Phát đi n Thuệ ỷ
đi nệ
JE-HYO-B-01
3
Dự án đào tạo giáo viên/hướng d n viên ngành đẫi n (JICA-EVN)ệ
CHƯNƠG I: THUỶ ĐIỆN Ở VIỆT NAM
I. Lịch sử phát triển Thuỷ điện
I.1 Lịch sử phát triển của Tua bin thuỷ lực
Việc sử d nụg năng lượng của nước được thực hiện từ xa xưa, tuy
nhiên, các Tua bin thuỷ lực là các mẫu xuất hiện đầu tiên được phát minh
sau những năm 1800. Tua bin Francis sử dụng cho hầu hết các cột áp trung
bình được phát minh bởi “James Bicheno Francis (1815-1892)” ở Mỹ vào năm
1855 và Tua bin Pelton dùng cho cột áp cao được phát minh bởi
“Lester Allan Pelton (1829-1908)” ở Mỹ vào năm 1870, và Tua bin Kaplan cho
các cột áp thấp được phát minh bởi ”Victor Kaplan (1876-1934)” ở Úc vào năm
1912.
(1) Bánh xe nước tr nọg lực
Năng lưnợg của nước được sử d nụg cho cuộc sống con người trong
thời gian dài trên 3000 năm. Người ta cho rằng nơi bắt đầu việc sử d nụg năng
lưng ợcủa nước là khu vực dọc theo sông Nile ở Ai c pậ, sông Euphrates ở
vùng Trung đông, hoặc sông Hoàng giang ở Trung qu cố. Tua bin thuỷ lực
đầu tiên là loại dòng nước đẩy ở dưới bánh xe có các cánh làm bằng gỗ được
gắn vào vành tròn theo chiều như minh hoạ ở hình I.1, và nó được đặt nằm
vào bên trong dòng chảy tự nhiên của dòng sông để sử d nụg đ nộg năng của
dòng sông. Sau đó, Tua bin thuỷ lực loại dòng nước đẩy ở trên bánh xe được
cải tiến từ loại dòng nước đẩy ở dưới bánh xe đã được phát minh như minh
hoạ ở hình I.2 và nó sử d ng ụthế năng của dòng nước để làm quay bánh xe.
Hơn nữa, Tua bin thuỷ lực loại dòng nước đẩy ở giữa bánh xe được cải tiến
thêm từ loại dòng nước đẩy ở trên bánh xe đã được phát minh và nó được sử
d nụg phổ biến ở Anh kho nảg 100 năm trong thời gian từ những năm 1780 đến
1870. Hiệu suất của Tua bin thuỷ lực loại dòng nước đẩy ở dưới bánh xe,
dòng nước đẩy ở trên bánh xe và dòng nước đẩy ở giữa bánh xe tương nứg là
28 - 32%, 60% và 70%. Ngày nay các Tua bin thuỷ lực dùng nguyên lý này
được ứng d nụg để tưới tiêu nói chung hoặc dùng cho các công việc riêng.
Fig.2 Cover shot wheel
Hình 1. Dòng nước quay Fig.3 Breast wheel
4
Dự án đào tạo giáo viên/hướng d n viên ngành đẫi n (JICA-EVN)ệ
Phát đi n Thuệ ỷ
đi nệ
JE-HYO-B-01
Hình I.1 Dòng nước đẩy
ở
dưới bánh xe
Hình I.2 Dòng nước đẩy
ở
trên bánh xe
Hình I.3 Dòng nước đẩy
ở
giữa bánh xe
(2) Tua bin phản kích
Tua bin thuỷ lực quay bởi phản lực của dòng nước được phát minh
vào kho nảg năm 1725 và được cải tiến rất khác nhau. Vào năm 1841, nốg
hút đã được phát minh để sử dụng có hiệu quả cột áp giữa bánh xe công tác
và bề mặt thoát nước. Hơn nữa, nó tiếp tục được nâng cao hiệu suất bằng
việc gắn các cánh h nướ g vào mặt vỏ bên ngoài của bánh xe công tác vào
năm 1844. Năm
1855, J.B. Francis đã phát minh Tua bin Francis minh hoạ trong hình I.4 được
trang bị với một bu nồg xoắn có các cánh hưnớg dùng cho việc điều ch nỉh
lưu lưnợg xả. Kể từ đó Tua bin Francis có hiệu suất rất cao, nó lấn át các
loại Tua bin nước khác ngay tức khắc và được sử d nụg rất rộng rãi.
Mặc dầu Tua bin Francis có thể được ứng dụng cho cả loại cột áp
trung bình và cột áp nhỏ song kích thước của Tua bin lớn. Xét về ứng d nụg
cho loại cột áp nhỏ, các Tua bin nước loại mới đã được nghiên cứu liên ti pế.
Vào đầu th ếkỷ 20, Tua bin nước loại dòng chảy hưnớg trục như minh hoạ
trong hình I.5 đã được phát minh bởi một nhà nghiên cứu người Mỹ. Hơn
nữa, vào khoảng năm
1912, V.Kaplan đã chuyển đổi cấu trúc bánh xe công tác của Tua bin thành các
cánh của bánh xe công tác có thể quay được và đã thành công trong việc chế
tạo Tua bin nước có thể có hiệu suất cao ở công suất bình thưngờ. Vì hiệu
suất của Tua bin Kaplan rất cao từ công suất nhỏ hơn đến công suất định
mức nên Tua bin loại này được sử d nụg rộng rãi cho cột áp sử dụng nhỏ.
Hình I.4 Tua bin Francis Hình I.5 Tua bin Kaplan
(3) Tua bin xung kích
Tua bin hơi xung kích được phát minh ở Italy vào năm 1629 và tua bin này
được áp dụng cho tua bin thuỷ lực. L.A.Pelton đã nhiều lần cải tiến tua bin
thu ỷlực này theo các cách khác nhau ở California và đã phát triển thành Tua
bin Pelton vào năm 1870 được minh hoạ trong hình I.6. Tất cả các gáo ở phía
trước của các tua bin xung kích là loại một bát nhưng Pelton đã phát minh ra
loại gáo có hai bát gi nốg như cấu tạo của chúng hiện nay trong lần đầu tiên
và đã thành công trong việc nâng cao hiệu suất của Tua bin xung kích bằng
việc chia vòi phun dòng chảy theo cả hai hướng phải và trái. Mặc dầu vậy,
rất nhiều cải tiến cũng đã được thực hiện thêm và cũng đã thay đổi các d nạg
gáo khác nhau. Đặc biệt, tua bin nước xung kích được chế tạo bởi Công ty tua
bin thuỷ lực Pelton ởSan Francisco (Mỹ) có chất lượng rất tốt và sản phẩm
của nó được sử d nụg rộng rãi.
Hình I.6 Tua bin
Pelton
I.2 Lịch sử phát triển của phát điện Thuỷ điện trên thế giới
Nhà máy điện nơi mà năng lưnợg của nước được sử d nụg để phát điện
thu ỷđiện lần đầu tiên trên thế giới vào nh nữg năm 1870 là ở ngoại ô Paris và
các nhà máy thuỷ điện cũng đã xuất hiện ở Mỹ vào những năm 1870. Khi đó
công ty Willamette Falls Electric ở Mỹ đã lắp đặt máy phát điện xoay chiều
đầu tiên (máy phát một pha 400V, 225kW) được ch ếtạo bởi công ty
Westinghouse Electric. Sau đó các nhà máy thuỷ điện có quy mô lớn đã
được xây dựng ởNiagara Falls, ...
Giới thiệu nh nữg nét chính về sự phát triển của các nhà máy thuỷ điện
trên thế giới được minh hoạ trong b nảg I.1.
B nảg I.1 L cịh sử phát triển của các nhà máy thuỷ điện trên thế giới
Tên NMTĐ Nước Công suất đặt (MW) Năm Ghi chú
Beauharnois Canada 1.652 1932
Hoover USA 2.452 1936 Công suất ở năm 2000
là: 1.434 [MW]
Grand Coulee USA 6.494 1942
Bratsk Russia 4.500 1961
Krasnoyarsk Russia 6.000 1968
Alpe-Gera Italy 3.500 1970
Churchill Falls Canada 5.428 1971
Ust-Ilim Russia 4.320 1977
Tarbela Pakistan 3.478 1977
Robert-Bourassa Canada 5.328 1979 “La Grande 2” cũ
Sayano-Shushensk Russia 6.400 1980
La Grande 3 Canada 2.304 1982
Itaipu Brazil/Paraguay 12.600 1983
Tucurui
(Raul G Lhano) Brazil 7.260 1983 Công suất ở năm 2000
là: 4.000 [MW]
La Grande 4 Canada 2.650 1984
Guri (Raul Leoni) Venezuela 10.300 1986
Three Gorges China 18.200 2003