5. Các bƣớc thực hiện
2.5.3 Phân loại nhà máy thủy điện
Tuỳ thuộc và vị trí địa lý mà nhà máy thuỷ điện đƣợc phân thành ba loại cơ bản:
2.5.3.1 Nhà máy thuỷ điện ngang đập
Nhà máy thuỷ điện ngang đập là một phần công trình dâng nƣớc, chịu áp lực nƣớc thƣợng lƣu, đồng thời cũng là công trình lấy nƣớc nối trực tiếp với Turbine. Cửa lấy nƣớc cũng là thành phần cấu tạo của bản thân nhà máy. Do bản thân nhà máy nằm trong lòng sông nên loại nhà máy này gọi là nhà máy kiểu lòng sông. Với đặc điểm trên kết cấu của nhà máy ngang đập có công suất lớn, trung bình thƣờng lắp Turbine cánh quay trục đứng hoặc Turbine cánh quạt với cột nƣớc < 20 m. Những tổ máy có đƣờng kính bánh xe công tác 10 m - 10,5 m, công suất tổ máy từ 120 MW - 150 MW, lƣu lƣợng nƣớc qua Turbine từ 650 m3
/s - 700 m3/s. Do lƣu lƣợng nƣớc qua Turbine lớn lên kích thƣớc buồng xoắn và ống hút cũng phải lớn, ngƣời ta thƣờng bố trí khoảng trống trong ống loe buồng hút để bố trí các phòng phụ. Nhà máy này thƣờng bố trí phần điện ở hạ lƣu còn phần thƣợng lƣu thì thƣờng bố trí đƣờng ống dầu, nƣớc và khí nén.
Một đặc điểm quan trọng đối với nhà máy thuỷ điện ngang đập là về mùa lũ cột nƣớc công tác giảm, dẫn đến công suất giảm, trong một số trƣờng hợp nhà máy có thể ngừng làm việc. Để tăng công suất nhà máy trong thời kỳ lũ đồng thời giảm đập tràn, hiện nay trên thế giới ngƣời ta thiết kế nhà máy thuỷ điện ngang đập kết hợp với hệ thống xả lũ.
Phần qua nƣớc của tổ máy bao gồm: Công trình lấy nƣớc, buồng xoắn và ống hút cong. Đối với trạm thuỷ điện ngang đập cột nƣớc thấp, lƣu lƣợng lớn, chiều dài đoạn tổ
1. Máy phát điện 2. Turbine thủy lực 3. Rotor
4. Stator
5.Turbine Generrator Shaft: trục quay nối Turbine với máy phát điện
6. Wicket Gate: cửa chắn
7. Turbine Blades: cánh quay của Turbine
máy thƣờng xác định theo kích thƣớc bao ngoài buồng xoắn và ống hút. Mặt nằm ngang chiều rộng cửa lấy nƣớc bằng chiều rộng mặt cắt cửa vào buồng xoắn và kích thƣớc của nó phù hợp với điều kiện lƣu tốc cho phép qua lƣới chắn rác. Chiều ngang đoạn tổ máy và chiều dòng chảy phần dƣới nƣớc của nhà máy phụ thuộc vào kích thƣớc cửa lấy nƣớc, buồng xoắn Turbine chiều dài ống hút, đồng thời với việc tính toán ổn định nhà máy và ứng suất nền có quan hệ với kích thƣớc phần dƣới của nhà máy.
2.5.3.2 Nhà máy thuỷ điện sau đập
Nhà máy đƣợc bố trí ngay sau đập nƣớc. Khi cột nƣớc cao hơn 30 m - 45 m thì bản thân nhà máy vì lý do ổn định công trình nên không thể là một thành phần của công trình dâng nƣớc ngay cả khi trong trƣờng hợp tổ máy công suất lớn. Nếu đập dâng nƣớc là đập bêtông trọng lực thì cửa lấy nƣớc và đƣờng dẫn nƣớc Turbine đƣợc bố trí trong thân đập bêtông, đôi khi đƣờng dẫn ống nƣớc Turbine đƣợc bố trí ở phía hạ lƣu của đập. Tuỳ vào cột nƣớc công tác mà nhà máy thuỷ điện sau đập thƣờng dùng Turbine tâm trục, Turbine cánh quay cột nƣớc cao hay Turbine cánh chéo.
Nhà máy loại này phần điện đƣợc bố trí phía thƣợng lƣu sau đập trƣớc nhà máy còn phía hạ lƣu đƣợc bố trí hệ thống dầu và nƣớc.
2.5.3.3 Nhà máy thuỷ điện đường dẫn
Trong sơ đồ khi khai thác thuỷ năng kiểu đƣờng dẫn hoặc kết hợp nhà máy thuỷ điện đứng riêng tách biệt khỏi công trình đầu mối. Cửa lấy nƣớc đặt cách xa nhà máy. Trong trƣờng hợp công trình lấy nƣớc là không áp thì cửa lấy nƣớc nằm trong thành phần của bể áp lực. Trong trƣờng hợp công trình lấy nƣớc là hầm có áp thì cửa lấy nƣớc đƣợc bố trí ở đầu đƣờng hầm và là công trình độc lập. Đƣờng dẫn nƣớc vào nhà máy thƣờng là đƣờng ống áp lực nhƣng trong trƣờng hợp trạm thuỷ điện đƣờng dẫn cột nƣớc thấp với đƣờng dẫn là kênh dẫn thì có thể bố trí máy thuỷ điện kiểu ngang đập.
Cả hai loại máy đƣờng dẫn và sau đập đều sử dụng đƣờng dẫn ống nƣớc vào Turbine nên không chịu áp lực trực tiếp từ phía thƣợng lƣu, do đó kết cấu phần dƣới nƣớc và biện pháp chống thấm đỡ phức tạp hơn. Nhà máy thƣờng dùng với cột nƣớc từ 30 m - 45 m < H < 250 m - 300 m.
Ngoài cách phân loại cơ bản trên nhà máy thuỷ điện còn đƣợc phân loại theo vị trí tƣơng đối của bản thân nhà máy trong bố trí tổng thể.
- Nhà máy thuỷ điện trên mặt đất.
- Nhà máy thuỷ điện ngầm đƣợc bố trí hoàn toàn trong lòng đất. - Nhà máy thuỷ điện trong thân đập.
Ngoài ra nhà máy thuỷ điện còn nhiều kết cấu đặc biệt khác nhƣ kết hợp xả lũ dƣới đáy hoặc trong thân đập tràn, trong trụ pin, nhà máy thuỷ điện ngang đập với
Turbine capxul, nhà máy điện thủy triều. Các loại nhà máy này là các nhà máy thuỷ điện đặc biệt.
Về công suất nhà máy phân chia theo công suất lắp mới, cách phân loại này phụ thuộc tổng quốc gia. Ở Việt nam sự phân loại theo tiêu chuẩn. TCVN: 5090
- Nhà máy thuỷ điện lớn: N ≥ 1000 MW
- Nhà máy thuỷ điện vừa: 15 MW < N < 1000 MW - Nhà máy thuỷ điện nhỏ: N ≤ 15 MW
Theo cột nƣớc phân theo ba loại tuỳ theo cột nƣớc công tác lớn nhất: - Nhà máy thuỷ điện có cột nƣớc cao: Hmax > 400 m
- Nhà máy thuỷ điện có cột nƣớc trung bình: 50 m < Hmax < 400 m - Nhà máy thuỷ điện có cột nƣớc thấp: Hmax < 50 m
Chƣơng 3: NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN LỚN NHẤT VIỆT NAM VÀ ĐÔNG NAM Á – NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN SƠN LA
3.1 GIỚI THIỆU CHUNG
3.1.1 Vị trí của công trình
- Công trình thủy điện Sơn La đƣợc xây dựng trên địa phận xã Ít Ong huyện Mƣờng La - tỉnh Sơn La. Vị trí xây dựng tuyến đập thuộc phƣơng án 3A, tuyến Pa Vinh II trên sông Đà, cách thị trấn Mƣờng La khoảng 4 km về phía Tây Nam. Cách đầu mối thủy điện Hòa Bình về phía thƣợng lƣu khoảng 215 km.
- Có tọa độ:
X: 2.377.100 - 2.399.000 Y: 498.600 - 501.000
- Chủ đầu tƣ: Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN). - Chủ thầu chính: Tổng công ty Sông Đà.
- Nhà thầu: Công ty Cổ phần Sông Đà 5, Công ty Cổ phần Sông Đà 7, Công ty Cổ phần Sông Đà 9....
Hình 3.1 Công trình trọng điểm Quốc gia, Nhà máy Thủy điện lớn nhất Đông Nam Á nằm trên thị trấn Ít Ong, huyện Mƣờng La, tỉnh Sơn La.
Hình 3.2 Bản đồ vị trí xây dựng công trình thủy điện Sơn La.
3.1.2 Nhiệm vụ của công trình
Công trình thủy điện Sơn la đƣợc xây dựng với các nhiệm vụ chính sau:
- Cung cấp nguồn điện năng để phát triển kinh tế - xã hội, phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc. Sản lƣợng điện hằng năm 9.429 triệu KWh, đồng thời tăng thêm cho thủy điện Hòa Bình 710 triệu KWh.
- Góp phần chống lũ về mùa mƣa và cung cấp nƣớc về mùa kiệt cho đồng bằng Bắc Bộ. Khống chế lƣu lƣợng xả qua đập Sơn La, để đảm bảo cho công trình xả của hồ Hòa Bình không vƣợt quá khả năng xả lớn nhất hiện có là 37.800 m3/s.
- Góp phần phát triển kinh tế - văn hóa xã hội cho vùng Tây Bắc. Quá trình xây dựng và vận hành nhà máy, vùng Tây Bắc đƣợc nhà nƣớc đầu tƣ rất nhiều tiền của, công sức, mở ra rất nhiều cơ hội phát triển kinh tế, cải thiện đời sống nhân dân, đất nƣớc phát triển.
3.2 QUY MÔ VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA CÔNG TRÌNH TRÌNH
3.2.1 Quy mô của công trình
- Công suất lắp máy: 2.400 MW, gồm 6 tổ máy. - Điện lƣợng bình quân hằng năm: 10,2 tỷ KW
- Tổng vốn đầu tƣ: 42.476,9 tỷ đồng (bao gồm vốn đầu tƣ ban đầu là 36.786,97 tỷ đồng và lãi vay trong thời gian xây dựng là 5.708 tỷ đồng). Vốn thực tế 60.196 tỷ đồng, tăng khoảng 60% so với ban đầu.
- Tổng số hộ dân phải di chuyển: 17.996 hộ tại 3 tỉnh Sơn La, Lai Châu, Điện Biên.
- Cấp công trình là cấp đặc biệt.
- Các tiêu chuẩn thiết kế: Các tiêu chuẩn riêng cho thủy điện Sơn La, TCXDVN 285 - 2002, TCXD 250 - 2001, TCXDVN 315 - 2004 và các tiêu chuẩn Nga, Mỹ đƣợc áp dụng.
3.2.2 Các thông số kỹ thuật chính
Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật chính của nhà máy thủy điện Sơn La
TT Thông số Đơn vị Số lƣợng 1 Thông số hồ chứa - Mực nƣớc dâng bình thƣờng (MNDBT) - Mực nƣớc dâng gia cƣờng - Mực nƣớc chết (MNC) - Mực nƣớc kiểm tra - Lƣu lƣợng đỉnh lũ thiết kế
- Lƣu lƣợng đỉnh lũ kiểm tra (PMF) - Dung tích toàn bộ hồ chứa (Vtb) - Dung tích hữu ích (Vhi) - Dung tích phòng lũ (Vpl) - Cột nƣớc tính toán (Htt) m m m m m3/s m3/s Triệu m3 Triệu m3 Triệu m3 m 215,0 217,83 175,0 228,07 47.700 60.000 9.260 6.504 4.000 78,0 2 Thông số đập dâng
- Loại đập dâng - Cao trình đỉnh đập - Chiều cao lớn nhất m m Đập bê tông trọng lực 228,1 138,1 3 Thông số công trình xả - Số cửa xả sâu - Kích thƣớc cửa xả sâu - Cao trình ngƣỡng xả sâu - Số cửa xả mặt - Kích thƣớc cửa xả mặt - Cao trình ngƣỡng xả mặt Cái m m Cái m m 06 (BxH) = (6x10) 145 12 (BxH) = (15x13) 197,8
4 Nhà máy thủy điện
- Số tổ máy - Loại Turbine - Cột nƣớc Max - Cột nƣớc Min - Cột nƣớc tính toán - Công suất lắp máy
- Trạm phân phối điện kín GIS
Cái m m m MW KW 06 Tâm trục 101,6 56,4 78,0 2.400 550
3.3 BỐ TRÍ TỔNG THỂ CÔNG TRÌNH VÀ GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHÍNH CHÍNH
- Bố trí tổng thể công trình theo phƣơng án 3A, tuyến Pa Vinh II, tim đập bẻ về phía thƣợng lƣu bên vai trái.
- Loại đập dâng: Đập bê tông trọng lực, một phần áp dụng công nghệ thi công đầm lăn (RCC).
- Mặt cắt ngang đập: Mặt cắt 1A
- Công trình xả lũ vận hành: Xả sâu n x (BxH) = 6 x (6x10) m Xả mặt n x (BxH) = 12 x (15x13) m
- Tuyến năng lƣợng: Bao gồm cửa lấy nƣớc, đƣờng ống dẫn nƣớc áp lực tiết diện tròn, đƣờng kính trong 10,5 m bố trí riêng cho từng tổ máy, nhà máy thủy điện sau đập tại lòng sông kiểu hở, tổ máy trục đứng.
3.4 THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ CHÍNH
- Turbine: Loại Francis trục đứng công suất định mức 406,92 MW, cột nƣớc trung bình 83,4 m, chiều cao hút 7,83 m.
- Máy phát: Loại trục đứng, đồng bộ, kiểu dù. Công suất định mức 444,444 KVA, tần số định mức 50 Hz, điện áp máy phát 18 KV.
- Thiết bị cơ khí thủy công:
+ Cửa van tràn mặt: 12 cửa van cung nâng hạ bằng xi lanh thủy lực. + Cửa van xả sâu: 06 cửa van cung nâng hạ bằng xi lanh thủy lực.
3.5 CÁC MỐC THỜI GIAN QUAN TRỌNG
- Ngày 29/06/2001: Quốc hội ra Nghị quyết về chủ trƣơng xây dựng Nhà máy Thủy điện Sơn La.
- Tháng 12/2002: Báo cáo nghiên cứu khả thi đã đƣợc Nghị quyết tại kỳ họp thứ 2, Quốc hội khóa XI (Tháng 12/2002) thông qua. Quốc hội yêu cầu Chính phủ chỉ đạo tiếp tục hoàn chỉnh quy hoạch bậc thang thủy điện sông Đà.
- Năm 2003: EVN đã hoàn chỉnh Báo cáo nghiên cứu khả thi thực hiện phƣơng án Sơn La thấp có mức nƣớc dâng 215 m, với quy hoạch 3 bậc thang. Lựa chọn phƣơng án này cũng đồng nghĩa với việc chấp nhận giảm hiệu quả chống lũ từ tần suất 1.000 năm của phƣơng án Sơn La cao xuống còn 500 năm (hiện hồ Hòa Bình và Thác Bà mới chỉ có khả năng chống lũ tần suất 125 năm).
- Tháng 12/2003: Những ngƣời thợ đầu tiên thuộc Tổng công ty Xây dựng Sông Đà có mặt tại công trƣờng.
- Ngày 15/01/2004: Thủ tƣớng Chính phủ đã ra quyết định số 09/QĐ-TTg phê duyệt đầu tƣ Dự án Thủy điện Sơn La và thành lập Ban chỉ đạo Nhà nƣớc về công trình TĐSL. Phó Thủ tƣớng Chính phủ Nguyễn Tấn Dũng trực tiếp làm Trƣởng ban Chỉ đạo.
- Ngày 15/03/2004: Kênh dẫn dòng, hạng mục quan trọng có tính chất quyết định đến tiến độ công trình, đƣợc thi công.
- Ngày 13/11/2005: Tổng công ty Sông Đà đã nổ mìn, phá đê quai để đƣa nƣớc sông Đà vào kênh dẫn dòng.
- Ngày 02/12/2005: Khởi công xây dựng đồng thời ngăn sông đợt 1 Nhà máy Thủy điện Sơn La – công trình thủy điện lớn nhất Đông Nam Á .
- Ngày 11/01/2008: Những khối bêtông đầm lăn đầu tiên đã chính thức đƣợc sản xuất.
- Ngày 23/12/2008: Ngăn sông Đà đợt 2. Theo kế hoạch, đến 03/01/2009 mới tiến hành ngăn sông Đà đợt 2, nhƣng trên cơ sở hội đủ các yếu tố về điều kiện thuỷ văn; Đồng thời, công tác chuẩn bị của Chủ đầu tƣ và các nhà thầu cho việc ngăn sông đã hoàn tất, nên việc ngăn sông Đà đợt 2 đã đƣợc thực hiện sớm hơn 7 ngày so với kế hoạch.
- Ngày 15/05/2010: Đúng 15 giờ 30 ngày 15/05, Thủ tƣớng Nguyễn Tấn Dũng đã phát lệnh ngăn sông, đóng kênh dẫn dòng, chính thức tích nƣớc hồ thủy điện Sơn La.
- Đến ngày 05/11/2010, hồ chứa đã tích nƣớc đến cao trình 189,3 m và đang điều tiết giữ mực nƣớc không vƣợt cao trình thiết kế năm 2010 là 190 m. Công tác xây lắp các hạng mục công trình đáp ứng yêu cầu phát điện tổ máy số 1 vào tháng 12/2010 và đảm bảo chống lũ năm 2011.
- Ngày 20/08/2010: Lắp đặt thành công Rotor tổ máy số 1 (Hình 3.3). Đây là mốc quan trọng để tiến tới chạy thử các hệ thống thiết bị phụ, đáp ứng phát điện tổ máy số 1 đúng tiến độ, vào cuối tháng 12/2010. Rotor tổ máy số 1 có trọng lƣợng nặng 1.000 tấn, đƣờng kính 15,589 m, chiều cao 2,816 m - là kết cấu nặng nhất trong các thiết bị lắp đặt tại công trƣờng và là Rotor nặng nhất trong các nhà máy thủy điện của Việt Nam.
Hình 3.3 Lắp đặt thành công Rotor tổ máy số 1 ngày 20/08/2010. - Ngày 25/08/2010: Kết thúc quá trình đổ bê tông đầm lăn, đạt 2,7 triệu m3.
- Ngày 18/11/2010: Khởi động không tải tổ máy số 1. Ngày 17/12/2010, phát điện tổ máy số 1 lên lƣới điện quốc gia.
- Ngày 21/04/2011: Đúng 11 giờ 10 phút ngày 12/04, tổ máy số 2 thủy điện Sơn La đã chính thức khởi động không tải, theo đó, các thông số ban đầu cho thấy: độ đảo, độ rung, nhiệt độ…của các thiết bị nằm trong giới hạn cho phép. Sau đó, các đơn vị thi công tiến hành thực hiện các thí nghiệm hiệu chỉnh khác. Phát điện tổ máy số 2 lên lƣới điện quốc gia.
- Ngày 25/08/2011: Phát điện tổ máy số 3 lên lƣới điện quốc gia. - Ngày 19/12/2011: Phát điện tổ máy số 4 lên lƣới điện quốc gia.
- Ngày 28/04/2012: Đúng 8 giờ 3 phút ngày 28/04, tổ máy số 5 (công suất 400MW) Nhà máy Thủy điện Sơn La đã khởi động chạy không tải thành công, dƣới sự chứng kiến của Phó Thủ tƣớng Hoàng Trung Hải. Phát điện tổ máy số 5 lên lƣới điện quốc gia.
- Ngày 26/09/2012: Tổ máy số 6, tổ máy cuối cùng của nhà máy Thủy điện Sơn La, đã đƣợc khởi động không tải vào lúc 9 giờ ngày 23/09, sớm hơn dự kiến 1 ngày và