Kỹ thuật sửa chữa tua-bin nước: Phần 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:108

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu "Kỹ thuật sửa chữa tua-bin nước" phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Thủy điện ở Việt Nam; Tình hình phát điện thủy điện ở Việt Nam hiện nay; Vai trò của phát điện thủy điện trong hệ thống điện Việt Nam; Phân loại và cấu tạo tua-bin nước; Công nghệ chế tạo tua-bin nước; Hư hại bề mặt kim loại trong tua-bin nước;... 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: Kỹ thuật sửa chữa tua-bin nước: Phần 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO ELECTRIC POWER UNIVERSIH Tài liệu chuyên đê BẢO DƯÕNG, SỬA CHỮA TUA - BIN NƯỚC NHÀ XUẤT BẢN LAO ĐỘNG - XÃ HỘI
TRƯỔNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực TRUNG TÂM ĐÀO TAO NÂNG CAO Tài liệu chuyên đề BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA TUA-BIN NỨỚC NHÀ XUẤT BẢN LAO ĐỘNG - XÃ HỘI HÀ NỘI - 2006
Lời nổi đau Trong nhà máy thuỷ điện, tua-bin nước giữ vai trò vô cùng quan trọng trong việc biến đổi cơ năng thành điện năng. Trong quá trình làm việc tua-bin nước cần được bảo dưỡng và sửa chữa. Để bảo dưỡng, sửa chữa tua-bin nước đúng kỹ thuật, đảm bảo chất lượng, Trung tâm Đào tạo nâng cao, Trường Đại học Điện lực đã biên soạn cuốn "Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng, sửa chữa tua-bin nước" làm tài liệu giảng dạy cho học viên,đồng thời cũng là tài liệu nghiên cứu, tham khảo của các kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, nhân viên bảo dưỡng vê tua-bin nước trong nhà máy thuỷ điện. Nội dung cuốn sách gồm 6 chương: Chương I : Thuỷ điện ở Việt Nam Chương II : Phân loại và cấu tạo tua-bin nước Chương III : Công nghệ chế tạo tua-bin nước Chương IV : Hư hại bề mặt kim loại trong tua-bin nước Chương V : Kiểm tra không phá huỷ Chương VI: Các hỏng hóc tua-bin nước Cuốn sách giới thiệu những kiến thức về: phân loại, cấu tạo, công nghệ chê' tạo, các hư hại bê mặt kim loại, các phương pháp kiểm tra tua-bin nước cũng như cấc hỏng hóc thông thường và biện pháp khắc phục... Đây là những vấn đê kỹ thuật mới nhất, hiện đại nhất đang được áp dụng ở Việt Nam cũng như ở nước ngoài. 3
Trong quá trình biên soạn cuốn sách chúng tôi đã tham khảo các tài liệu có ở trong nước và quốc tế, kinh nghiêm thực tế làm việc ở các nhà máy thuỷ điện trong nước, đặc biệt là tài liệu của công ty Điện lực Nhật Bản. Chủng tôi chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các Tổ chức Hợp tác Quốc tế Nhật Bản (JICA), Tổng công ty Điện lực Việt Nam, Văn phòng JICA tại Việt Nam, Trường Đại học Điện lực và các chuyên gia trong ngành Điện Việt Nam. Cuốn sách được biên soạn với sự nỗ lực rất cao của các tác giả, nhưng không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Mong được sự góp ý kiến xây dựng của các nhà chuyên môn, các bạn đồng nghiệp và đông đảo bạn đọc để cuốn sách được hoàn thiện hơn. Mọi ỷ kiến xin gửi về: Trung tâm Đào tạo nâng cao - Trường Đại học Điện lực - 235 Hoàng Quốc Việt -Từ Liêm - Hà Nội. TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO 4
MỤC LỤC / I'll III’ Lòi nói đầu .ỉ CHƯƠNG I. THUỶ ĐIỆN Ở VIỆT NAM 9 I. TÌNH HÌNH PHÁT ĐIỆN THUỶ ĐIỆN ở VIỆT NAM HIỆN NAY 9 1.1. Tiềm năng của phát điện thuỷ điện 9 1.2. Tinh trạng hiện nay của phát điện thuỷ điện ớ Việt Nam 10 1.3. Đặc điểm chính của các nhà máy thuỷ điện ở Việt Nam 12 1.4. Tinh hình phát triển thuỷ điện ở Việt Nam trong tương lai 17 II. VAI TRÒ CỦA PHÁT ĐIỆN THUỶ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 18 2.1. Đặc điểm của điện năng và hệ thống điện 18 2.2. Các đặc điểm và ích lợi của phát điện thủy điện 19 III. NHIỆM VỤ BẢO DƯỠNG 20 3.1. Giới thiệu chung 20 3.2. Nội dung và hiểu biết cơ bản của công việc bảo dưỡng 21 3.3. Phân loại các phương pháp bảo dưỡng 25 3.4. Kiểm tra và đại tu (mục đích, các hạng mục kiểm tra, chu kỳ...) 27 CHƯƠNG II. PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO TUA-BIN NƯỚC 30 I. PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO TUA-BIN NƯỚC 30 1.1. Các kiểu tua-bin nước 30 1.2. Phân loại và ký hiệu tua-bin nước 31 1.3. Tên gọi các thành phần ký hiệu tua-bin 35 II. TUA-BIN NƯỚC 36 2.1. Tua-bin Gáo (Pelton) 36 2.2. Tua-bin Francis 43 2.3. Tua-bin cánh quạt 53 5
CHƯƠNG IIL CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TUA-BIN NƯỚC 65 I. GIỚI THIỆU CHUNG 65 II. THIẾT KẾ TUA-BIN NƯỚC 66 2.1. Luật tương tự trong tua-bin nước 66 2.2. Tỉ tốc của tua-bin nước 68 2.3. Tam giác tốc độ 71 2.4. Các đường đặc tính của tua-bin nước 73 2.5. Mô hình hóa động lực học chất lỏng 77 III. PHƯƠNG PHÁP ĐÚC 79 3.1. Sự thay đổi của vật liệu đúc và các phương pháp đúc 79 3.2. Quy trình công nghệ chế tạo theo phương pháp đúc 84 IV. PHƯƠNG PHÁP HÀN 86 4.1. Cải thiện hơn về độ chuẩn xác hình dáng bánh công tác 86 4.2. Thời gian thực hiện chế tạo ngắn hơn 86 4.3. Hợp lý hoá trong chế tạo 86 4.4. Sử dụng dữ liệu CAD 86 V. BUỔNG XOẮN VÀ VÀNH MÓNG 88 CHƯƠNG IV. HƯ HẠI BỂ MẶT KIM LOẠI TRONG TƯA-BIN NƯỚC 89 I. HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC 89 1.1. Khái niệm chung về xâm thực 89 1.2. Các loại xâm thực tua-bin và ảnh hưởng của nó 91 1.3. Phương pháp phòng và chống hiện tượng xâm thực 93 II. HƯHẠI MÀI MÒN DO PHÙ SA (CÁT, BÙN ...) 94 2.1. Khái quát chung 94 2.2. Nguyên nhân của sự mài mòn do phù sa 94 2.3. Biện pháp hạn chế hư hại 95 6
III. CÔNG TÁC BẢO DƯỠNG TUA-BIN Nước 97 3.1. Giới thiệu chung 97 3.2. Những điều cần thiết đối với công tác bảo dưỡng tua-bin nước 98 3.3. Các hạng mục công việc trong bảo dưỡng tua-bin 99 CHƯƠNG V. KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HUỶ 113 I. GIỚI THIỆU CHUNG 113 II. KIỂM TRA KHÔNG PHÁ HUỶ ĐỐI VỚI TUA-BIN NƯỚC 115 III. PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA 116 3.1. Kiểm tra bằng mắt 116 3.2. Kiểm tra bằng hạt từ 117 3.3. Các thử nghiệm sử dụng chất lỏng thẩm thấu 121 3.4. Thử nghiệm bằng sóng siêu âm 124 3.5. Kiểm tra bằng các tia bức xạ 125 3.6. Đo ứng suất 125 3.7. Kiểm tra vật liệu 128 3.8. Đo độ dày 130 3.9. Đo độ sâu của vết nứt 132 IV. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KIỂM TRA 134 4.1. Phân loại và phân biệt các loại khuyết tật khác nhau 134 4.2. Máy thuỷ lực thực tế 140 4.3. Phân loại khuyết tật 143 4.4. Đánh giá kết quả thử nghiệm không phá huỷ đối với bơm íua-bin/bánh xe 145 công tác tại PSPP (nhà máy thủy điện tích năng) V. BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 147 5.1. Khắc phục hư hỏng 147 5.2. ứng dụng 148 7
Tài liệu chuyên dề bảo dưỡng sửa chùa tua-bin nước CHƯƠNG VI. CÁC HÓNG HÓC TƯA-BIN NƯỚC 149 I. Cơ SỞ LÝ THUYẾT VÉ HỎNG HÓC TUA-BIN 149 1.1. Nguyên nhân và cơ chế gây hư hỏng do ăn mòn lỗ chỗ bề mặt 149 1.2. Hư hại do xâm thực 150 1.3. Hư hỏng do bị mài mòn bởi bùn cát trong dòng nước 159 1.4. Mài mòn bởi axít trong nước 163 1.5. Dạng hư hỏng và lựa chon thời gian sửa chữa 168 II. NGHIÊN CỨU CÁC TRƯỜNG HỢP TRỤC TRẶC TRONG TUA-BIN NƯỚC 170 2.1. Trường hợp trục trặc do xoáy cục bộ (Karman vortex) 170 2.2. Hư hỏng van do hiện tượng rung tự kích thích 173 2.3. Các trường hợp do cộng hưởng hệ thống ống dẫn 175 2.4. Hư hỏng do mài mòn kim loại 176 2.5. Các hỏng hóc trong hệ thống điều tốc điện-thuỷ lực 181 CHƯƠNG VII. THAM KHẢO VỀ RƠ-LE BẢO VỆ CHO TUA-BIN NƯỚC 184 I. GIỚI THIỆU CHUNG 184 II. RƠ-LE BẢO VỆ TUA-BIN NƯỚC 186 2.1. Rơ-le lưu lượng 186 2.2. Rơ-le nhiệt 189 2.3. Rơ-le áp lực 195 2.4. Rơ-le phản ứng theo mức chất lỏng 197 2.5. Ví dụ về các đặc điểm chỉnh định (các ví dụ điển hình) của rơ-le bảo về cho 202 tua-bin nước 2.6. Ví dụ về thí nghiệm rơ-le bảo vệ tua-bin nước 204 8
Chương I. Thuỷ điện ở Việt Nam CHƯƠNG/ THUỶĐIỆN ỞVIỆTNÍĨM I. TÌNH HÌNH PHÁT ĐIỆN THƯỶ ĐIỆN ở VIỆT NAM HIỆN NAY 1.1. Tiềm năng của phát diện thuỷ diện Việt Nam có tiềm năng to lớn về thuỷ điện chạy theo suốt toàn bộ đất nước. Nếu khảo sát trên 2200 con sông có chiều dài lớn hơn 10 km thì tổng tiềm năng về thuỷ điện ở đất nước ta theo lý thuyết đạt khoảng 300 tỷ kWh/năm và tổng tiềm năng về thuỷ điện có tính khả thi cũng đạt khoảng 80-4-100 tỷ kWh/năm với tỷ lệ công suất là 18.000^-20.000 MW. Tại thời điểm hiện nay, tổng công suất của các nhà máy thuỷ điện đã được khai thác ở nước ta là 4.115MW (chiếm 23,2% của tổng công suất có thể khai thác) với sản lượng điện năng trung bình vào khoảng 18 tỷ kWh (chiếm 22,5% của tổng công suất có thể khai thác). Hệ thống sông ngòi tiêu biểu ở vùng Bắc Bộ nơi có tiềm năng về thuỷ điện được đại diện bởi sông Lô, sông Gâm, sông Chảy và sông Đà, các sông đó sau cùng hợp nhất thành sông Hồng và chảy vào vịnh Bắc Bộ. Các sông ngòi tiêu biểu ở vùng Bắc Trung Bộ là sông Mã và sông Cả. Ớ vùng ven biển miền Trung, có sông Vu Gia - Thu Bồn ở Quảng Nam, sông Trà Khúc ở Quảng Ngãi và sông Ba ở Phú Yên. Có sông Xê Xan chạy dọc theo biên giới giữa Campuchia và vùng Trung Bộ. Hệ thống sông ngòi tiêu biểu cho vùng Nam Bộ là sông Đồng Nai. Tiềm năng về thuỷ điện có tính khả thi của các sông chính ở nước ta được miêu tả trong bảng 1.1. TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO 9
Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước Bảng 1.1. Tiềm năng về thuỷ điện có tính khả thi ở Việt Nam Công suất có tính Uớc tính sản lượng Ty lệ phần Tên Sông khả thi (MW) điện nâng (TWh) trăm (%) Sông Lô, Gâm, Chảy 820 3,159 4,6 Sông Đà 7.345 31,196 41,5 Sóng Mã 542 2,026 3,1 Sông Cả 398 1,555 2,2 Sông Hương 282 1,17 1,6 Sổng Vu Gia-Thu Bồn 1.119 4,299 6,3 Sông Trà Khúc 135 0,625 0,8 Sông Ba 709 3,095 4,0 Sông Xê Xan 1.736 8,265 9,8 Sông Srepok 702 3,325 4,0 Sông Đồng Nai 2.790 11,518 15,8 Tổng cộng của 11 sông ở trên 16.578 70,233 93,7 Tổng cộng trên toàn bộ đất nước 17.700 82,0 100 1.2. Tình trạng hiện nay của phát điện thuỷ điện ở Việt Nam Phát điện thuỷ điện là một trong những nguồn năng lượng>'hủ yếu ở Việt Nam và đến cuối năm 2001 thì tổng công suất đặt của các nhà máy thuỷ điện là 4.115 MW và sản lượng điện năng vào khoảng 18 tỷ kWh chiếm gần 51% tính theo kWh, 49% tính theo kW theo tổng công suất. Các nhà máy thuỷ điện hiện có được nêu trong bảng 1.2 và sản lượng điện năng trong khoảng thời gian (1990 4- 2001) được cho trong bảng 1.3. 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực
Chương I. Thuỷ điện ở Việt Nam Bảng 1.2. Các nhà máy thuỷ điện hiện có ở Việt Nam (tính đến năm 2001) Năm đưa vào Tên NMTĐ Miền lãnh thổ Công suất đặt Ghi chú vận hành Thác Bà Miền Bắc 120 MW 1971 Hòa Bình Miền Bắc 1.920 MW 1988 Yaly Miền Trung 720 MW 2000 Vĩnh Sơn Miền Trung 66 MW 1994 Sông Hình Miền Trung 70 MW 2000 Trị An Miển Nam 400 MW 1988 Thác Mơ Miền Nam 150 MW 1995 Đa Nhim Miền Nam 160 MW 1964 Hàm Thuận Miền Nam 300 MW 2001 Đa Mi Mién Nam 175 MW 2001 NMTĐ nhỏ 53 MW Bao gồm “Sông Pha1’ Tổng cộng 4.134 MW Bảng 1.3. Sản lượng điện năng thuỷ điện 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Thác Bà 386 345 327 405 455 484 483 379 268 345 401 Hòa Binh 3306 4188 4744 5660 6860 7206 7026 6912 8112 8082 8445 Đa Nhím 800 918 958 1033 936 1162 1122 1160 1368 1343 1096 Trị An 1738 1685 1832 1994 1440 1856 1773 1615 2550 2232 2179 Thác Mơ - - - - 511 787 800 601 1041 932 926 Vĩnh Sơn - - - 34 239 338 286 211 414 351 215 Sông Hình - - - - - - - - 207 441 Yaly - - - - - - - - - 908 2975 Hàm Thuận - - - - - - - - - - 923 Đa Mi - - - - - - - - - - 401 Tổng cộng 6230 7136 7861 9126 10441 11833 11490 10878 13753 14400 18003 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO 11
Tài liệu chuyên để bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước 1.3. Đặc điểm chính của các nhà máy thuỷ điện ở Việt Nam Hệ thống điện ở Việt Nam được nối bằng đường dây truyền tải siêu cao áp 500 kV Bắc - Nam và vị trí của các nhà máy thuỷ điện cũng được phân thành 3 miền, đó là khu vực miền Bắc, khu vực miền Trung và khu vực miền Nam căn cứ vào tình hình nhu cầu sử dụng điện năng trong các vùng chính này. 1.3.1. Khu vực miền Bắc (Thác Bà, Hòa Bình) a) NMTĐ Thác Bà Nhà máy thuỷ điện Thác Bà (120MW, 40MW X 3 tổ máy) được đưa vào vận hành năm 1971. Đó là một trong những nhà máy thuỷ điện lâu đời và có truyền thống nhất ở Việt Nam và trước khi xây dựng nhà máy thuỷ điện Hoà Bình thì nó đóng vai trò là nhà máy thuỷ điện chủ đạo trong hệ thống lưới điện Quốc gia 110 kv ở khu Vực miền Bắc. Nhà máy thuỷ điện Thác Bà được đặt ở tỉnh Yên Bái. Đó là nhà máy thuỷ điện loại hổ chứa có lun lượng xả lớn - cột áp thấp được xây dựng đập trọng lực ở thượng lưu sông Chảy là một nhánh của sông Lô. Hồ Thác Bà là một hồ lớn có lưu vực là 6.430 km2 và tổng dung tích chứa là 2.940 X 106 m3. Cột áp hiệu dụng bình thường là 33,7 m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 420 m3/s và nhà máy có 3 tổ máy loại tua-bin Kaplan được chế tạo ở Liên Xô (cũ). Vai trò của nhà máy thuỷ điện Thác Bà hiện nay đã bị thay đổi nhung nó vẫn còn đóng một vai trò quan trọng đối với khu vực miền Bắc. Nó cung cấp điện năng cho các tỉnh Yên Bái, Thái Nguyên, Lào Cai, Tuyên Quang, Hà Giang và Phú Thọ qua các đường dây truyền tải 110 kV. Nó cũng cung cấp điện năng cho các tỉnh lân cận (Yên Bái, Tuyên Quang, Hà Giang và Phú Thọ) bằng các đường dây 35kV. b) NMTĐ Hòa Bình NMTĐ Hòa Bình (1.920MW, 240MW X 8 tổ máy) là nhà máy thuỷ điện lớn nhất ở Việt Nam. Nó được xây dụng nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ) và tổ máy số 1 được đưa vào vận hành đầu tiên vào năm 1988. Sau đó, từng tổ máy một được đưa vào vận hành theo thời gian đã định và tổ máy cuối cùng (tổ máy số 8) được hoàn thành vào năm 1994. NMTĐ Hòa Bình là nhà máy thuỷ điện kiểu hồ chứa được đặt tại tỉnh Hoà Bình. Một đập đá được xây dựng ở phía thượng lưu sông Đà. Sông Đà bắt nguồn từ nước Trung Quốc và chảy qua các tỉnh Lai Châu và Sơn La, sau khi chảy qua NMTĐ Hòa Bình nó hợp lại với sông Hồng và chảy vào vịnh Bắc Bộ qua Thủ đô Hà Nội. Hồ Hòa Bình là hồ rất lớn có tổng dung lượng chứa là 9.450 X 106 m3. Cột 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực
Chương I. Thuỷ điện ở Việt Nam áp hiệu dụng bình thường là 88 m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 2.400 m3/s và nhà máy có 8 tổ máy loại tua-bin Francis được chê' tạo ở Liên Xô (cũ). NMTĐ Hòa Bình phát công suất chiếm tỉ lệ trên 30% tổng điện năng ở Việt Nam và đóng một vai trò quan trọng không chỉ cung cấp điện cho khu vực miền Bắc qua các đường dây truyền tải lưới điện Quốc gia 220 kv mà còn là một trong những kết nối cơ bản trong đường dây truyền tải lưới điện siêu cao áp 500 kV từ miền Bắc tới miền Nam được đưa vào vận hành năm 1994. Hơn nữa, NMTĐ Hòa Bình cũng gánh vác những nhiệm vụ rất quan trọng như nhiệm vụ chống lũ, tưới tiêu, và giao thông đường thuỷ ở Đồng bằng Châu thổ Sông Hồng. Hình 1.1. Quang cảnh tổng thể Hình 1.2. Gian máy trong về NMTĐ Hoà Bình NMTĐ Hoà Bình Hình 1.3. NMTĐ Thác Bà TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO 13
Chương I. Thuỷ điện ở Việt Nam áp hiệu dụng bình thường là 88 m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 2.400 m3/s và nhà máy có 8 tổ máy loại tua-bin Francis được chế tạo ở Liên Xô (cũ). NMTĐ Hòa Bình phát công suất chiếm tỉ lệ trên 30% tổng điện năng ở Việt Nam và đóng một vai trò quan trọng không chỉ cung cấp điện cho khu vực miền Bắc qua các đường dây truyền tải lưới điện Quốc gia 220 kV mà còn là một trong những kết nối cơ bản trong đường dây truyền tải lưới điện siêu cao áp 500 kv từ miền Bắc tới miền Nam được đưa vào vận hành năm 1994. Hơn nữa, NMTĐ Hòa Bình cũng gánh vác những nhiệm vụ rất quan trọng như nhiệm vụ chống lũ, tưới tiêu, và giao thông đường thuỷ ở Đổng bằng Châu thổ Sông Hồng. Hình 1.1. Quang cảnh tổng thể Hình 1.2. Gian máy trong vểNMTĐ Hoà Bình NMTĐHoàBình Hình 1.3. NMTĐ Thác Bà TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO 13
Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước 1.3.2. Khu vực Miền Nam (Trị An, Thác Mơ, Đa Nhini - Hàm Thuận - Đa Mi) Các nhà máy thuỷ điện nằm ở khu vực miền Nam Việt Nam có tuổi, kiểu và hãng sản xuất... không giống nhau, ví dụ bắt đầu từ nhà máy thuỷ điện Đa Nhim được xây dựng năm 1964 cho đến nhà máy thuỷ điện Hàm Thuận - Đa Mi được xây dựng năm 2001 và nhà máy thuỷ điện Trị An, Thác Mơ được thiết kế và xây dựng nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ). a) NMTĐ Trị An NMTĐ Trị An (400MW, 100MW X 4 tổ máy) được xây dựng trên đoạn giữa của sông Đồng Nai ở tỉnh Đồng Nai cách Thành phố Hồ Chí Minh khoảng 65km về phía Đông - Bắc. Nhà máy được xây dựng nhờ sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ) và hoàn thành năm 1991. Đó là Nhà máy Thuỷ điện kiểu hồ chứa phát điện bằng việc sử dụng nước chứa ở hồ Trị An, tổng dung lượng chứa của hồ Trị An là 2.765 X 106 m3 và diện tích lưu vực của nó là 350 km2. Cột áp hiệu dụng bình thường là 62m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 888m3/s và nó có 4 tổ máy loại tua-bin Francis. NMTĐ Trị An cung cấp điện cho các tỉnh miền Nam qua lưới điện 220kV và nó cũng đóng một vai trò quan trọng trong đời sống nhân dân ở khu vực hạ lưu đó là ngăn chặn nước biển tràn vào khu vực hạ lưu trong đó có Thành phố Hồ Chí Minh. b) NMTĐ Thác Mơ NMTĐ Thác Mơ (150MW, 75MW X 2 tổ máy) được xây dựng ở thượng lưu sông Bé thuộc tỉnh Bình Phước, cách Thành phố Hổ Chí Minh khoảng 120km về phía Nam. Nhà máy được xây dựng nhờ sự giúp đỡ của Ukraine và hoàn thành vào năm 1994. Hồ Thác Mơ có tổng dung lượng chứa vào khoảng 1.350x106 m3 và có 2 tổ máy loại tua-bin Francis, có cột áp hiệu dụng bình thường là 90 m và lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 186 m3/s. Lưới điện từ NMTĐ Thác Mơ được nối tới Trạm Phú Lâm và NMTĐ Trị An bằng đường dây truyền tải 110 kV để cung cấp điện cho các tỉnh lân cận và cũng góp phần cung cấp điện cho khu vực miền Nam. c) NMTĐ Đa Nhim - HàmThuận - Đa Mi NMTĐ Đa Nhim (160MW, 40MW X 4 tổ máy) được xây dựng trên sông Đa Nhim là nhánh của hệ thống sông Đồng Nai, cách Đà Lạt khoảng 50km về phía Đông Bắc. Nhà máy được xây dựng bằng “Tiền bồi thường thiệt hại chiến tranh của Nhật Bản” và hoàn thành vào năm 1964. Sông Đa Nhím là một trong các nhánh thượng lưu của hệ thống sông Đồng Nai nhưng NMTĐ Đa Nhim được thiết kế để sử dụng cột áp 14 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực
Chương I. Thuỷ điện ỏ Việt Nam giữa sông Đa Nhim (hồ Đơn Dương) và đồng bằng của tỉnh Ninh Thuận. Khi nước sông của sông Đa Nhím chảy ra phía Biển Đông thì công việc gọi là “Sự thay đổi lưu vực” được thực hiện. Cột áp hiệu dụng bình thường của NMTĐ Đa Nhím là 748m, lưu lượng xả lớn nhất qua 4 tua-bin là 26m3/s và nhà máy có 4 tổ máy loại tua-bin Pelton được chế tạo bởi Nhật Bán. Nhà máy Thuỷ điện này không những cung cấp điện cho khu vực Nam Trung Bộ bằng lưới truyền tải 220 kV mà còn góp phần tưới tiêu cho các khu vực đất đai rộng lớn ở phía Biển Đông. TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO 15
Tài liệu chuyên đề bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước NMTĐ Hàm Thuận có công suất 300MW (150MW X 2 tổ máy) và NMTĐ Đa Mi có công suất 176MW (88MW X 2 tổ máy), cả hai NMTĐ này được xây dựng ở thượng lưu của hệ thống sông Đồng Nai. Dự án Hàm Thuận - Đa Mi được thực hiện bởi nguồn vốn ODA của Nhật Bản (JBIC cho vay) và cả hai NMTĐ này được đưa vào vận hành năm 2001. Cả hai NMTĐ được xây dựng ở thượng lưu sông La Ngà (sông này chảy vào hồ Trị An). Kiểu tua-bin của cả hai NMTĐ là loại tua-bin Francis thẳng đứng, cột áp hiệu dụng bình thường và lưu lượng xả của hai NMTĐ này là 267 m, 134 m3/s ở NMTĐ Hàm Thuận và 147m, 137 m3/s ở NMTĐ Đa Mi. Hai NMTĐ này là nguồn năng lượng chính cung cấp cho khu vực Biên Hoà tỉnh Đồng Nai, nối với trạm Long Bình và Long Thành bằng hệ thống lưới điện 220 kV ở khu vực miền Nam. Việc quản lý của ba NMTĐ này được tổ chức lại thành “NMTĐ Đa Nhim - Hàm Thuận - Đa Mi”. Tổng công suất phát của ba NMTĐ này là 640 MW vì thế vai trò cung cấp điện năng cho khu vực miền Nam của nhà máy là rất quan trọng. 1.3.3. Khu vực miền Trung (Vĩnh Sơn - Sông Hình, Yaly) a) “NMTĐ Vĩnh Sơn - Sông Hình ” NMTĐ Vĩnh Sơn (66MW, 33MW X 2 tổ máy) được đưa vào vận hành năm 1994. Nhà máy được đặt ở thượng lưu sông Côn thuộc tỉnh Bình Định, cách thành phố Quy Nhơn khoảng 120km về phía Tây Bắc. Cột áp hiệu dụng bình thường là 588 m và các tua-bin Pelton được lắp đặt. NMTĐ Vĩnh Sơn được nối tới các đường dây truyền tải 220 kV giữa Đà Nẵng và Quy Nhơn và cung cấp điện cho khu vực này. NMTĐ Sông Hĩnh (70MW, 35MW X 2 tổ máy) được đưa vào vận hành năm 2000. Nhà máy được đặt ở thượng lưu sông Ba thuộc tỉnh Phú Yên. Hai tổ máy loại tua-bin Francis trục đứng được lắp đặt và cột áp hiệu dụng bình thường của Nhà máy là 141m, lưu lượng xả lớn nhất qua tua-bin là 55,2 m3/s. Nhà máy được nối tới các đường dây truyền tải 110 kV giữa Quy Nhơn và Nha Trang và cung cấp điện năng cho khu vực này. Cả hai Nhà máy được quản lý bởi Văn phòng “NMTĐ Vĩnh Sơn - Sông Hĩnh” tại thành phố Quy Nhơn. b)NMTĐ Yaly NMTĐ laly (720MW, 180MW X 4 tổ máy) được đặt ở thượng lưu sông Xê Xan thuộc tỉnh Gia Lai, cách Pleiku khoảng 50 km về phía Tây Bắc. Tổ máy số 1 được đưa vào vận hành năm 1999 và tổ máy cuối cùng được đưa vào vận hành năm 2001 với sự 16 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực
Chương I. Thuỷ điện ờ Việt Nam giúp đỡ của Nga và Ukraine. Bốn tổ máy loại tua-bin Francis trục thảng đứng được lãp đặt với cột áp hiệu dụng bình thường là 190m và lưu lượng xả qua tua-bin là 417,6 m 7s. Một đập đá được xây dựng và tổng dung lượng của hồ chứa nước là 1.370 X 10fi m?. Điện được nối tới trạm 500 kV Pleìku bằng đường dây truyền tải 500 kV. NMTĐ Yaly là NMTĐ lớn thứ hai ở Việt Nam và đóng một vai trò rất quan trọng không chi cung cấp điện mà còn điều chỉnh tần số và điện áp của hệ thống lưới điện ở Việt Nam. 1.4. Tình hình phát triển thuỷ điện ở Việt Nam trong tương lai Trong tương lai, các nhà máy Thuỷ điện dưới đây sẽ được xây dựng và đưa vào vận hành: Bảng 1.4. Tổng hợp các nhà máy thuỷ điện được khởi công và đưa vào vận hành theo thời gian Năm đưa vào vận STT Tên NMTĐ Công suất (MW) Địa điểm hành/khởi công 1 Xê Xan 3 273 Gia Lai 2006/2002 2 Na Hang 342 Tuyên Quang 2006/2002 3 Đại Ninh 300 Bình Thuận 2007/2003 4 Rao quán 70 Quảng Trị 2007/2003 5 A Vương 1 300 Quảng Nam 2007/2004 6 Sông Ba Hạ 250 Phú Yên 2009/2004 7 Đồng Nai 3-4 510 Lâm Đồng 2009/2004 8 Sông Tranh 2 135 Quảng Nam 2009/2005 9 Pleikrông 100 Kon turn 2008/2003 10 Bản La 300 Nghệ An 2008/2004 11 Huội Quảng 740 Lào Cai 2010/2005 12 Buôn Kuốp 280 Đắc Lắc 2009/2004 13 Thượng Kontum 220 Kontum 2010/2005 14 Sông Côn 2 70 Quảng Nam 2010/2005 15 Sơn La 2400 Sơn La 2010/2005 TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO 17
Tài liệu chuyên đê bảo dưỡng sửa chữa tua-bin nước II. VAI TRÒ CỦA PHÁT ĐIỆN THUỶ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN VIỆT NAM 2.1. Đặc điểm của diện năng và hệ thống diện Điện năng là dạng năng lượng rất hữu ích đối với các hoạt động của con người. Nó có thể được sử dụng để chạy máy, chiếu sáng, đốt nóng và chạy các thiết bị điện tử. Trong tương lai gần của thời đại kỹ thuật số, nhu cầu về điện năng sẽ tăng lên nhiều hơn nữa. Điện năng có ưu điểm là có thể truyền tải dễ dàng. Một lượng điện năng lớn có thể truyền dẫn từ nhà máy đến các thành phố, thị trấn bằng các đường dây truyền tải. Tuy nhiên, điện năng cũng có những hạn chế so với các dạng năng lượng khác. Hạn chế đặc trưng của loại năng lượng này là không thể tích trữ hiệu quả với khối lượng lớn. Nhiều loại hệ thống lưu trữ điện năng đang được nghiên cứu và phát triển hoặc thử nghiệm khả thi, song hiện nay chỉ có một phương pháp được sử dụng trong thực tế như dùng nhà máy thủy điện tích năng. Tốc độ của dòng điện nhanh bằng của ánh sáng và là tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ. Điều này có nghĩa là cung và cầu trong một hệ thống điện được thực hiện trong cùng một thời điểm. Tổng lượng điện năng cấp trong một hệ thống phải luôn luôn bằng điện năng yêu cầu. Nếu điện năng cung cấp lớn hơn yêu cầu, tần số của hệ thống sẽ tăng. Tần số dòng điện của hệ thống phải được giữ trong phạm vi nhất định để không gây các tác động xấu cho các hộ tiêu dùng. Tổng điện năng phía nhu cầu luôn luôn biến động và khó kiểm soát. Thông thường, các công ty điện lực điều chỉnh công suất phát các nhà máy lớn của họ theo lệnh của trung tâm điều độ. Hệ thống điện bao gồm nhiều phần tử khác nhau: nhà máy điện, đường dây truyền tải, trạm biến áp, lưới phân phối, phụ tải, v.v. Mỗi phần tử bản thân là một hệ thống riêng. Mỗi hệ thống điện là mạng lưới rất phức tạp bởi nó tập hợp nhiều hệ thống nhỏ hơn thành một hệ thống chung. Điện năng có thể thu được từ nhiều nguồn năng lượng khác nhau. Cụ thể, có thể phát điện bằng cách sử dụng nhiên liệu hóa thạch (các nhà máy nhiệt điện), nhiên liệu hạt nhân (nhà máy điện nguyên tử) và các loại năng lượng tái tạo (nhà máy thủy điện, nhà máy điện dùng sức gió, pin mặt trời, nhà máy điện địa nhiệt, V.V.). Các nhà máy điện 18 TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN Lực
Chương I. Thuỷ điện ở Việt Nam dạng khác nhau này có đặc điểm riêng và các đặc điểm đó đem lại hữu ích cho toàn bộ hệ thống trong việc thiết lập sự phối hợp hiệu quả và kết hợp hoàn hảo giữa chúng. 2.2. Các đặc điểm và ích lợi của phát điện thủy điện Phát điện thủy điện là một trong những phuơng pháp phát sản xuất điện năng đề cập ở trên. Nó có những đặc điểm riêng biệt so với các nguồn năng lượng khác: - Dự trữ của thủy điện có mặt ở hầu như mọi nơi trên thế giới. - Công nghệ phát điện thủy điện được tạo lập trên cơ sở kinh nghiệm của hơn 100 năm không ngừng tìm tòi, phát triển. Các hệ thống phát điện thủy điện đơn giản và có hiệu suất cao. - Vốn đầu tư cho một đơn vị công suất của thủy điện cao hơn đối với các loại khác, nhưng chi phí vận hành thấp hơn do sử dụng năng lượng dòng nước tự nhiên. - Thiết bị của nhà máy thủy điện đơn giản hơn nhà máy nhiệt điện và điện nguyên tử. Ngoài ra chúng không bị tác động bởi nhiệt độ cao và chu trình cấp nhiệt. Có nghĩa là tuổi thọ của thiết bị thủy điện luôn dài và độ tin cậy cao. Dưới sự duy tu bảo trì và thay thê' hợp lý, tuổi thọ của các nhà máy thủy điện có thể dài hơn 100 năm. - Thủy điện là một trong các dạng năng lượng sạch và có thể tái tạo. Phát điện thủy điện không thải ra khí gây hiệu ứng nhà kính, SOX và NOX trong quá trình vận hành. Thủy điện có tỷ trọng lớn và ổn định hơn so với các nguồn năng lượng tái tạo khác như gió, quang, sóng,v.v. Điều này chứng tỏ thủy điện có thể đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện. - Các công trình của thủy điện thường được sử dụng cho các dự án đa mục đích. Cấu trúc của đập ngăn và hồ chứa thường có thể phục vụ hiệu quả cho nhiều tác dụng, chẳng hạn như cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu, chống lũ,v.v. Các nhà máy thủy điện có vai trò rất quan trọng trong hệ thốốg điện. Sự kết hợp tốt giữa các nhà máy nhiệt điện và thủy điện cho phép tiết kiệm nhiên liệu. Dựa vào lợi thế là có thể đáp ứng nhu cầu nhanh, các nhà máy thủy điện có thể đảm nhiệm các biến động đột xuất của phụ tải. Vì vậy, các nhà máy thủy điện có thể đảm nhiệm vai trò quan trọng trong việc ổn định tần số của hệ thống. Các nhà máy thủy điện thường được sử dụng không chỉ cho việc điều chỉnh tần số mà còn cho cả việc điều chỉnh TRUNG TÂM ĐÀO TẠO NÂNG CAO 19