên phải ép nước khỏi BXCT Lưu lượng khí nén tổ máy chạy bù đồng xác định sau: Q3  a �D12 �(1  Pk ) Trong đó: + a – hệ số kinh nghiệm, a = 0,1 0,2 Chọn a = 0,15 + D1 – đường kính BXCT, D1 = 2,25 m + Pk – áp lực khơng khí BXCT sau ép nước xuống thấp mép BXCT từ 0,5 m Lấy Pk = atm → Q3 = 0,152,252(1+7) = 6,075 (m3/phút) - Đường kính ống dẫn khí Đường kính ống xác định theo cơng thức kinh nghiệm: d  30 � Q  30 � 6, 075  73,94 ( mm) Chọn d = 74 (mm)  Bố trí hệ thống khí nén Bố trí hệ thống khí nén cao trình sàn lắp ráp, phía thượng lưu nhà máy Trên máy nén khí thùng dầu áp lực phải có thiết bị van an toàn, van Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 80 Ngành: KTTĐ NLTT chiều, rơ le bảo tự động… Các thiết bị nén khí cần trang bị tự động hóa cao để tăng độ nhạy độ xác Các đường ống dẫn khí bố trí dọc theo chiều dài nhà máy 5.5.4 Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật  Tác dụng: Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật sử dụng thường xuyên để cung cấp nước cho làm lạnh máy phát, máy biến áp, ổ trục đỡ, ổ trục định hướng máy phát, máy nén khí cứu hỏa…  Tính lượng nước yêu cầu nhà máy - Nước làm mát máy phát Nước làm mát máy phát sơ tính sau: kW cơng suất tổn thất máy phát nhiệt độ 200C cần lượng nước 0,06 l/s Qmf  Z �N mf �(1   mf ) �0, 06 mf Trong đó: + Z – số tổ máy, Z = tổ + Nmf – công suất máy phát, Nmf = 36000 kW + mf - hiệu suất máy phát, mf = 0,973 Qmf  Z �N mf �(1   mf ) �0, 06 mf  �36000 �(1  0,973) �0, 06 0,973 = 119,87 (l/s) Lượng nước làm mát máy phát chiếm khoảng 60 65 % toàn lượng nước hệ thống Lượng nước làm mát ổ chặn chiếm từ 10 20% làm mát máy biến áp 15% - Lưu lượng cung cấp nước kỹ thuật hệ thống: QHT  Qmf (60 �65)%  119,87  (184, �199, 78) (60 �65)% (l/s) Chọn QHT = 199 (l/s)  Chọn hình thức cung cấp bố trí hệ thống cung cấp nước kỹ thuật Do TTĐ đường dẫn nên chọn hình thức cấp nước máy bơm lấy nước từ hạ lưu cung cấp cho tổ máy Hệ thống cung cấp nước kỹ thuật bố trí hành lang sàn tuabin Đường ống bố trí dọc nhà máy nằm phía hạ lưu nhà máy Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 81 Ngành: KTTĐ NLTT 5.5.5 Hệ thống tháo nước tổ máy  Tác dụng Trong trình vận hành, sữa chữa tổ máy cần tiêu bỏ lượng nước rò rỉ hay nước chứa buồng xoắn, ống hút để tạo môi trường làm việc khô ráo, đảm bảo vận hành sửa chữa  Các loại nước tháo bao gồm + Tháo nước sản xuất: Lượng nước sau làm mát máy phát, MBA, bôi trơn ổ trục + Tháo nước tổ máy: Khi sửa chữa định kỳ, sửa chữa cố buồng xoắn, ống hút Đây lượng nước cần tháo lớn + Tháo nước rò rỉ: Lượng nước nắp tuabin, qua hệ thống nước kỹ thuật, nước thấm qua cơng trình, qua khớp nối…  Bố trí hệ thống tháo nước Hệ thống tháo nước bố trí cho vận hành thuận tiện, tháo ứ đọng khu vực cơng tác Bố trí hai hành lang: hành lang khô hành lang ướt 5.5.6 Hệ thống đo lường kiểm tra Ở nhà máy điện để đảm bảo chế độ làm việc bình thường tổ máy, nhà máy đặt loạt đồng hồ thiết bị đo Các đồng hồ thiết bị đo dùng để kiểm tra tình trạng chế độ làm việc tổ máy, kiểm tra chế độ phụ tải điện, chất lượng điện, lưu lượng, cột nước, cơng suất… Tồn thơng số thiết bị đo chuyển qua cáp dẫn đến phòng điều khiển trung tâm Ngồi có thiết bị tự động đóng cắt mạch để bảo vệ xảy cố 5.5.7 Bố trí máy biến áp trạm phân phối điện a Bố trí máy biến áp Với TTĐ Sơng Ba em bố trí máy biến áp thượng lưu nhà máy, cách tường nhà máy m Khi sửa chữa dùng hệ thống đường ray di chuyển MBA vào gian lắp ráp dùng cầu trục để nâng chuyển b Bố trí trạm phân phối điện cao Trạm phân phối điện cao bố trí gần nhà máy thuận tiện cho giao thơng, với TTĐ Sơng Ba bố trí trạm phân phối điện cao áp phía hạ lưu bên bờ trái Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 82 Ngành: KTTĐ NLTT 5.6 Thiết kế kênh xả Kênh xả sau nhà máy thủy điện cơng trình thủy cơng nhằm mục đích dẫn nước sau qua nhà máy hạ lưu - Nhiệm vụ: Dẫn nước sau qua nhà máy sông hạ lưu - Các tiêu thiết kế + Lưu lượng thiết kế: QTK = QTD max = 88,23 (m3/s) - Các thông số kênh + Chọn mặt cắt kênh hình thang có hệ số mái m = 0,5 + Hệ số nhám: n = 0,025 + Độ dốc kênh: i = 0,5% - Thiết kế kênh xả Dựa vào mặt nhà máy ta xác định chiều rộng kênh b = 19,765 (m) h QTD max bV Mực nước kênh là: Với V = (0,8 1,2) m/s , chọn V = (m/s) Vậy: → bh = 19,765 4,46 (m) h 88, 23  4, 46 19, 765 �1 (m) CHUN ĐỀ TÍNH TỐN KINH TẾ TÀI CHÍNH ĐƯỜNG HẦM ÁP LỰC Nguyên lý xác định kích thước đường hầm dẫn nước Đường hầm có tiết diện tròn, đường kính hầm có ảnh hưởng trực tiếp đến quy mơ cơng trình, lưu lượng vào nhà máy, tổng chi phí hàng năm dự án Đường kính đường hầm chọn cho tổng chi phí tính tốn năm tuyến lượng nhỏ lợi ích thu lớn + Khi đường kính tăng, chi phí (đào hầm, bê tông) tăng, tổn thất điện giảm, điện lượng En tăng + Khi đường kính giảm, chi phí (đào hầm, bê tông) giảm, tổn thất điện tăng, điện tặng En Chun đề em tính tốn phân tích kinh tế tài để chọn đường kính kinh tế hầm Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 83 Ngành: KTTĐ NLTT Phương pháp tính tốn 2.1 Lựa chọn phương pháp Thực tế đặt việc triển khai thi công, xây dựng dự án người kỹ sư ln phải tính đến thực tiễn tài chính, kinh tế Thời gian hồn thành dự án, thời gian hoàn vốn, lãi suất giá trị thực tiễn Việc đánh giá lựa chọn phương án dựa vào tiêu chuẩn: + Giá trị thu nhập ròng – NPV NPV giá trị lợi nhuận ròng tồn vòng đời dự án quy thời điểm n n 1 NPV  �Bt �  Ct � � t (1  r ) t 0 (1  r )t → max t 0 Trong đó: Bt – thu nhập tăng thêm nhờ có dự án năm thứ t Ct – chi phí năm thứ t r – tỷ lệ chiết khấu n – số năm phân tích kinh tế dự án Dự án có khả thi kinh tế NPV > 0, dự án hòa vốn NPV = 0, dự án khơng hiệu NPV < + Tỷ số B/C B/C tỷ lệ giá trị lợi nhuận chi phí quy thời điểm dự án có tính khả thi kinh tế, tài B/C > Bt B  C �(1  r ) t Ct �(1  R) t Phương án xem có hiệu kinh tế, tài thỏa mãn đồng thời điều kiện sau: + NPV > + B/C > 2.2 Các trường hợp tính tốn Trong phạm vi chun đề, em chọn phương án đường kính hầm thay đổi 0,2 m, tính tốn đến dừng lại Trình tự tính tốn - Số hóa đường đặc tính tổng hợp vận hành Lập bảng sau: + Cột 1: STT ' + Cột 2: giả thiết n1 Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 84 Ngành: KTTĐ NLTT + Cột 3: tra đường đặc tính tổng hợp (ĐĐTTHC) tuabin PO170/741 ' ' ứng với n1 cắt đường hạn chế 5% → Q1 ' ' + Cột 4: có n1 , Q1 tra đường ĐTTHC giá trị  + Cột 5:   T max   M max = 0,93 – 0,91 = 0,02 (đã tính phần chọn thiết bị) n1'  n1' o �( + Cột 6: T max 0,93  1)  67 �(  1)  M max 0,91 = 0,73 (v/p) (đã tính phần chọn thiết bị) ' ' ' + Cột 7: n1T  n1  n1 n.D1 n  H + Cột 8: từ công thức ' ⇒ �n.D � H � ,1� � n1 � , n = nđb (n đồng xác định phần chọn thiết bị) ' + Cột 9: Q  Q1 �D1 � H + Cột 10: T   M   Kết thể bảng 6.1 phụ lục - Tính tốn thủy cho 29 năm xác định điện lượng năm En tổn thất điện lượng E * + Dựa vào bảng 6.1 phụ lục ta có quan hệ Q~H~  ta tìm  từ cặp giá trị QTD , H* * * + Tính điện lượng Ei cho năm: Ei  9,81� �QTD �H �t Điện lượng E năm trung bình 29 năm: En  �E i 29 * + Tính tổn thất điện lượng: E  9,81� �QTD �hw - Lợi ích bán điện năm: B = E �giá điện Trong đó: E = En - E - Etự dùng Điện tự dùng: Etự dùng = 1%.En Giá bán điện lấy theo Quyết định số 2014/QĐ- BCN ngày 13/6/2007 Bộ công nghiệp Giá bán điện = 1200đ/kWh Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 85 Ngành: KTTĐ NLTT - Xác định vốn đầu tư sơ cho phương án: VĐT = Suất đầu tư (đ/kW) �Nlm Suất vốn đầu tư xây dựng cơng trình lấy theo Quyết định số 634/QĐ – BXD ngày 09/06/2014 Bộ xây dựng Với cơng trình TTĐ Sơng Ba có Nlm = 75 MW suất vốn đầu tư 30270 đ/kW Trong 14380 đ cho xây dựng, 11770 đ cho thiết bị - Thời gian phân tích kinh tế: 40 năm theo Quyết đinh số 2014/QĐ- BCN ngày 13/6/2007 Bộ công nghiệp - Thời gian xây dựng: năm - Chi phí vận hành năm: 1%.VĐT - Hệ số chiết khấu: 10% - Phân tích kinh tế: lập bảng tính Chi phí Lợi Năm Vận (1) VĐT (2) hành (3) Tổng Thuế (4) chi (5) ích Thu (tỷ ròng đồng) (6) (7) Hệ số chiết khấu (8) Chi phí quy (C) (9) Lợi ích quy B-C (B) (10) (11) Cột 1: Thời gian phân tích kinh tế cơng trình Cột 2: Vốn đầu tư = suất đầu từ �Nlm Cột 3: Chi phí vận hành = 1%.VĐT Cột 4: Thuế = 10%.lợi ích Cột 5: (3)+(4)+(5) Cột = E �giá điện Cột = (6) – (5) Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 86 Ngành: KTTĐ NLTT t Cột 8: hệ số chiết khấu = (1  r ) , r = 10%, t – năm tương ứng phân tích kinh tế Ct t Cột 9: Chi phí quy tại: C= (1  r ) Bt t Cột 10: Lợi ích quy tại: B= (1  r ) Cột 10: NPV = B – C Kết tính tốn thể bảng 6.3, 6.4, 6.5, 6.6, 6.7 phần phụ lục Bảng tổng hợp NPV, B/C, B / C phương án sau: PA 5,3 5,5 5,7 5,9 6,1 �C �B 2430,51 2779,94 2431,27 2432,02 2432,8 2433,58 2781,06 2781,83 2782,66 2783,24 NPV 349,43 349,79 349,81 349,86 349,65 B/C 1,14377 C B B / C 0,763 1,122 1,4702 0,752 0,773 1,029 0,782 0,83 1,0621 0,78 0,575 0,7373 1,14387 1,14383 1,14381 1,14368 Dựa vào bảng tổng hợp ta thấy với phương án D = 5,9 (m) có NPV max, B/C >1 Kết luận: Phương án tối ưu hầm có đường kính D = 5,9 (m), kết phù hợp với chọn đường kính kinh tế đồ án Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 87 Ngành: KTTĐ NLTT TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Quyết định số 2014/QĐ- BCN ngày 13/6/2007 Bộ công nghiệp [2] - Quyết định số 634/QĐ – BXD ngày 09/06/2014 Bộ xây dựng [3] - Bộ môn Thiết bị thủy năng, Trường Đại học Thủy Lợi Giáo trình Tuabin thủy lực Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 2004 [4] - Hoàng Văn Tần, Phạm Hồng Nhật, Trường Đại học Xây Dựng Hướng dẫn đồ án nhà máy thủy điện Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 2004 [5] - PGS-TS Hồ Sỹ Dự, PGS-TS Nguyễn Duy Hạnh, TS Huỳnh Tấn Lượng, PGS TS Phan Kỳ Nam, Trường Đại học Thủy Lợi Cơng trình trạm thủy điện Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 2003 [6] - Thiết kế đập bê tông bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế, 14TCN 56 - 88 Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 88 Ngành: KTTĐ NLTT [7] - Bộ môn Thủy lực, Trường Đại học Thủy Lợi Các bảng tính thủy lực Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 2005 [8] - Bộ môn Thủy công, Trường Đại học Thủy Lợi Đồ án môn học thủy công Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội 2004 LỜI CẢM ƠN Sau 14 tuần làm đồ án tốt nghiệp, với nỗ lực phấn đấu thân hướng dẫn tận tình thầy giáo Th.s Lê Ngọc Sơn , thầy cô giáo khoa Năng Lượng - trường Đại học Thủy Lợi, em hồn thành đồ án tốt nghiệp mình, với đề tài: “Thiết kế trạm thuỷ điện Sông Ba 1” Thời gian làm đồ án tốt nghiệp khoảng thời gian áp lực căng thẳng Nhưng nhờ mà em hệ thống lại kiến thức học tìm hiểu thêm nhiều vấn đề chưa biết,chưa nắm rõ q trình học tập vừa qua Em học kỹ cần thiết người kỹ sư ngành kỹ thuật thuỷ điện lượng tái tạo, biết cách áp dụng lý thuyết vào thực tế Tuy nhiên kiến thức kinh nghiệm em hạn chế nên đồ án em Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 89 Ngành: KTTĐ NLTT tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp thầy, giáo để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện Qua thời gian làm đồ án, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Th.s Lê Ngọc Sơn trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy, cô giáo trường Đại học Thủy Lợi toàn thể thầy cô khoa Năng Lượng thầy cô môn Thuỷ điện lượng tái tao tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian học tập làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên thực Trịnh Thanh Quyên Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 ... N tb 9,81� tt �Q1 'tt �H tt � H tt D1  (*) Trong đó: tt -hiệu suất tuabin thực điểm tính tốn (sơ chọn tt = nM ) Q 1tt' - lưu lượng d n xuất tuabin thực điểm tính tốn ' ' (sơ chọn Q 1tt = Q1M )... Trịnh Thanh Quyên Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang Ngành: KTTĐ NLTT D � �185, 76 3,14 �1 = 15,38 (m) + d1 – khoảng cách an toàn để bùn cát không lấp đầy cửa lấy nước d1 = (13)m, chọn d1 =... lấy n 1tt = 67+1 = 68 v/p Số vòng quay tính tốn: ntt  n1' tt H bq Sinh viên: Trịnh Thanh Quyên D1 68 108,86 2, 25 = = 315,3 (v/p) Lớp: 52Đ2 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư Trang 18 Ngành: KTTĐ NLTT D a