Hệ thống điện và trạm biến áp: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:252

Thêm vào BST

Báo xấu

64
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Hệ thống điện và trạm biến áp" phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Khái niệm về nhà máy điện và hệ thống điện; Lực động điện trong các khí cụ điện và dây dẫn; Phát nóng của khí cụ điện và dây dẫn; Thanh dẫn, sứ và cá điện lực; Khí cụ điện cao áp;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống điện và trạm biến áp: Phần 1

TS. ĐÀO QUANG THẠCH (Chủ bién) TS. PHẠM VÀN HÒA TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP■ NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
TS. ĐÀO QUANG THẠCH (Chủ biên) TS. PHẠM VÁN HÒA PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIÊN ÁP (In lần thứ 2 có sửa chữa, bổ sung) NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT HÀ NỘI
Lời nói đầu Cùng với sự tâng trưởng của nền kinh tế quốc dân, hệ thống diện (HTĐ) Việt Nam không ngừng phát triền, luôn di trước một bước nhàm phục vụ dắc lực cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện dại hóa dát nước. Nhd máy diện vd trạm biến áp là các khâu chủ yếu trong HTĐ. Nếu nhà máy diện làm nhiệm vụ sàn xuất diện năng, thi các trạm biến áp làm nhiệm vụ biến dổi diện áp, phục vụ cho việc truyền tải, phân phối năng lượng diện. Trong những năm g'ân đây, nhiều nhà máy diện và trạm biến áp lớn đã và dang dược xây dựng, tương lai sẽ xuát hiện nhiêu công trinh lớn hon vói những thiết bị thế hệ mói và dõi hỏi đ'âu tư rát lán. Việc giải quyết dũng dắn những ván d'ê v'ề kinh tế - kỹ thuật trong quy hoạch, thiết kế, xây dụng và vận hành các nhà máy diện và trạm biến áp sẽ mang lại hiệu quả dáng kề dối với nền kinh tế quốc dân nói chung vd dối với ngành diện nói riêng. Muốn tim dược lời giải tối ưu của những vấn đề dã nêu, cần có những hiểu biết sâu rộng về các lỉnh vực liên quan tới các khâu trong HTĐ. Để phân nào dáp ứng các yêu câu về học tập, nghiên cứu, tính toán thiết kế, xây dụng, vận hành phản diện trong các nhà máy diện và trạm biến áp, xin trân trọng giói thiệu vói bạn dọc cuốn sách "Phan điện trong nhà máy điện và trạm biên áp", dược biên soạn dựa trên kinh nghiệm giảng dạy, nghiên cứu trong nhièu năm và những tài liệu mói nhất có dược. Cuốn sách nay dược biên soạn thành 10 chương với các nội dung chính sau : Trong các chương 1, 2 và 3 trinh bày những vấn d'ẻ chung v'ê nhà máy diện và trạm biến áp cũng như tác dộng cơ, nhiệt của dòng diện dối với các khí cụ diện và dây dẫn. Phân khí cụ diện cao áp và dây dẫn dược giói thiệu trong các chương 4 và 5. Chương 6 d'ê cập đến vấn dê về khả năng tải của máy biến áp, cách tính toán chọn số lượng và dung lượng máy biến áp trong HTD. Nguyên tắc thành lập các so dồ của trạm dóng cắt và tự dùng trong nhà máy diện và trạm biến áp dược trinh bày trong chương 7. Chương 8 giới thiệu các nguyên tác bố trí thiết bị và khí cụ diện trong các trạm phân phối diện thường gặp hiện nay. Hai chương cuối cùng (9 và 10) giới thiệu về các loại nguồn diện thao tác, các nguyên tắc thành lập sơ dò điều khiển, tín hiệu, kiềm tra trong nhà máy diện và trạm biến áp. Cuốn sách "Phần điện trong nhà máy diện và trạm biến áp" duac biên soạn nhằm phục vụ cho sinh viên dại học, cao dằng, trung học thuộc chuyên ngành "Hệ thống diện" củng như các cán bộ thiết kế, xây dựng, vận hành trong lỉnh vực nhà mảy diện và trạm biến áp. Cuốn sách nay cũng có thể làm tài liệu tham khảo bổ ích dối vói các cán bộ, sinh viên thuộc các ngành kinh tế năng lượng, quàn trị doanh nghiệp, tự dộng hóa và diện khí hóa xí nghiệp, do lường và tự dộng công nghiệp, thiết bị diện, nhiệt diện, diện khí hóa nông nghiệp... 3
Trong quả trình biên soạn, tác giả dã cổ gắng giói thiệu các thiết bị thế hệ mói, song do còn nhiêu hạn chế về tài liệu và thòi gian nên có thể chưa dảp ứng dược nhiều yêu câu của bạn dọc. Rất mong nhận dược những góp ý và nhận xét của bạn dọc dề lăn tái bản sau cuốn sách dược hoan thiện han. Địa chỉ liên hệ : "Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật" - 70 Tran Hưng Đạo - Hà Nội hoặc bộ môn "Hệ thống diện" trường Dại học Bách khoa Hà Nội - Số 1 - Đại Cò Việt - Hà Nội. Tác giả 4
Chương 1 KHÁI NIỆM VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN 1.1. so LƯỢC VỀ Sự PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH ĐIỆN Lực VIỆT NAM Điện lực là một trong những ngành kinh tế then chốt của nển kinh tế. Do xác định được vị trí và tầm quan trọng của ngành công nghiệp điện lực trong nến kinh tế quốc dân, từ nhiều năm nay, mặc dù có những khó khăn vể nhiều mặt, Đảng và Nhà nước ta đã dành sự quan tâm lớn cho việc đẩu tư, phát triển nguồn điện năng từ trung ương đến các địa phương. Đặc biệt, hơn một thập kỷ qua, ngành điện lực được coi là hướng ưu tiên phát triển hàng đầu. Bởi lẽ nó là động lực của sự vận hành toàn bộ nển kinh tế và đáp ứng nhu cầu vể dân sinh ngày càng cao của mọi tầng lớp nhân dân. Trong sự nghiệp "công nghiệp hóa, hiện đại hóa" đất nước, vai trò của ngành điện lực lại được nhân lên gấp bội. Điểu đáng mừng là sau những thập niên thiếu điện triển miên thì những năm gần đây, bằng sự nỗ lực của chính mình, về cơ bản chúng ta đã không những có thể cung cấp đủ điện để đáp ứng nhu cẩu trong nước, mà còn có điện xuất khẩu sang các nước láng giềng. Nhiều công trình thế kỷ thuộc ngành điện đã và sẽ được thực hiện. Đê’ thấy được những bước tiến quan trọng của ngành điện lực, xin được điểm qua các giai đoạn của ngành trong những thập kỷ qua và tương lai của nó trong những thập niên tới của thế kỷ 21. Ngành điện lực Việt Nam được thành lập từ 15/8/1954 với cơ sở ban đấu là các công trình điện nhỏ do Pháp để lại. Co' các nhà máy điện công suất nhỏ như Yên Phụ, Cửa Cấm, Thượng Lý, Cọc Năm... truyền tải điện bằng các đường dây điện áp không quá 35 kV ; đáp ứng nhu cầu hạn chế cho các khu vực xung quanh, chủ yếu là các công sở, các xí nghiệp nhỏ và sinh hoạt. Tổng công suất nguồn chỉ khoảng 100 MW với sản lượng điện hàng năm là 180 triệu kWh. Đầu năm 1954, nhất là sau khi đất nước thống nhất, vối tiểm năng lớn vể các nguồn nâng lượng tự nhiên : nhiễu sông dài và địa hình dốc, có thê’ xây dựng nhiểu nhà máy thủy điện lớn ; các mỏ than, dầu, khí với trữ lượng lớn thuận tiện cho việc phát triển các nhà máy nhiệt điện. Ngành điện lực Việt Nam đã tiến những bước vững chắc cùng với sự đi lên của nền kinh tế đất nước. Cố thê’ chia quá trình phát triển đã qua của ngành điện lực Việt Nam thành các giai đoạn sau : 5
1. Giai doạn 1954 -1975 : Đất nước bị chia cát thành hai miền Nam, Bắc. ỏ miển Bắc, Cục Điện lực được thành lập, là tiền thân của Tổng Công ty Điện lực Việt Nam ngày nay (EVN). Nhiệm vụ ban đầu là huy động nhanh chóng các nguồn điện để phát triển kinh tế. Các nhà máy điện cũ được đại tu, cải tiến, đổng thời xây dựng thêm nhiều nhà máy điện với công suất nhỏ và trung bình như Việt Trì, Thái Nguyên, Hà Bắc, Uông Bí, Thác Bà, Ninh Bình... Song song với việc xây dựng các nhà máy điện mới, các lưới điện cũng không ngừng được mở rộng, nhiều đường dây 110 kV xuất hiện với chiểu dài hàng trăm kilômet. Tính đến cuối năm 1975, công suất của các nhà máy điện miền Bắc đã đạt đến trên 450 MW, tổng sản lượng hàng năm đạt khoảng 1.264 triệu kWh (1975). 2. Giai doạn 1975 - 1995 : Năm 1975 đất nước hoàn toàn thống nhất. Cả nước tập trung tái thiết đất nước và phát triển kinh tế. Chính phủ đã đầu tư rất lớn vào việc xây dựng, phát triển hệ thống điện cả nước. Nhiểu nhà máy điện công suất lớn, hiện đại được xây dựng và đưa vào hoạt động như Phả Lại, Hòa Bình, Trị An, Phú Mỹ, Thác Mơ..., cùng mạng lưới điện 110 ; 220 kV phát triển rộng khắp đất nước. Ngày 29/5/1994, đường dây 500 kV Bắc - Nam được hoàn thành, hợp nhất hệ thống điện ba miển, vận hành dưới sự điểu khiển thóng nhất của Trung tâm điều độ hệ thống Điện quốc gia. Đường dây 500 kV có ý nghĩa quan trọng trong việc cân bằngnăng lượng cả nước, tận dụng được các nguổn năng lượng dổi dào, rẻ tiền của cả ba miền. 3. Giai doạn 1995 đến nay : Ngày 27/01/1995, Tổng công ty Điện lực Việt Nam chính thức được thành lập, thống nhất quản lý và huy động các nguồn năng lượng của hệ thống điện quốc gia, phát triển ngành điện lực, phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Nếu như năm 1995 sản lượng điện nước ta chỉ đạt 14 tỷ kWh thì đến năm 2000 sản lượng điện đã đạt tới 24 tỷ kWh, trung bình sản lượng điện hàng năm tăng 13 đến 14% ; lưới điện quốc gia đã vươn tới cả 61 tỉnh thành. Năm 2001, nhiễu tổ máy mới của các nhà máy đang xây dựng được đưa vào hoạt động như hai tổ máy còn lại của nhà máy thủy điện laly, hai tổ máy của nhà máy điện Phả Lại 2. Cùng với việc xây dựng thêm các nhà máy điện, lưới điện truyền tải 500 kV ; 220 kV ; 110 kV và lưới phân phối 22 kV, 35 kV cũng không ngừng được mở rộng. Ngoài đường dây 500 kV dài 1.487 km cùng với các trạm biến áp Hòa Bình, Phú Lâm, trạm bù Hà Tĩnh, trạm bù trung chuyển Đà Nẵng, còn có 25 trạm biến áp 220 kV với các đường dây 220 kv có tổng chiểu dài 2.000 km; 132 trạm 110 -66 kV cùng với các đường dây 110-66 kV có tổng chiều dài 5.200 km. Điểu đặc biệt đáng chú ý của hệ thống điện nước ta hiện nay là nguồn thủy điện khá lớn. Nếu hiện nay tổng công suất đặt của các máy phát là 6.000 MW và tổng sản lượng là 28 tỷ kWh thì thủy điện chiếm 62%, nhiệt điện than 17%, nhiệt điện dấu 15%, nhiệt điện khí 5% và diezel 1%. Trong khi với đa số các nước trên thế giới, nguồn năng lượng phát ra của các nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 80%, các nhà máy thủy điện chỉ chiếm 18 đến 20%. Dưới đây là một vài con số thống kê về sự phát triển của hệ thống điện lực Việt Nam (bảng 1.1). 6
Bứng 1.1 Công suất tống các NMD (MW) Tổng sán luạng (108 kWh) Nỉm 1954 (miền Bắc) 100 180 (miền Bắc) 451 1264 1975 (miền Nam) 849 1495 1984 1500 3870 1994 4000 9590 1997 4982 19150 1998 5335 21294 1999 (ước tinh) 6000 > 23000 Mặc dù có sự đẩu tư mạnh cho ngành Điện, Việt Nam vẫn là nước có mức tiêu thụ điện thấp trên thế giới, thấp nhất khu vực Đông Nam Á. Mức tiêu thụ điện bình quân đầu người ở nước ta hiện nay là 250 kWh/người/năm, trong khi đó tại Mỹ, Nhật Bản, Thái Lan và Philippin, mức tiêu thụ này lần lượt là 6500 ; 7000 ; 720 ; 500 kWh/người/năm. Mức tiêu thụ điện nhiều và tăng nhanh ở các thành phố lớn và các khu công nghiệp, ỏ Hà Nội là 320, ở thành phố Hổ Chí Minh là 300, trong khi ở miển Trung chỉ là 162 kWh/người/năm. 4. Giai đoạn từ nay đến 2010 Theo các số liệu của Viện Năng lượng, nhu cầu vể điện ở nước ta trong những năm qua tăng ở mức 11 đến 15% và trong giai đoạn 2000 - 2010 sẽ tăng bình quân 11 đến 13%. Người ta dự đoán rằng tổng sản lượng điện của những năm tiếp theo như sau (bảng 1.2). Bảng 1.2 Năm 2000 2005 2010 Tổng sản lượng (1ũ9 kWh) 27,5 - 30 47,7 - 53,6 78,4 - 87,3 Để đáp ứng các nhu cấu điện sắp tới, ngành điện lực Việt Nam đã xây dựng các kế hoạch về phát triển hệ thống điện Việt Nam trong tương lai. Khi đó, chỉ trong 5 năm tới (2001 - 2005) Nhà nước sẽ đẩu tư để xây dựng và mở rộng các công trình về điện như các nhà máy điện Phú Mỹ, Ô Môn, Quảng Ninh, Ưông Bí, Hải Phòng, Sê San 3 và 4... Nổi bật hơn cả là công trinh xây dựng nhà máy thủy điện Sơn La, một công trình mang vóc dáng của thê' kỷ. Từ đấu năm 2001, hàng loạt công việc chuẩn bị đã được triển khai như mở đường, chuẩn bị vốn, giải phóng mặt bằng... Cũng theo kế hoạch này, sau 8 năm xây dựng tổ máy số 1 của công trình đồ sộ này sẽ được đưa vào hoạt 7
động, công suất của nhà máy khi hoàn thành sẽ lớn gấp đôi nhà máy thủy điện Hòa Bình (3.600 MW). Khi công trình hoàn thành, toàn bộ khu vực này sẽ trở thành một quần thể du lịch hấp dẫn, một hệ thống giao thông thuận tiện. Một hổ chứa 11 tỷ mét khối nước đủ sức trị thủy sông Hổng, sông Đà, giải quyết vấn để lũ lụt cho vùng đồng bàng Bắc Bộ. Theo các số liệu của Viện Vật lý và Kỹ thuật hạt nhân, dự báo đến năm 2010, tổng công suất của hệ thống điện nước ta đạt đến 14.000 MW, trong đó gần 8.000 MW là thủy điện, nhiệt điện khoảng 6.000 MW và với sản lượng hàng năm khoảng 68 đến 75 tỷ kWh. Với tỷ trọng thủy điện lớn như vậy, giá thành điện năng sẽ rẻ và còn có nhiều lợi ích khác. Song cũng có thể gây nhiêu khó khăn trong vận hành hệ thống do công suất của thủy điện biến thiên mạnh giữa mùa nước và mùa khô, giữa năm nhiều nước và năm ít nước. Vào mùa khô, thủy điện chỉ phát được khoảng 30 đến 40% sản lượng, do đó cần có nguồn dự phòng lớn từ các nguồn nhiệt điện và các nguồn năng lượng khác. Song việc phát triển nhiệt điện than cũng bị hạn chế bởi chính khả năng của ngành than và vấn để môi trường. Muốn phát triển tiếp tục nhiệt điện than cần tính đến việc nhập nhiên liệu. Tuabin khí hỗn hợp có thể là phương án hấp dẫn vì ta có trữ lượng khí khoảng 100 đến 150 tỷ mét khối. Mặt khác có thể tính đến khả năng trao đổi năng lượng với các nước trong khu vực khi có sự tận dụng khai thác vể thủy điện của sông Mê Kông. Song vào những năm tiếp theo nhu cẩu vể năng lượng còn cao hơn nhiễu, cần nghĩ đến các nguồn phát năng lượng khác như điện nguyên tử chẳng hạn. 1.2. SO LƯỢC VẾ Sự PHÁT TRIEN của ngành nàng lượng thế giói Để đáp ứng nhu cấu phát triển sản xuất, giao thông vận tải và đời sống, ngành điện lực trên toàn thế giới không ngừng phát triển, đã đạt được những bước tiến đáng kể. Nhiều nhà máy điện hiện đại, công suất lớn được xây dựng cùng với các đường dây siêu cao áp ra đời. Như đã biết, có nhiều loại nhà máy điện đang hoạt động ở các nước, song chủ yếu vẫn là các nhà máy nhiệt điện, thủy điện và điện nguyên tử. Vào đầu thập kỷ 90 thế kỷ trước, công suất đặt của các nhà máy điện và năng lượng sản xuất trên thế giới như trong bảng 1.3. Bảng 1.3 Công suất đặt Năng lượng sán xuất Loại nhà máy điện 10 6 MW % 10 6 MWh % Nhiệt điện 1403 70,0 5877 69,2 Thủy điện 463 23,0 1780 20,9 Nguyên từ 141 7,0 843 9,9 8
Việc sản xuất và tiêu thụ năng lượng phân bố rất không đểu, khoảng 85% công suất của các nhà máy điện và năng lượng sản xuất ra tập trung vào 20 nước có nền công nghiệp phát triển. Ví dụ như ở Mỹ với dân số 219,9 triệu người, công suất đặt cùa các nhà máy điện là 634 triệu MW với sản lượng hàng năm 2500 triệu MWh ; Nhật Bản với dân số 115,3 triệu dân có công suất đặt 143 triệu MW và sản lượng 620 triệu MWh ; các con số tương ứng ở Canada là 25,3 triệu dân, 82 triệu MW và 370 triệu MWh và ở Pháp là 53,4 triệu dân, 65,8 triệu MW và 277 triệu MWh. Một số hệ thống điện lớn giữa các quốc gia cũng đã được hình thành, như hệ thống điện Bắc Mỹ, Đông Âu, Tây Âu, vùng Ban Căng. Cùng với việc ra đời các hệ thống điện lớn là việc tăng số lượng, khả năng tải của các đường dây liên lạc giữa các hệ thống và giữa các nút trong hệ thống bằng cách sử dụng các cấp điện áp siêu cao và các đường dây tải điện một chiều. Với dòng điện xoay chiểu, phổ biến là điện áp 330 - 500 kV, nhiểu nước đã sử dụng điện áp 750 kV (Canada, Mỹ, Nhật Bản, Nga, Brasil), một số nước đã và đang xây dựng các đường dây 1000 - 1200 kV (Nga, Mỹ, Nhật Bản, Italia). Với dòng điện một chiểu, phổ biến là điện áp ± 125 đến ± 500 kV, cá biệt có đường dây ± 750 kV. Việc ra đời các hệ thống điện lớn cho phép xây dựng các nhà máy điện có công suất cực lớn, như thủy điện Grende - Kyli của Mỹ có công suất 6.200 MW ; nhà máy điện nguyên tử Funkusima của Nhật Bản - 4.700 MW và nhà máy nhiệt điện Casima của Nhật Bản - 4.400 MW; nhà máy điện nguyên tử Leningrade (Nga) - 4.000 MW ; thủy điện Krasnoiarsk - 6.000 MW. 1.3. QUÁ TRÌNH SẨN XUAT điện năng trong các NHÀ MÁY ĐIỆN Nhà máy điện (NMĐ) là các cơ sở công nghiệp đặc biệt, làm nhiệm vụ sản xuất điện và nhiệt năng từ các dạng năng lượng tự nhiên khác nhau, như hóa năng của nhiên liệu, thủy năng của nước, năng lượng nguyên tử, quang năng của mặt trời và động năng của gió... Năng lượng phát ra từ các nhà máy điện được truyền tải bởi một loạt các thiết bị năng lượng khác như các máy biến áp tăng và hạ áp, các đường dây trên không và cáp, đến các hộ tiêu thụ như các xí nghiệp, các thành phố, các vùng nông thôn... Tùy thuộc vào dạng năng lượng tự nhiên được sử dụng, người ta chia các NMĐ thành nhà máy nhiệt điện (NĐ), thủy điện (TĐ), điện nguyên tử (NT), phong điện (PĐ), điện mặt trời (MT), điện địa nhiệt (ĐN). Hiện nay năng lượng điện và nhiệt chủ yếu được sản xuất bởi các nhà máy NĐ, TĐ và NT. Trong các nhà máy NĐ, thường sử dụng ba loại nhiên liệu : rắn, lỏng và khí. Theo các động cơ sơ cấp dùng đê’ quay máy phát điện, các nhà máy nhiệt điện lại được chia thành nhà máy NĐ tuabin hơi, máy hơi nước, động cơ đốt trong và tuabin khí. Các nhà máy NĐ tuabĩn hơi còn được chia thành nhà máy nhiệt điện ngưng hơi (NĐN) và nhà máy nhiệt điện rút hơn (NĐR). 9
Như đã nêu trên, trong hệ thống điện nước ta hiện nay mới chỉ có các nhà máy NĐ và TĐ. Nguồn công suất chủ yếu là các nhà máy thủy điện, rổi đến NĐ chạy than, NĐ chạy đầu, NĐ chạy khí. Tình hình này còn kéo dài trong nhiều thập kỷ tới vì nguổn thủy năng của nước ta tương đói lớn. Để thấy rõ đặc điểm của quá trình sản xuất điện năng trong các NMĐ, ta sẽ nghiên cứu chi tiết từng loại NMĐ hiện đang hoạt động trong nước và trên thế giới. 1.3.1. NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Trong nhà máy NĐ, hóa năng của các nhiên liệu (than, dầu, khí đổt) được biến đổi thành năng lượng điện và nhiệt. Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy NĐ được mô tả trên hình 1.1. Hình 1.1. Sơ đổ biến đổi năng lượng ờ nhà máy nhiệt điện Như đã trình bày ở trên, có hai loại nhà máy NĐ là nhiệt điện ngưng hơi (NĐN) và nhiệt điện rút hơi (NĐR). Mỗi loại có những trang bị riêng và chế độ làm việc đặc biệt của nó. 1.3.1.1. Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là các nhà máy NĐ chỉ làm nhiệm vụ sản xuất điện năng, nghĩa là toàn bộ năng lượng nhiệt của hơi nước do lò hơi sản xuất ra đểu được dùng để sản xuất điện. NĐN là loại hình chính và phổ biến của NĐ. Nhiên liệu dùng trong các nhà máy NĐ là các nhiên liệu rắn : than đá, than bùn...; nhiên liệu lỏng là các loại dầu đốt ; nhiên liệu khí được dùng nhiểu là khí tự nhiên, khí lò cao từ các nhà máy luyện kim, các lò luyện than cốc. Trong một số trường hợp, khí còn được dùng làm nhiên liệu phụ trong các nhà máy dùng nhiên liệu rắn và lỏng. Việc sử dụng khí tự nhiên ở các nhà máy NĐ mang lại hiệu quả kinh tế đáng kể do giảm được khoảng 20% chi phí cho xây dựng nhà máy do hệ thống cung cấp và xử lý nhiên liệu đơn giản và rẻ tiễn hơn ; giá thành điện năng cũng giảm do giảm chi phí cho nhiên liệu, giảm chi phí vận hành và khấu hao các thiết bị. Hiệu suất cũng cao hơn so với NĐ chạy than 4 đến 5% do giảm được tổn thất nhiệt ; ít gây ô nhiễm môi trường. Khi có các ống dẫn khí thì việc vận chuyển khí đến các nhà máy điện sẽ rẻ hơn rất nhiều so với việc vận. chuyển than bằng đường thủy hoặc đường sắt. Lượng điện tự dùng trong các nhà máy nhiệt điện chạy khí và dầu cũng nhỏ hơn rất nhiêu so với các NĐ chạy than. Trên hình 1.2 giới thiệu sơ đổ nguyên lý của nhà máy NĐN. Than từ kho chứa nhiên liệu 1 qua hệ thống vận chuyển nhiên liệu 2 để vào bộ sấy 3 rổi sau đó được đưa vào lò hơi 4. Trong lò 4 x;ảy ra phản ứng cháy, chuyển hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của hơi nước. Kho'i từ lò hơi qua bộ hâm nước 14, bộ sấy không khí 15, quạt 10
khói 16 đẩy khói vào ống khói để thải ra ngoài. Nước từ bình khử khí 11 được bơm nước cấp 12 bơm qua bình gia nhiệt cao áp 13, bộ hâm nước 14 rồi vào lò hơi 4. Trong lò hơi, nước nhận nhiệt năng từ nhiên liệu cháy, biến thành hơi nước co' áp suất và nhiệt độ cao (p = 130 4- 240 ata ; t = 540 4- 665°C). Hơi nước ra lò được đưa vào tuabin hơi 5. Tại tuabin, nhiệt năng của hơi nước được biến thành cơ năng, làm quay tuabin, áp suất và nhiệt độ của hơi nước giảm xuống. Tuabin làm quay máy phát điện (MF) để biến cơ năng thành điện năng và đưa vào lưới điện qua máy biến áp tăng áp 6. Hơi nước sau khi ra khỏi tuabin có áp suất và nhiệt độ thấp (p = 0,03 4- 0,04 ata ; t = 30 4- 40°C), mang theo một lượng nhiệt đáng kể không được sử dụng vào bình ngưng 7. Trong bình ngưng hơi nước được ngưng lại thành nước bởi nước tuấn hoàn do bơm tuấn hoàn 8 đẩy vào. Nước từ bình ngưng 7 được bơm nước ngưng 9 đưa trở lại bình khử khí 11 qua bình gia nhiệt hạ áp 10. Một phần hơi nước được trích từ tuabin đê’ cung cấp, cho bình gia nhiệt cao áp 13, bình khử khí 11 và bình gia nhiệt hạ áp 10. So với các NMĐ khác, NĐN có các đặc điểm chính sau : 1. Công suất lớn, thường được xây dựng gần nguồn nhiên liệu ; 2. Phụ tải cung cấp cho khu vực gần nhà máy (phụ tải địa phương) rất nhỏ, phần lớn điện năng phát ra được đưa lên điện áp cao để cung cấp cho các phụ tải ở xa ; 3. Có thể làm việc với phụ tải bất kỳ trong giới hạn từ Pmjn đến Pmax. 4. Thời gian khởi động lâu, khoảng 3 đến 10 giờ (kể cả phần lò hơi và tuabin), thời gian nhỏ đối với nhà máy chạy dầu và khí, lớn đối với nhà máy chạy than. 5. Có hiệu suất thấp, thông thường khoảng 30 đến 35%; với các nhà máy NĐN hiện đại có thông số hơi siêu cao co' thê’ đạt được 40 đến 42%. 6. Lượng điện tự dùng lớn, 3 đến 15%. Các nhà máy chạy than có lượng điện tự dùng lớn hơn. 7. Vốn xây dựng nhỏ và thời gian xây dựng nhanh so với TĐ. 8. Gây ô nhiễm môi trường do khói, bụi ảnh hưởng đến một vùng khá rộng. Đê’ tăng hiệu suất của NĐN, người ta không ngừng tăng tham số của hơi nước và tăng công suất của các tổ máy. Trên thê' giới, người ta dùng phổ biến các tổ máy 300, 500 và 800 MW, một số nước còn dùng các tổ máy đến 1000, 1200 MW. ỏ nước ta hiện nay, các nhà máy NĐ công suất lớn và trung bình đểu là NĐN, tổ máy có công suất lớn nhất là 300 MW (Phả Lại 2). 1.3.1.2. Nhà máy nhiệt diện rút hơi Nhà máy NĐR là các nhà máy NĐ vừa sản xuất điện nàng vừa sản xuất nhiệt năng. Hơi nước hay nước nóng từ nhà máy được truyền đến các hộ tiêu thụ nhiệt công nghiệp hay sinh hoạt bàng hệ thống ống dẫn với bán kính trung bình 1 đến 2 km đối với lưới truyền hơi nước và 5 đến 8 km đối với lưới nước no'ng. Sơ đồ nguyên lý quá trình sản xuất điện và nhiệt của NĐR được cho trên hình 1.3. Các ký hiệu cũng tương tự như ở hình 1.2. Vể nguyên lý làm việc cơ bản giống như NĐN, nhưng một phấn hơi nước được trích ra từ tuabin đê’ cung cấp cho các hộ tiêu 11
ì Hình 1.2. Sơ đổ quá trình sản xuất điện năng của NĐN Phả Lại 1 1- kho chứa nhiên liệu ; 2- cơ cấu vận chuyển nhiên liệu ; 3- bộ sấy nhiên liệu ; 4- nổi hơi ; 5- tuabin ; 6- máy phát điện ; 7- binh ngưng tụ ; 8- bơm tuần hoàn 9- bơm nước ngưng tụ ; 10- bình gia nhiệt hạ áp ; 11- bình khử khi' (O2, co2) ; 12- bơm cấp nước ; 13- bình gia nhiệt cao áp ; 14- bộ hâm nước ; 15- bộ sấy không khi ; 16- quạt khói ; 17- quạt gió 12
Hình 1.3. Sơ đồ qúá trình sản xuất điện và nhiệt năng cùa nhiệt điện rút hơi thụ nhiệt. Trên hình 1.3 một phấn hơi nước được trích từ các tầng cao áp hoặc trung áp của tuabin để cung cấp cho các hộ tiêu thụ hơi nước qua lưới hơi nước ; một phẩn hơi nước được trích từ các tầng sau đến bộ hâm nước 18 để đun nước nóng cung cấp cho lưới nước nóng. Nước sau khi được sử dụng tại các hộ tiêu thụ nhiệt được 13
đưa trở lại bộ hấm nước 18 qua bơm nước 20. Hơi nước trích từ tuabin, sau khi đi qua ỏộ ổám nước 18 lại được đưa vào bình khử khí qua bơm 19. Điện năng được phát ra bởi máy phát MF, một phần được cung cấp cho phụ tải địa phương ở điện áp máy phát, một phẩn được đưa lên điện áp cao qua máy biến áp 6 để cung cấp cho các phụ tải ở xa. Nhà máy NĐR có hiệu suất cao hơn so với NĐN khi có sự phù hợp giữa phụ tải nhiệt và điện. Trong trường hợp này, hiệu suất của nhà máy có thể đạt đến 60 4- 70% do giảm được tổn thất nhiệt trong bình ngưng. So với nhà máy NĐN, nhà máy NĐR có các đặc điểm chính sau đây : 1. Do không thể dẫn hơi nước hay nước nống đi xa nên các nhà máy NĐR được xây dựng gần các hộ tiêu thụ nhiệt. 2. Cần vận chuyển nhiên liệu từ các nơi khác đến, do vậy công suất của các nhà máy NĐR thường được xác định theo yêu cầu của phụ tải nhiệt, công suất nhà máy không lớn, vào khoảng 300 đến 500 MW với các tổ máy 100, 150 hoặc 200 MW. Riêng các khu vực có nhu cầu về nhiệt cao, công suất nhà máy có thể đến 1000 - 1500 MW. 3. Phần lớn năng lượng phát ra được cung cấp cho phụ tải ở điện áp máy phát, do phụ tải này lớn nên trong các NĐR thường sử dụng thanh góp điện áp máy phát. 4. Để nhà máy có hiệu suất cao, việc sản xuất điện năng phải phù hợp với phụ tải nhiệt, người ta nói nhà máy NĐR làm việc với đổ thị phụ tải điện bắt buộc từng phần. 5. Hiệu suất của NĐR (60 4- 70%) cao hơn hiệu suất của NĐN khá nhiêu. Nhưng chỉ có hiệu suất cao khi có sự kết hợp thích hợp giữa việc sản xuất ra điện và nhiệt năng. Khi làm việc thuần tuý ở chế độ ngưng hơi, hiệu suất của NĐR sẽ thấp hơn NĐN. 6. Thời gian khởi động và các đặc điểm khác cũng giống như NĐN. 1.3.2. NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN Nhà máy thủy điện là các nhà máy điện làm nhiệm vụ biến đổi năng lượng của dòng nước thành điện năng. Động cơ sơ cấp dùng để quay các máy phát điện trong nhà máy TĐ là các tuabin thủy lực, trong nó động năng và thế năng của nước được biến đổi thành cơ năng để làm quay máy phát điện. Công suất cơ trên trục tuabin phụ thuộc vào lưu lượng nước chảy qua tuabin và chiểu cao cột nước hiệu dụng. Công suất trên trục tuabin Ptuabin được xác định bởi biểu thức : Ptuabin = 1000 Q.H.^d?2tuabin (kG.m/s) ; (11) ở đây : Q - lưu lượng nước chảy qua tuabin (m3/s) ; H - chiều cao cột nước hiệu dụng (m) ; 14
T[á - hiệu suất của các thiết bị dẫn nước có tính đến tổn thất cột nước trong chúng, như các ổng dẫn nước vào và ra khỏi tuabin ; ’Ztuabin _ hiệu suẩt của tuabin thủy lực (với các tuabin thủy lực công suất trung bình và lớn, 7/tuabin = 0,88 4- 0,94) ; Biết rằng 1 kW = 102 kG.m/s, nên từ (1.1) ta xác định được công suất điện ở đâu cực máy phát : X tuabin Pf = = 9,81 Q.H.7Z (kW) (1.2) với : ?2f - hiệu suất của máy phát thủy điện (0,95 4- 0,98) ; •f[ = t/cP/tuabirf/F - hiệu suất của nhà máy thủy điện (0,85 4- 0,86). Từ (1.2) thấy rằng, công suất của nhà máy thủy điện được xác định bởi lưu lượng nước Q và chiểu cao cột nước hiệu dụng H. Để xây dựng các nhà máy TĐ công suất lớn, cấn tạo ra Q và H lớn bằng cách xây dựng các đập cao ngăn nước và các hổ chứa có thể tích lớn (hình 1.4). Mức nước của hồ chứa trước đập 3 gọi là mực nước thượng lưu 1 và mức nước phía dưới đập gọi là mực nước hạ lưu 2. Độ chênh giữa mực nước thượng lưu và mực nước hạ lưu H gọi là chiều cao cột nước hiệu dụng. Cột nước H càng lớn, công suất của nhà máy sẽ càng lớn. Hổ chứa vể phía thượng lưu phục vụ cho việc tích Hình 1.4. Sơ đồ cùa nhà máy nước, điểu tiết dòng chảy khi phát thủy điện kiểu đập : a) Sơ đổ tạo cột nước ; điện. Cùng với việc tăng chiêu cao của b) Sơ đổ mặt bằng của nút thủy lực đập, thể tích hố chứa sẽ tăng lên, tăng công suất của nhà máy. Song việc tạo ra các hổ chứa lớn có liên quan đến nhiễu vấn đề kinh tế và xa hội khá phức tạp, như việc di dời dân, dâng nước làm ngập một vùng rộng lớn, xây dựng nhiều đập, giao thông vận tải... Nhà máy TĐ được chia thành hai loại chính : nhà máy TĐ kiểu đập và nhà máy TĐ kiểu kênh dẫn. Sơ đổ của nhà máy TĐ kiểu đập được cho trên hình 1.4 và mặt cắt gian máy cho trên hình 1.5. Các nhà máy TĐ loại này thường được xây dựng trên các con sông có độ dốc không lớn. Đê’ tạo cột nước cấn thiết H, người ta xây dựng đập ngăn giữa dòng sông 3 ; gian máy được đặt sau đập. Nước được dẫn vào tuabin ỡ (hình 1.4) qua ống dẫn đầu vào 7 và xả xuống hạ lưu qua ống dẫn 8. Đê’ phục vụ cho giao thông vân tải, 15
người ta xây dựng âu thuyền 9 I cùng các kênh dẫn 10 và 11. Trên hình 1.5 vẽ mặt cắt ngang của nhà máy thủy điện kiểu đập. Gian máy 12 đặt phía sau đập 3, vể phía hạ lưu 2. Nước từ thượng lưu 1 theo ống dẫn 4 vào buồng xoắn 8 để được phân phối vào cánh tuabin 9. Nước từ tuabin chảy xuống hạ lưu qua ống thoát 10. Buồng xoắn 8 có tiết diện ngang thay đổi để đảm bảo nước phân phối đều vào cánh tuabin. Trục đứng của tuabin được nối với trục đứng của máy Hình 1.5. Mặt cắt ngang cùa nhà máy thủy điện kiểu đập phát 11. Máy phát được đặt trong gian máy. Do các tuabin thủy lực có tốc độ quay chậm, nên các máy phát thủy điện chế tạo theo kiểu cực lồi, nhiều cực. Năng lượng điện do máy phát phát ra được đưa vào thiết bị phân phối điện trong nhà ở điện áp máy phát 14 và từ đây được tiếp tục đưa lên máy biến áp 15, đặt ngoài trời. Từ máy biến áp, theo dây dẫn trên không 16, năng lượng điện được đưa tới thiết bị phân phối điện ngoài trời điện áp cao (ở đây không thể hiện) để được tải đến các phụ tải ở xa hoặc hệ thống. Dây cáp 17 là dây chống sét, bảo vệ chống sét đánh trực tiếp vào dây dẫn 16. Cửa 6 dùng để điểu chỉnh nước vào tuabin ; cửa 5 để lắp ráp và sửa chữa máy phát điện. Hình 1.6. Sơ đổ nhà máy thủy điện kiểu ống dẫn a) Mặt bằng nút thủy lục ; b) Sơ đồ tạo cột nước 16
Sơ đổ của nhà máy TĐ kiểu ống dẫn cho trên hình 1.6. Nhà máy TĐ kiểu ổng dẫn thường được xây dựng trên các sông miền núi, cột nước hiệu dụng cấn thiết được tạo ra bằng cách sử dụng độ dốc lớn tự nhiên của các con sông. Tại đầu ống dẫn 2 là cửa nhận nước 1, qua cửa 1 nước chảy vào ống dẫn 2 để vào bể áp lực 3. Đập chắn ngang sông 7 để tập trung nước vào ống dẫn 2. Ong dẫn 2 có độ nghiêng lớn so với độ nghiêng của đoạn sông A - B. Do vậy cột nước H hiệu dụng của nhà máy nhỏ hơn một chút so với cột nước có độ nghiêng tự nhiên Htn của đoạn sông. Từ bể áp lực 3 nước theo ống dẫn áp lực 4 đi vào tuabin trong gian máy 5. Từ tuabin thủy lực nước theo kênh xả 6 để trở lại dòng sông tại B. Như vậy, nhờ đập 7 có thể tạo ra bể chứa nước nhân tạo để có một độ dự trữ nước nhất định và nâng cao thêm mức nước, tăng áp lực trong tuabin. Ngoài hai loại TĐ thường gặp trên, còn có các nhà máy TĐ dạng đặc biệt nhưnhà máy thủy điện nhiều cấp và TĐ tích năng. Để tận dụng năng lượng của dòngnước, trên các con sông có độ dốc và chiểu dài lớn, người ta xây dựng nhiều nhà máy TĐ nối tiếp nhau (hình 1.7), gọi là nhà máy TĐ nhiều cấp. Việc sử dụng tổng hợp nguổn nước như vậy làm tăng các chỉ tiêu kinh tế của TĐ, vì rằng một phần chi phí cho các nhà máy không những được bù lại bởi khối lượng năng lượng phát ra, mà còn bởi các nguồn lợi đa dạng khác như giao thông vận tải, tưới tiêu nước, thủy sản, du lịch và môi trường ... Hình 1.7. Sơ đổ thủy điện nhiều cấp o các nhà máy TĐ tích năng, người ta xây dựng hai hổ chứa : hổ chứa thượng lưu và hố chứa hạ lưu. Do vậy, nhà máy có thể làm việc ở hai chế độ ngược nhau : chế độ sản xuất điện năng và chế độ tiêu thụ điện năng, nhằm góp phần san bằng đổ thị phụ tải của hệ thống, nâng cao hiệu quả kinh tế của toàn hệ thống và phủ kín phụ tải vào những giờ cao điểm. Khi phụ tải của hệ thống nhỏ, các máy phát làm việc ở chế độ động cơ, tiêu thụ công suất của hệ thống đê’ bơm nước từ hổ chứa hạ lưu lên hổ chứa thượng lưu. Chê' độ làm việc như vậy gọi là chế độ tích năng. Khi phụ tải của hệ thống lớn, các máy phát lại sử dụng nước vừa tích được ở hồ chứa thượng lưu đê’ phát điện, góp phần cùng với các nhà máy điện khác phủ kín phụ tải của hệ thống. Qua nhiều năm xây dựng, vận hành các nhà máy TĐ, có thê’ thấy được các đặc tính cơ bản của chúng như sau : 17
1. Thời gian xây dựng của TĐ khá lâu so với NĐ, vì khi xây dựng TĐ cần tiến hành hàng loạt các công tác thăm dò trên một vùng rộng lớn, xây dựng hồ chứa, đê đập. Mặt khác, do TĐ được xây dựng tại các nguồn nước, xa các hộ tiêu thụ điện nên đổng thời với việc xây dựng nhà máy còn phải xây dựng các đường dây tải điện cao áp để đưa điện từ nhà máy vào lưới. Cũng chính vì những lý do trên mà vốn đấu tư cho TĐ thường khá lớn, không những cần chi phí cho việc xây dựng các công trình của bản thân nhà máy, mà còn cả cho việc di dân đến các vùng khác khi xây dựng hổ chứa, cấu đường để vận chuyển vật tư, thiết bị ; việc nâng cao mức nước trong hồ sẽ ảnh hưởng đến nông, lâm nghiệp. Song phải nhấn mạnh rằng, việc xây dựng TĐ trong nhiều trường hợp không chỉ đơn thuần để phát ra điện, mà còn mang lại nhiêu nguồn lợi khác, như tạo điều kiện thuận lợi cho giao thông vận tải, nuôi bắt thủy sản, chống lũ lụt, cải tạo môi trường cảnh quan của khu vực, có thể có những nguổn lợi về du lịch, thay đổi đời sống vể vật chất, tinh thần của khu vực. 2. Vĩ xây dựng gần nguồn thủy năng, phụ tải địa phương của nhà máy TĐ thường khá nhỏ, phần lớn điện năng được đưa lên điện áp cao, cung cấp cho các phụ tải ở xa giống như NĐN xây dựng gần nguồn nhiên liệu. 3. Khi có hổ chứa nước, TĐ có thể làm việc với đồ thị phụ tải bất kỳ. Tùy theo mùa nước hay mùa khô, năm nhiều nước hay ít nước, ta có thể cho TĐ gánh phụ tải nền hay phụ tải đỉnh của hệ thống. 4. Nhà máy TĐ có thời gian khởi động nhỏ, khoảng 3 đến 5 phút, thậm chí còn nhỏ hơn. Đây là ưu điểm đặc biệt của TĐ. Người ta thường tận dụng ưu điểm này để phân cho vài nhà máy TĐ hoặc một vài tổ máy của chúng làm nhiệm vụ điều tấn (gánh phụ tải đỉnh). Khác với các máy phát NĐ, các máy phát TĐ có thể không làm việc vào những giờ phụ tải thấp 5. Lượng điện tự dùng của TĐ nhỏ hơn nhiều so với NĐ vì không có khâu xử lý nhiên liệu và lò hơi, chỉ chiếm khoảng 0,5 đến 2% công suất của nhà máy. Sơ đổ diện tự dùng cũng đơn giản, rất ít động cơ có công suất lớn và điện áp cao, chủ yếu là các thiết bị làm việc ở điện áp 0,4 kV. 6. Hiệu suất cao, khoảng 85 đến 86%. 7. Có khả nâng tự động hóa cao, nhiều nhà máy có thể làm việc hoàn toàn tự động. Do vậy sô' người phục vụ trong các nhà máy TĐ rất ít. 8. Giá thành điện nàng thấp, chỉ bằng 10 đến 20% so với NĐ. ỏ nước ta, cả ba miền đểu có tiềm năng khá lớn vể TĐ. Nhiều nhà máy đã và đang được xây dựng như TĐ Hòa Bình (1920 MW) ; Trị An (400 MW) ; Yaly (720 MW)..., trong tương lai có các nhà máy TĐ lớn đáng kể là Sơn La (3600 MW) ; Mê Kông - Nhơn Trạch (1200 -2400 MW) ; Sê San 3 và 4 (260 và 340 MW)... 1.3.3. NHÀ MÁY ĐIỆN NGUYÊN TỬ Trên hình 1.8 trình bày sơ đổ nguyên lý của nhà máy điện NT. Vể thực chất nhà máy điện NT cũng là một nhà máy NĐ, ở đây lò hơi nước thông thường được thay thế bởi lò phản ứng hạt nhân 1 và bình trao đổi nhiệt 4 (còn gợi là máy phát hơi nước). 18
Còn nguồn phát năng lượng điện vẫn sử dụng các thiết bị thông thường là tuabin hơi 8 và máy phát điện tuabin hơi 14. Nguồn phát ra năng lượng nhiệt ở nhà máy điện NT là lò phản ứng hạt nhân 1, trong đó xảy ra phản ứng hạt nhân và phát nhiệt để truyền cho nước được đưa qua lò phản ứng. Chu trình nước qua lò phản ứng 1 được thực hiện liên tục bởi bơm 6. Quá trình phản ứng hạt nhân được điểu chinh bởi các thanh đặc biệt Hình 1.8, Sơ đồ nguyên lý cúa nhà máy điện nguyên từ và do đó điểu chỉnh được công suất phát của nhà máy. Việc điểu chỉnh công suất ỏ nhà máy điện NT tương đối nhạy so với các nhà máy điện khác. Hình 1.8 thể hiện sơ đổ của nhà máy điện NT gổm hai chu trình tuần hoàn kín của nước. Mạch vòng đầu tiên bao gồm lò phản ứng 1, ống dẫn 5 của bình trao đổi nhiệt 4 và bơm nước 6. Nước sinh hơi trong lò 1 có áp suất và nhiệt độ cao, được đưa vào bình trao đổi nhiệt 4 để truyền nhiệt cho nước của mạch vòng thứ hai. Từ bình trao đổi nhiệt 4 nước được đưa trở lại lò 1 nhờ bơm 6 qua bộ lọc 7. Nước bổ sung để bù tổn thất nước trong quá trình làm việc được chứa trong bình 13 và đưa vào lò qua bơm 12. Mạch vòng thứ hai bao gồm bình trao đổi nhiệt 4, tuabin hơi 8, bình ngưng 9 và bơm 11. Hơi nước được tạo ra trong bình 4 được đưa vào tuabin 8 qua ống dẫn 11 và sau đó xuống bình ngưng 9. Tại bình ngưng 9 hơi nước được làm lạnh bởi nước tuần hoàn do bơm 10 cung cấp. Bơm nước cấp 11 cung cấp nước cho bình 4 lấy từ bình ngưng 9. Trong quá trình làm việc, lò phản ứng hạt nhân phát ra các tia phóng xạ rất nguy hiểm đối với cơ thể người, đặc biệt là các tia gamma và nớtron. Để giảm bớt. độ nguy hiểm, lò phản ứng hạt nhân được bao bọc bởi các lớp bảo vệ đặc biệt, bao gồm lớp nước dày 1 m, lớp bê tông dày 3 m và lớp gang dày 0,25 m. Nước của mạch vòng đẩu tiên chạy qua lò phản ứng hạt nhân nên có nhiễm các chất phóng xạ, nước của mạch vòng hai hầu như không bị nhiễm phóng xạ. Đó cũng là lý do vì sao người ta phải thực hiện ít nhất là hai mạch vòng tuấn hoàn của hơi và nước. Số mạch vòng càng nhiêu, càng đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị, song giá thành lắp đặt cao và hiệu suất sẽ giảm đi. Tất cả các thiết bị của mạch vòng đầu tiên đểu được đặt trong các gian đặc biệt có lớp bảo vệ riêng. So với các nhà máy NĐ, lượng nhiên liệu tiêu thụ trong các nhà máy điện NT nhỏ hơn rất nhiều, ví dụ như đê’ sản xuất ra 120 MWh điện năng chỉ cẩn khoảng 30 g uran, trong khỉ đó, cũng với sản lượng điện như vậy, ở các nhà máy NĐ cần đêh 100 - 110 tấn than tiêu chuẩn. Do vậy, người ta đã và sẽ xây dựng nhiều nhà máy điện NT công suất lớn, nhất là trong các khu vực không có nguồn nhiên liệu địa phương hoặc thủy điện, các vùng rừng núi kho' vận chuyển nhiên liệu hoặc các vùng cách xa nguồn nhiên liệu. 19
Năng lượng của 1 kg uran tương đương với năng lượng của 2700 tấn than tiêu chuẩn. Người ta thống kê được rằng, năng lượng của uran và thori trên toàn thế giới hiện nay lớn gấp 23 lấn năng lượng của tất cả các nguồn năng lượng khác. Đó cũng là lý do chính giải thích vì sao người ta đã xây dựng các nhà máy điện NT công suất lớn, các tổ máy đã đạt đến 500 ; 750 và 1000 MW. Mặt khác, cũng cần nhấn mạnh rằng, việc xây dựng và vận hành các nhà máy điện NT ngoài việc đòi hỏi vốn lớn, trình độ kỹ thuậtcao, còn có vấn để vể an toàn rất quan trọng. Tuy nhà máy điện NT không tỏa khói vào môi trường, nhưng để tránh nguy hiểm do khả năng ô nhiễm môi trường bởi các chất phóng xạ, các nhà máy điện NT được xây dựng ở những nơi xa dân cư. Vấn để xử lý chất thải của các nhà máy điện này cũng gặp những khó khăn không nhỏ. Nhà máy điện NT có các đặc điểm chính sau đây : 1. Nhà máy điện NT có thể xây dựng ở những nơi bất kỳ xa dân cư. Nghĩa là cũng giống như các TĐ, gấn như toàn bộ công suất phát ra được đưa lên điện áp cao, cung cấp cho các phụ tải ở xa. 2. Yêu cầu khối lượng nhiên liệu rất nhỏ, thích hợp với việc xây dựng nhà máy ở các vùng rừng núi, các vùng cách xa các nguồn nhiên liệu. 3. Có thể làm việc với đồ thị phụ tải bất kỳ, nhanh nhạy trong việc thay đổi chế độ làm việc. 4. Không ô nhiễm môi trường bằng việc tỏa khói, bụi như ở các nhà máy NĐ. Song lại dễ gây nguy hiểm cho người vận hành và dân cư vùng xung quanh do ảnh hưởng của các tia phóng xạ có thể lọt ra ngoài vùng bảo vệ. 5. Xây dựng và vận hành cần có kỹ thuật cao, vốn ban đầu lớn. Các nước đã xây đựng nhà máy điện NT là CHLB Nga, Đức, Nhật Bản, Italia, Pháp, Mỹ, Canada, Án Độ, Hàn Quốc, CHDCND Triều Tiên... 1.3.4. NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỊA NHIỆT Sơ đổ đơn giản của nhà máy ĐĐ cho trên hình 1.9. Thực chất, nhà máy ĐĐ cũng là một nhà máy NĐ. Trong nhà máy ĐĐ, hệ thống cấp nhiên liệu được thay bàng hệ thống ống dẫn 1 để dẫn các khí nóng từ lòng Trái Đất vào lò 2. Trong lò 2, nhiệt của khí nóng được truyền cho nước cấp từ bơm cấp nước 7 đưa lên. Nước trở thành hơi nước vào tuabin hơi 4 qua ống dẫn 3 để làm quay máy phát điện 5. Sau đó hơi nước lại được đưa xuống bình ngưng 6 để được làm mát bởi nước tuần hoàn do bơm 8 cấp lên. Các nhà máy điện ĐĐ được xây dựng ở những nơi có nhiểu núi lửa hoạt động như Ghine, Canada, Italia... Người ta tính rằng có thể xây dựng các nhà máy điện ĐĐ công suất cỡ 500 MW trên các núi lửa rải rác khắp thế giới. Giá thành sẽ rẻ hơn khoảng hai lẩn so với NĐ. 20