Báo cáo Thực tại nhà máy thuỷ điện Hoà Bình

BÁO CÁO THỰC TẬP NHẬN THỨC Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hữu Mạnh. Lớp: D2-Quản Lý Năng Lượng. Nội Dung Thực Tập: Chương 1: Giới Thiệu về nhà máy thuỷ điện Hoà Bình. Vai trò nhà máy thủy điện. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo nhà máy thủy điện. Giới thiệu về nhà máy thủy điện Hòa Bình. Chương 2: Các hệ thống của nhà máy Các kiến thức an toàn điện. Các thiết bị trong gian máy. Hệ thống điện tự dùng của nhà máy. Các thiết bị trong trạm phân phối điện của nhà máy. Hệ thống đập tràn của nhà máy. Chương 3 : Kết luận Mở Đầu Được phân công thực tập nhận thức tại nhà máy thuỷ điện Hoà Bình, trong thời gian học hỏi tại đây em đã tìm hiểu và nắm được những điều cơ bản về hoạt động của nhà máy, từ quá trình sản xuất điện cho tới phân phối điện. Trong thời gian thực tập tại nhà máy, được sự quan tâm của các cán bộ và nhân viên trong nhà máy và thầy giáo hướng dẫn. Đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thực tập nhận thức theo đúng yêu cầu nhà trường và khoa đề ra. Trong bản báo cáo này em chỉ tóm tắt, sơ lược những kiến thức, hiểu biết của mình trong thời gian học tập tại nhà máy. Do thời gian có hạn nên không thể tránh khỏi những sai sót trong bài báo cáo này, rất mong được sự chỉ bảo của các cán bộ nhân viên trong nhà máy và các thầy cô giáo để bài báo cáo này của em được hoàn thiện. Em xin trân thành cảm ơn! Hoà Bình tháng 5 năm 2010 Sinh Viên Nguyễn Hữu Mạnh NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN Vai trò nhà máy thuỷ điện. Nguyên lý hoạt động và cấu tạo nhà máy thuỷ điện. Giới thiệu về nhà máy thuỷ điện Hoà Bình. CHƯƠNG 2: CÁC HỆ THỐNG CỦA NHÀ MÁY Các kiến thức an toàn điện. Các thiết bị trong gian máy. Hệ thống điện tự dùng của nhà máy. Các thiết bị trong trạm phân phối điện của nhà máy. Hệ thống đập tràn của nhà máy. Chương 3: kết luận. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN HOÀ BÌNH VAI TRÒ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN Vai trò phát điện Thuỷ điện Hoà Bình là công trình nguồn điện chủ lực của hệ thống điện Việt Nam. Nhà máy có 8 tổ máy với công suất lắp đặt 1.920 MW. Theo thiết kế hàng năm cung cấp 8,16 tỷ kWh điện cho nền kinh tế quốc dân.Tính từ tháng 12/1994 trở về trước, nhà máy phát điện hàng năm chiếm 80% sản lượng điện cả nước.Sau năm 1995 sản lượng điện nhà máy phát ra chiếm khoảng trên 45%sản lượng điện cả nước. Năm 1994 cùng với việc khánh thành Nhà máy, đường dây 500kV đóng điện, hình thành lên hệ thống điện quốc gia thống nhất, chuyển tải điện năng từ Miền Bắc vào miền Trung và miền Nam, trong đó nguồn điện chủ lực là của thuỷ điện Hoà Bình. Hai công trình nguồn và lưới truyền tải điện có qui mô lớn nhất này đã góp phần nâng cao sự ổn định, an toàn và kinh tế cho hệ thống điện, tạo điều kiện tốt hơn cho việc phát triển kinh tế, phục vụ đời sống nhân dân, thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Tính từ khi đưa tổ máy đầu tiên vào vận hành đến hết ngày 31/3/2002, Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình đã sản xuất được hơn 75 tỷ kWh điện, trong đó chuyển tải vào miền Trung và miền Nam hơn 15 tỷ kWh. Mặc dù trên hệ thống nhiều nguồn phát mới tiếp tục được đưa vào nhưng tỷ trọng điện năng sản xuất hàng năm của nhà máy vẫn chiếm số cao so với toàn ngành. Vai trò chống lũ Nhiệm vụ trị thuỷ sông Hồng, chống lũ lụt giảm nhẹ thiên tai cho vùng đồng bằng bắc bộ và thủ đô Hà Nội.Sông Đà là một nhánh lớn của sông Hồng chiếm khoảng 55% lượng nước trên hệ thống sông Hồng. Theo thống kê 100 năm gần dây đã xảy ra những trận lũ lớn trên sông Đà như năm 1902 lưu lượng đỉnh lũ 17,700 m3/s - năm 1971 là 18.100 m3/s đã làm nhiều tuyến đê xung yếu trên diện rộng ở các tỉnh đồng bằng bắc bộ như Sơn Tây, Hải Dương v.v... bị hư hỏng gây tổn thất nặng nề về người và tài sản cho nhân dân mà nhiều năm sau mới khôi phục được.Công trình thuỷ điện Sơn La trong tương laiCông trình thuỷ điện Hoà Bình năm 1991 đưa vào tham gia chống lũ cho hạ lưu sông Đà, sông Hồng và thủ đô Hà Nội. Hàng năm đã cắt trung bình từ 4-6 trận lũ lớn, với lưu lượng cắt từ 10.000 - 22.650 m3/s. Điển hình là trận lũ ngày 18/8/1996 có lưu lượng đỉnh lũ 22.650 m3/s, tương ứng với tần suất 0,5% (xuất hiện trong vòng 50 năm trở lại đây). Với đỉnh lũ này Công trình đã cắt được 13.115 m3/s (giữ lại trên hồ) và chỉ xả xuống hạ lưu 9.535 m3/s, làm mực nước hạ lưu tại Hoà Bình là 2,20m, tại Hà Nội là 0,8 m vào thời điểm đỉnh lũ. Hiệu quả điều tiết chống lũ cho hạ du và cho Hà Nội là hết sức to lớn. Đặc biệt là với các trận lũ có lưu lượng đỉnh lớn hơn 12.000 m3/s. tác dụng cắt lũ càng thể hiện rõ nét khi xảy ra lũ đồng thời trên các sông Đà, sông Lô, sông Thao. Vai trò tưới tiêu, chống hạn, chống lũ cho Nông Nghiệp. Lượng nước trên sông Đà chảy về sông Hồng chiếm 40%, về mùa lũ chiếm tới 50%. Giả thiết đặt ra là nếu xuất hiện cơn lũ như cơn lũ tháng 8/1978 thì việc cắt cơn lũ như thế nào? Hàng năm khi bước vào mùa khô, nhà máy đảm bảo duy trì xả xuống hạ lưu với lưu lượng trung bình không nhỏ hơn 680 m3/s, và vào thời kỳ đổ ải cho nông nghiệp lên tới gần 1000 m3/s. Nhờ vậy các trạm bơm có đủ nước phục vụ cho nông nghiệp gieo cấy kịp thời. Điển hình như mùa khô 1993-1994 do hạn hán kéo dài, Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình đã phải xả hỗ trợ (qua công trình xả tràn) hơn 128,5 triệu m3 nước xuống hạ lưu đảm bảo mực nước cho các trạm bơm hoạt động chống hạn đổ ải, gieo cấy cho 0,5 triệu ha đất canh tác nông nghiệp vùng hạ lưu sông Đà, sông Hồng kịp thời vụ.Ngoài việc điều tiết tăng lưu lượng nước về mùa kiệt cho hạ lưu phục vụ tưới tiêu còn góp phần đẩy mặn ra xa các cửa sông, nên đã tăng cường diện tích trồng trọt ở các vùng này. Vai trò giao thông thuỷ. Sự hiện diện của Công trình thuỷ điện Hoà bình góp phần cải thiện đáng kể việc đi lại, vận chuyển bằng giao thông đường thuỷ ở cả thượng lưu và hạ lưu.Phía thượng lưu với vùng hồ có chiều dài hơn 200 km tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc lưu thông hàng hoá phát triển kinh tế cho đồng bào dân tộc ở các tỉnh vùng tây bắc của Tổ quốc.Phía hạ lưu, chỉ cần 2 tôt máy làm việc phát công suất định mức, lưu lượng mỗi máy 300 m3/s sẽ đảm bảo cho tàu 1000 tấn đi lại bình thường. Mặt khác, do có sự điều tiết dòng chảy về mùa khô, đảm bảo lưu lượng nước xả trung bình không nhỏ hơn 680 m3/s đã làm tăng mực nước thêm từ 0,5 đến 1.5m. Vì thế, việc đi lại của các phương tiện tàu thuyền an toàn, chấm dứt được tình trạng mắc cạn trong mùa kiệt như khi chưa có công trình thuỷ điện Hoà bình. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN Khái quát các nhà máy điện. Nhà máy điện 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 hoá năng của nhiên liệu , thuỷ năng của nước , năng lượng nguyên tử , quang năng của mặt trời , 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 máy biến áp tăng , hạ áp ,các đường dây trên không, cáp, đến các hộ tiêu thụ như các xí nghiệp , thành phố ,vùng nông thôn… Tuỳ thuộc vào dạng năng lượng tự nhiên được sử dụng , người ta chia các nhà máy điện thành nhà máy nhiệt điện thuỷ điện, điện nguyên tử, phong điện điện mặt trời, điện địa nhiệt. Hiện nay năng lượng điện và nhiệt chủ yếu được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện , thuỷ điện và nguyên tử. Trong các nhà máy nhiệt điện , thường sử dụng ba loại nhiên liệu : rắn , lỏng và khí. Theo các động cơ sơ cấp dùng để quay máy phát điện , các nhà máy nhiệt điện lại được chia thành nhà máy nhiệt điện tua bin hơi, máy hơi nước, động cơ đốt trong và tua bin khí . Các nhà máy nhiệt điện tua bin hơi còn được chia thành nhà máy nhiệt điện ngưng hơi và nhà máy nhiệt điện rút hơi Trong hệ thống điện nước ta hiện nay mới chỉ có các nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện . Nguồn công suất chủ yếu là các nhà máy thuỷ điện , rồi đến nhiệt điện chạy than , nhiệt điện chạy dầu , nhiệt điện chạy khí. Tình hình này còn kéo dài trong nhiều thập niên nữa vì nguồn thuỷ năng của nước ta tương đối lớn. Nhà máy nhiệt điện Trong nhà máy nhiệt điện , hoá năng của các nhiên liệu ( than , dầu , khí đốt) được biến đổi thành năng lượng và nhiệt . Quá trình biến đổi năng lượng trong nhà máy NĐ được mô tả trên hình 1-1. Như đã trình bày ở trên , có hai loại nhà máy nhiệt điện là nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện rút hơi. Mỗi loại có những trang bị riêng và chế độ làm việc đặc biệt của nó. Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là các nhà máy nhiệt điện chỉ làm nhiệm vụ sản xuất điện năng , nghĩa là toàn bộ năng lượng nhiệt của hơi nước do lò hơi sản xuất ra đều được dùng để sản xuất điện. Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là loại hình chính và phổ biến của nhà máy nhiệt điện. Nhiên liệu dùng trong các Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi là các nhiên liệu rắn : than đá , than bùn…;nhiên liệu lỏng là các loại dầu đốt ; nhiên liệu khí được dùng nhiều 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. So với các nhà máy điện khác , Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi có các đặc điểm sau: Công suất lớn , thường được xây dựng ở gần nguồn nhiên liệu. 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. Có thể làm việc với phụ tải bất kỳ trong giới hạn từ Pmin đến Pmax. Thời gian khởi động lâu ,khoảng 3 đến 10 h ( kể cả phần lò hơi và tua bin), thời gian nhỏ đối với nhà máy chạy dầu và khí , lớn đối với nhà máy chạy than. Có hiệu suất thấp , thông thường khoảng 30 đến 35%; với các nhà máy nhiệt điện ngưng hơi hiện đại có thông số hơi siêu cao có thể đạt được 40 đến 42 %. Lượng điện tự dùng lớn , 3 đến 15 % . Các nhà máy chạy than có lượng điện tự dùng lớn hơn. Vốn xây dựng nhỏ và thời gian xây dựng nhanh so với thuỷ điện. Gây ô nhiễm môI trường do khói , bụi ảnh hưởng đến một vùng khá rộng. Để tăng hiệu suất của Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi , người ta không ngừng tăng tham số của hơI nước và tăng công suất của các tổ máy. Trên thế giới , người ta dùng phổ biến các tổ máy 300 , 500 , 800 MW, một số nước còn dùng các tổ máy đến 1000, 1200 MW. ở nước ta hiện nay , các nhà máy nhiệt điện công suất lớn và trung bình đều là Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, tổ máy có công suất lớn nhất là 300 MW ( Phả lại 2). Nhà máy nhiệt điện rút hơi Nhà máy nhiệt điện rút hơi là nhà máy nhiệt điện vừa sản xuất điện năng 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 bằng 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 nóng. Nhà máy nhiệt điện rút hơi có hiệu suất cao hơn so với nhiệt điện ngưng hơi khi có sự phù hợp giữa phụ tải nhiệt và điện. Có thể đạt 60 đến 70 % do giảm được tổn thất nhiệt trong bình ngưng. So với các nhà máy nhiệt điện ngưng hơi , nhà máy nhà máy nhiệt điện rút hơi có các đặc điểm chính sau đây : Do không thể dẫn hơi nước hay nước nóng đi xa nêncác nhà máy nhiệt điện rút hơi được xây dựng gần các hộ tiêu thụ nhiệt. Cần vận chuyển nhiên liệu từ nơi khác đến , do vậy công suất của các nhà máy nhiệt điện rút hơi thường được xác định theo yêu cầu của phụ tải nhiệt, công suất của các 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 đến 1500 MW. 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 nhà máy nhiệt điện rút hơi thường sử dụng thanh góp điện áp máy phát. Để nhà máy có hiệu suất cao , việc sản xuất điện năng phải phù hợp với phụ tải nhiệt , người ta nói nhà máy nhiệt điện rút hơi làm việc với đồ thị phụ tải điện bắt buộc từng phần. Hiệu suất của nhà máy nhiệt điện rút hơi (60 - 70%) cao hơn hiệu suất của nhà máy nhiệt điện ngưng hơi khá nhiều . Nhưng chỉ có hiệu suất cao khi có sự kết hợp thích hợp giữa việc sản xuất điện và nhiệt năng. Khi làm việc thuần tuý ở chế độ ngưng hơi , hiệu suất của nhà máy nhiệt điện rút hơi sẽ thấp hơn nhà máy nhiệt điện ngưng hơi. Thời gian khởi động và các đặc điểm khác cũng giống như nhà máy nhiệt điện ngưng hơi. Nhà máy thuỷ điện Nhà máy thuỷ điện là 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 thuỷ điện là các tua bin thuỷ lực , trong nó động năng và thế năng của nước được biến đổi thành cơ năng để làm quay máy phát điện . công suất trên trục tua bin phụ thuộc vào lưu lượng nước chảy qua tua bin và chiều cao cột nước hiệu dụng và được xác định bởi biểu thức : Ptb = 1000*Q*H*ỗd*ỗtua bin ( kGm/s); ở đây: Q- Lưu lượng nước chảy qua tua bin ( m3/s); H- chiều cao cột nước hiệu dụng (m ); ỗd – Hiệu suất của các thiết bị dẫn nước có tính đến tổn thất cột nước trong chúng , như các ống dẫn nước vào và ra khỏi tua bin; ỗtua bin- Hiệu suất của tua bin thuỷ lực ( với tua bin thuỷ lực cong suất trung bình và lớn , ỗtua bin = 0,88 đến 0,94 ); Biết rằng 1 kW = 102 kGm/s , nên ta có công suất điện ở đầu cực máy phát: PF = ỗF = 9,81*Q*H*ỗ (kW) Với : ỗF – Hiệu suất của máy phát thuỷ điện ( 0,95ữ0,98 ); ỗ = ỗd* ỗtua bin* ỗF – Hiệu suất của nhà máy thuỷ điện (0,85ữ0,86 ). Nhà máy thuỷ điện được chia thành hai loại chính : nhà máy thuỷ điện kiểu đập và nhà máy thuỷ điện kiểu kênh dẫn. Ngoài ra còn có các nhà máy thuỷ điện dạng đặc biệt như nhà máy thuỷ điện nhiều cấp và thuỷ điện tích năng. Qua nhiều năm xây dựng , vận hành các nhà máy thuỷ điện, có thể thấy được các đặc tính cơ bản của chúng như sau: Thời gian xây dựng lâu , vốn đầu tư lớn so với nhiệt điện. Vì xây dựng gần nguồn thuỷ năng nên phụ tảI địa phương nhỏ, phần lớn điện năng được đưa lên điện áp cao , cung cấp cho các phụ tải ở xa giống như nhà máy nhiệt điện ngưng hơi xây dựng ở gần nguồn nhiên liệu. Khi có hồ chứa nước , nhà máy thuỷ điện có thể làm việc với đồ thị phụ tải bất kỳ . Tuỳ theo mùa nước hay hay mùa khô , năm nhiều nước hay ít nước , ta có thể cho nhà máy thuỷ điện gánh phụ tải nền hay phụ tải đỉnh của hệ thống. Nhà máy thuỷ điện có thời gian khởi động nhỏ khoảng 3 đến 5 phút, thậm chí còn nhỏ hơn. Lượng điện tự dùng của nhà máy thuỷ điện nhỏ khoảng 0,5 đến 2 %. Sơ đồ cũng đơn giản vì ít động cơ công suất lớn và điện áp làm việc của các thiết bị chủ yếu là 0,4 kV. Hiệu suất cao , khoảng 85 đến 86 %. Có khả năng tự động hóa cao. Giá thành điện năng thấp , chỉ bằng 10 đến 20 % so với NĐ. ở nước ta , cả ba miền đều có tiềm năng khá lớn về thuỷ điện. Nhiều nhà máy đã và đang dược xây dựng như thuỷ điên Hoà bình (1920 MW) ; Trị an ( 400 MW) ; yaly ( 720 MW )…Tương lai có Sơn la ( 2400 MW) ; Na hang ( 450 MW)… Nhà máy điện nguyên tử Thực chất nhà máy điện nguyên tử cũng là một nhà máy nhiệt điện, ở đây lò hơi nước thông thường được thay thế bởi lò phản ứng hạt nhân. So với các nhiệt điện, lượng nhiên liệu tiêu thụ trong các nhà máy điện nguyên tử nhỏ hơn rất nhiều , ví dụ như để sản xuất ra 120MWh điện năng chỉ cần khoảng 30 g uran , trong khi đó ở nhà máy nhiệt điện cần đến 100 đến 110 tấn than tiêu chuẩn. 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 lớn gấp 23 lần năng lượng của tất cả các nguồn năng lượng khác. Nhà máy điện nguyên tử có các đặc diểm chính sau : Nhà máy điện nguyên tử có thể xây dựng ở những nơI bất kỳ xa dân cư. Nghĩa là cũng giống như các nhà máy thuỷ điện, toàn bộ công suất phát ra được đưa lên điện áp cao , cung cấp cho các phụ tảI ở xa. 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 nguồn nhiên liệu. Có thể làm việc với đồ thị phụ tải bất kỳ , nhanh nhạy trong việc thay đổi chế độ làm việc. Không ô nhiếm môi trường bằng việc toả khói , bụi như ở các nhà máy nhiệt điện, xong lại gây nguy hiểm cho nhân viên vận hành và dân cư vùng xung quanh do ảnh hưởng của các tia phóng xạ có thể lọt ra ngoài vùng bảo vệ. Xây dựng và vận hành cần cố kỹ thuật cao, vốn ban đầu lớn. Các nước đã xây dựng nhà máy điện nguyên tử là CHLB Đức , Nga , Nhật bản,Italia, Pháp , Mỹ , Anh, Canada,ấnđộ, Hàn quốc, CHDCND Triều tiên… Nhà máy điện địa nhiệt Thực chất nhà máy điện địa nhiệt cũng là một nhà máy nhiệt điện, ở đây hệ thống cấp nhiên liệu được thay bằng hệ thống ống dẫn để dẫn các khí nóng từ lòng trái đất vào lò. Các nhà máy điện địa nhiệt được xây dựng ở những nơi có nhiều núi lửa hoạt động như Ghinê , Canada , Italia… Người ta tính rằng có thể xây dựng các nhà máy địa nhiệt công suất cỡ 500 MW trên các núi lửa rải rác khắp thế giới . Giá thành sẽ rẻ hơn khoảng hai lần so với nhiệt điện. Nhà máy điện mặt trời Thực chất nhà máy điện mặt trời cũng là một nhà máy nhiệt điện, ở đây hệ thống cấp nhiên liệu được thay bằng hệ thống kính cảm quang , phản xạ các tia mặt trời vào lò hơi để biến đổi nước thành hơi nước có nhiệt độ cao và áp suất cao. Nhà máy điện mặt trời được xxây dựng ở các nước có nhiều ngày nắng, xong giá thành đắt , công suất không lớn , hiệu suất chỉ đạt 7 đến 20 %. Công suất của nhà máy phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết. Nhà máy điện dùng sức gió ( phong điện- PĐ) Về khối lượng , nguồn năng lượng của gió là rất lớn nhưng việc sử dụng toàn bộ năng lượng của gió thực tế là điều không thể , vì năng lượng gió rất phân tán và khó có các phương tiện kỹ thuật để tập trung sức gió lớn như tập trung năng lượng của dòng nước, Do vậy, mặc dù con người đã biết sử dụng năng lượng của gió từ ngàn năm , hiện với phương tiện kỹ thuật hiện đại cũng chỉ có thể tạo ra được các thiết bị năng lượng gió với công suất trong giới hạn vài chục kW. Đặc điểm nổi bật thứ hai của gió là rất khó sử dụng rộng rãI vì sức gió luôn thay đổi theo thời gian . Công suất của các thiết bị năng lượng gió phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ của nó. Tốc độ gió thay đổi trong một phạm vi rộng và liên tục . Không thể điều chỉnh khối lượng gió đI vào các động cơ gió giống như việc điều chỉnh lưu lượng nước vào tua bin thuỷ lực của các nhà máy thuỷ điện. Công suất của các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió chỉ đạt được 20 đến 30 kW ở các vùng ít gió và 100 đến 400 kW ở các vùng nhiều gió. Khó khăn nữa của nhà máy điện sử dụng năng lượng gió là vấn đề điều chỉnh tần số và điện áp. Các trạm phát điện sử dụng năng lượng gió được xây dựng nhiều ở các vùng có nhiều gió, không có điện lưới quốc gia, xong giá thành đắt, khó sử dụng năng lượng một cách ổn định. Nguyên lý chung nhà máy thuỷ điện Nhà máy thuỷ điện là 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 tua bin thuỷ lực , trong nó động năng và thế năng của nước được biến đổi thành cơ năng để làm quay máy phát điện . công suất trên trục tua bin phụ thuộc vào lưu lượng nước chảy qua tua bin và chiều cao cột nước hiệu dụng và được xác định bởi biểu thức : Ptb = 1000*Q*H*ỗd*ỗtua bin ( kGm/s); (1-1) ở đây: Q- Lưu lượng nước chảy qua tua bin ( m3/s); H- chiều cao cột nước hiệu dụng (m ); ỗd – Hiệu suất của các thiết bị dẫn nước có tính đến tổn thất cột nước trong chúng , như các ống dẫn nước vào và ra khỏi tua bin; ỗtua bin- Hiệu suất của tua bin thuỷ lực ( với tua bin thuỷ lực cong suất trung bình và lớn , ỗtua bin = 0,88 đến 0,94 ); Biết rằng 1 kW = 102 kGm/s , nên ta có công suất điện ở đầu cực máy phát: PF = ỗF = 9,81*Q*H*ỗ (kW) (1-2) Với : ỗF – Hiệu suất của máy phát thuỷ điện ( 0,95ữ0,98 ); ỗ = ỗd* ỗtua bin* ỗF – Hiệu suất của nhà máy thuỷ điện (0,85ữ0,86 ). Từ (1-2) thấy rằng , công suất của nhà máy TĐ được xác định bởi lưu lượng nước Q và chiều cao cột nước hiệu dụng H , Để xây xay dựng các nhà máy TĐ công suất lớn , cần tạo ra Q và H lớn bằng cách xây dựng các đập ngăn nước và các hồ chứa có dung tích lớn.(hình 1-1). 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 gọi là chiều cao mực nước hiệu dụng H. H càng lớn thì nhà máy có công suất càng cao. Hồ chứa về phía thượng lưu phục vụ cho việc tích nước , điều tiết dòng chảy khi phát điện. Cùng với việc tăng chiều cao của đập , thể tích hồ chứa sẽ tăng lên , tăng công suất của nhà máy. Song việc tạo ra các hồ chứa lớn có liên quan đến nhiều vấn đề kinh tế ,xã hội khá phức tạp như việc di dời dân , dâng nước làm ngập vùng rộng lớn , phảI 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 đồ nhà máy TĐ kiểu đập được cho ở hình 1-1 và mặt cắt gian máy cho trên hình 1-2. Các nhà máy TĐ loại này thường được xây dựng trên các sông có độ dốc không lớn. Để tạo cột nước cần thiết , người ta xây dựng đập nhăn giữa dòng sông 3 , gian máy được đặt sau đập . nước được dẫn vào tua bin 6 (h 1-1) qua ống dẫn đầu vào 7 và xả xuống hạ lưu qua ống dẫn 8 . để phục vụ cho giao thông vận tảI , người ta xây dựng âu thuyền 9 cùng các kênh dẫn 10,11.ần thiết , người ta xây dựng đập nhăn giưn Trên hình 1-2 vẽ mặt cắt ngang của nhà máy thuỷ điện kiểu đập. Gian máy 12 đặt phía sau đập 3 , về phía hạ lưu 2 . Nước từ thượng lưu 1 theo ống dẫn 4 vào buồng xoắn 8 để được phân phối vào cánh tua bin 9 ( ở đây xảy ra quá trình biến đổi năng lượng nước thành năng lượng cơ làm quay tua bin). Nước từ tua bin chảy xuống hạ lưu qua ống thoát 10 ( ống xả ). Buồng xoắn 8 có tiết diện ngang thay đổi để đảm bảo nước phân phối đều vào cánh tua bin. Trục đứng của tua bin được nối với trục đứng của máy phát 11. Máy phát được đặt trong gian máy . Do các tua bin thuỷ lực có tốc độ quay chậm , nên các máy phát thuỷ điện chế tạo theo kiểu cực lồi, nhiều cực. Năng lượng điện do máy phát phát ra được đưa vào thiết bị trong nhà ở điện áp máy phát và từ đây được tiếp tục đưa lên máy biến áp 14 ,theo dây dẫn trên không 15 , năng lượng điện được đưa tới phụ tải ở xa hoặc hệ thống. Dây cáp 16 là dây chống sét. Cửa 5 dùng khi sửa chữa tua bin , để điều chỉnh lượng nước vào tua bin có hệ thống cánh hượng nước. Cấu tạo nhà máy thuỷ điện Hoà bình Hồ chứa Hồ chứa của nhà máy thuỷ điện hoà bình có các thông số kỹ thuật chính như sau: Mực nước dâng bình thường 115m: đây là mực nước đảm bảo cho nhà máy có thể vận hành cho thời gian dài mà vẫn đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Mực nước chết là 80m và tương đương có thể tích chết Vchết = 3,85 tỉ m3. Đây là giới hạn dưới của mực nước vận hành trong hồ, nhà máy không được vận hành ở dưới mực nước này. Nếu vận hành dưới mực nước chết thì lượng phù sa kéo về lớn sẽ làm ảnh hưởng đến tuabin và các thiết bị thuỷ lực liên quan đồng thời khiến cho lòng hồ chứa bị bồi láng phù sa nhiều ảnh hưởng đến tiêu chuẩn kỹ thuật của hồ chứa. Hồ chứa có diện tích mặt nước là 220km2 với độ sâu 100 – 150m. Dung tích chống lũ của hồ là 5,6 tỉ m3 với mực nước trước lũ là 85 - 90m, mực nước gia cường là 120m. Đây là phần dung tích của hồ phục vụ cho nhiệm vụ chống lũ cho vùng hạ lưa sông Đà. Mực nước trong hồ lên xuống là tuỳ theo từng mùa trong năm và tuỳ theo chế độ vận hành của nhà máy. Quá trình điều tiết hồ chứa là 1 bài toán tối ưu hoá mục tiêu rất phức tạp, vừa phải đảm bảo cho mục tiêu số 1 là chống lũ, đảm bảo an toàn cho công trình vừa phải đảm bảo cho nhu cầu phát điện cho hệ thống theo điều độ quốc gia. Đập. H×nh 1.8 MÆt c¾t A_A cña ®Ëp Ñ123m Lâi ®/s kh«ng thÊm ▼115m ▼80m §¸ §Êt §¸ 123m -5m 800m Đây là 1 công trình đồ sộ, vĩ đại nhất trong toàn bộ công trình nhà máy với chiều cao 128m, chiều dài đập là 600m, chiều rộng chân đập 800m, cao độ mặt đập là 123m. Với mỗi nhà máy thuỷ điện thì cấu tạo của đập là khác nhau tuỳ theo mực nước dâng, tuỳ theo cấu tạo địa chất, địa chất, thuỷ văn của khu vực đó. Đập của nhà máy thuỷ điện hoà bình là loại đập đất đá được xây dựng trên nền chân đập là cát sỏi. loại đập này có khả năng đàn hồi tốt với chấn động khoảng 6 độ ricte, đảm bảo tuổi thọ cho công trình,đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật. Đập có lõi chống thấm ở giữa hai bên có các tầng lọc xuôi ngược, dưới đập có màng khoan phụt nhiều hàng ăn sâu vào lớp đất đá gốc. Dưới chân đập có đặt các thiết bị kỹ thuật để đo đạc kiểm tra tình trạng của đập, giúp các bộ phận giám sát, theo dõi có thể biết được hiện trạng thực tế của đập, từ đó đưa ra kế hoạch vận hành, bảo dưỡng tối ưu nhất đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình. Công trình xả nước vận hành Vào mùa lũ, lưu lượng nước chảy vào hồ lớn, để đảm bảo tình an toàn cho công trình phải tiến hành xả nước hồ qua hệ thống cửa xả. 70m 106m Công trình này là 1 đập bê tông cao 70m và rộng 106m, được chia làm 2 tầng, tầng dưới là 12 tầng xả đáy với kích thước 6x10m với tổng lưu lượng xả là 21000m3/s. tầng trên là 6 cửa xả mặt kích thước 15x15m với tổng lưu lượng xả là 14400m3/s. Công trình dẫn nước Đường hầm dẫn nước: 8 Chiều dài: 210m Cửa nhận nước kiểu tháp cao: 70m. Công trình gian máy Số lượng tổ máy: 8 Lưu lượng 1 tổ máy: 300m3/s. Chiều cao: 50,5m. Chiều rộng: 19,5m. Chiều d