Bài giảng Nhà máy thủy điện - Đặc điểm cấu tạo của các loại nhà máy thủy điện

Nội dung text: Bài giảng Nhà máy thủy điện - Đặc điểm cấu tạo của các loại nhà máy thủy điện

1. CHƯƠNG II: ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA CÁC LOẠI NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN §2-1. Ph©n lo¹i nhµ m¸y thuû ®iÖn 1. Nhµ m¸y thuû ®iÖn ngang ®Ëp. ▪ Nhµ m¸y thuû ®iÖn kh«ng kÕt hîp x¶ lò ▪ Nhµ m¸y thuû ®iÖn kÕt hîp x¶ lò - Nhµ m¸y T§ trong th©n ®Ëp trµn - Nhµ m¸y T§ víi ®êng hÇm x¶ lò - Nhµ m¸y thuû ®iÖn trong trô pin ®Ëp trµn. - Nhµ m¸y thuû ®iÖn víi turbin trôc ngang ( ch¶y th¼ng) 2. Nhµ m¸y thñy ®iÖn sau ®Ëp ▪ Nhµ m¸y thuû ®iÖn sau ®Ëp bª t«ng ▪ Nhµ m¸y thuû ®iÖn trong th©n ®Ëp bª t«ng ▪ Sau ®Ëp ®Êt, ®¸ 3. Nhµ m¸y thuû ®iÖn ®êng dÉn 4. Nhµ m¸y thuû ®iÖn ngÇm vµ nöa ngÇm. 5. Nhµ m¸y thuû ®iÖn thuû triÒu. 6. Nhµ m¸y thuû ®iÖn tÝch n¨ng. 7. Nhµ m¸y thuû ®iÖn c«ng suÊt nhá.
2. §2-1 Ph©n lo¹i nhµ m¸y thuû ®iÖn Lo¹i nhµ m¸y Kh«ng chÞu ChÞu ¸p lùc níc ¸p lùc níc Ngang ®Ëp Sau ®Ëp §êng dÉn Kh«ng KÕt hîp x¶ lò Sau ®Ëp bª t«ng Sau ®Ëp ®Êt, ®¸ Nhµ m¸y hë Nhµ m¸y ngÇm kÕt hîp x¶ lò KÕt hîp trµn x¶ lò Sau ®Ëp bª t«ng KÕt hîp ®êng Trong th©n ®Ëp hÇm x¶ lò trong trô pin ®Ëp trµn Nhµ m¸y T§ C·pun
3. HÌNH PHỐI CẢNH NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN NGANG ĐẬP Cửa lấy nước Nhà máy TĐ Tràn xả lũ Đập dâng
4. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN SAU ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC
5. MẶT CẮT NGANG TỔNG QUÁT NMTĐ ĐƯỜNG DẪN VỚI TBIN TÂM TRỤC ▪ Turbin sử dụng : tâm trục đường kính nhỏ hoặc TB gáo ▪ Cửa van trước buồng xoắn có thể bố trí trong gian máy có nắp đậy hoặc gian riêng, ▪ Mố cố định đường ống và nhà máy có thể kết hợp làm một hoặc tách rời ▪ Trường hợp TTĐ cột nước cao có thể sử dụng ống hút hình nón cụt. Khi đó kênh xả nước không áp thì có thể tiến hành sửa chữa BXCT không cần tháo máy phát điện ▪ MBA thường bố trí hạ lưu hoặc bên hồi nhà máy
6. §2-2. §Æc ®iÓm chung Nhµ m¸y thuû ®iÖn ngang ®Ëp I. Đặc điểm chung ▪ Vị trí nhà máy và công trình bê tông: nằm trong lòng sông ▪ Là một phần của công trình dâng nước và chịu áp lực nứơc thượng lưu thay cho một phần của đập dâng. Kết cấu và kích thước nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu về độ bền, ổn định và khả năng chống thấm tương tự như phần đập dâng nước. ▪ Thành phần của khối dưới nước của tổ máy bao gồm cửa lấy nước, buồng xoắn bê tông và ống hút cong ▪ Công trình lấy nước nối trực tiếp với tuốc bin không có đường ống dẫn nước. ▪ Nhà máy và CLN liền khối. Trên hình chiếu bằng chiều rộng cửa lấy nước bằng chiều rộng khối tổ máy. thông thường từ 2,63,2 D1 ▪ Cột nước sử dụng thấp nên thiết bị sử dụng là turbin hướng trục công suất lớn: Nmax =120200 MW; D1max =11.5m; Q= 650700m3/s. ▪ Vị trí máy biến áp: Trên ống hút ▪ Kích thước khối dưới nước lớn do sử dụng buồng xoắn bê tông và ống hút có kích thước lớn.
7. CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ TỔNG THỂ I. Kiểu bên bờ II. Kiểu bãi sông. III.Kiểu lòng sông IV.Kiểu kết hợp
8. HÌNH PHỐI CẢNH NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN NGANG ĐẬP Cửa lấy nước Nhà máy TĐ Tràn xả lũ Đập dâng
9. MẶT CẮT TỔNG QUÁT KHỐI DƯỚI NƯỚC ▪ Công trình lấy nước nối trực tiếp với tuốc bin ▪ Không có đường ống dẫn nước ▪ Nhà máy và CLN liền khối. Tấm đáy liềnvới tấm đáy nhà máy. ▪ Trụ pin chính của cửa lấy nước, buồng xoắn và ống hút liền nhau trên cùng đường thẳng. Trên hình chiếu bằng chiều rộng cửa lấy nước bằng chiều rộng khối tổ máy ▪ Tường ngực thường kết hợp với tường nhà máy
10. §2-2. Nhµ m¸y thuû ®iÖn ngang ®Ëp II. Ưu nhược điểm: ▪ Ưu điểm: Giảm khối lượng công trình, giảm tổn thất thuỷ lực do không có đường dẫn ▪ Nhược điểm: Tính ổn định và chống thấm kém, bố trí MBA và giao thông vào nhà máy khó khăn III. Điều kiện ứng dụng: ▪ Sử dụng ở cột nước dưới 35m khi kích thước tổ máy dủ đảm bảo điều kiện ổn định chống trượt, ổn định độ bền và chống thấm
11. §2-3 Nhµ m¸y thuû ®iÖn ngang ®Ëp trôc ®øng kh«ng kÕt hîp x¶ lò: ▪ Trong phạm vi nhà máy không có công trình xả lũ. ▪ Phần trên nước của nhà máy có cấu tạo như xưởng máy thông thường. Phụ thuộc vào chiều cao cửa lấy nước có thể sử dụng tường ngực làm tường thượng lưu nhà máy và kết hợp làm dầm cầu trục. ▪ Cửa lấy nước được bố trí lưới chắn rác, các cửa van công tác và van sửa chữa với các thiết bị nâng chuyển thông thường là các loại cầu trục. ▪ Hai tổ máy cạnh nhau được ngăn cách bằng trụ pin chạy suốt từ cửa vào đến cửa ra của ống hút, chiều dày trụ pin thường 1.52.5m. Khi trong trụ pin có bố trí khe lún thì chiểu dày của chúng có thể từ 3,06,0m ▪ Khi chiều rộng ống hút B5 >10 m có thể bố trí thêm trụ pin trung gian dày 1,01,5m • Tấm đáy nhà máy trên nền đất thường rất dày và có cùng cao trình đáy móng, trong tấm đáy có thể bố trí các đường hành lang kiểm tra và tháo nước sửa chữa tổ máy ▪ Trên nền đá tốt chiều dày của nó và cao trình đáy móng có thể thay đổi thay đổi để giảm khối lượng đào móng và khối lượng bê tông. ▪ Phần trên ống hút thuộc khối dưới nước có thể bố trí một số tầng làm các phòmg phụ để bố trí các hệ thống thiết bị phụ của nhà máy. ▪ MBA thường bố trí phía hạ lưu phía trên ống hút, trên các phòng phụ ở cao trình cao hơn mực nước hạ lưu lớn nhấn. Trong trường hợp đặc biệt có thể bố trí trên mái nhà máy.
12. NHÀ MÁY KHÔNG KẾT HỢP XẢ LŨ TRÊN NỀN ĐẤT ▪ Cột nước H=25m. ▪ Turbin cánh quay ▪ Công suất tổ máy: 180MW
13. MẶT CẮT TỔNG QUÁT KHỐI DƯỚI NƯỚC ▪ Công trình lấy nước nối trực tiếp với tuốc bin ▪ Không có đường ống dẫn nước ▪ Nhà máy và CLN liền khối. Tấm đáy liềnvới tấm dấy nhà máy. ▪ Trụ pin chính của cửa lấy nước, buồng xoắn và ống hút liền nhau trên cùng đường thẳng. Trên hình chiếu bằng chiều rộng cửa lấy nước bằng chiều rộng khối tổ máy ▪ Tường ngực thường kết hợp với tường nhà máy
14. NHÀ MÁY KHÔNG KẾT HỢP XẢ LŨ TRÊN NỀN ĐÁ ▪ Cột nước H=29m. ▪ Turbin cánh quay ▪ Công suất tổ máy: 150MW
15. CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU (S. TRƯỜNG GIANG- TRUNG QUỐC) ▪ Nhà máy ngang đập ▪ 2 nhà máy bố trí hai bên bờ ▪ Nhà máy chính 14 máy công suất 1750MW, L=596m ▪ Nhà máy thứ 2 7 máy công suất 965 MW, L=327m ▪ Tràn xả lũ bố trí giữa sông ▪ 3 âu thuyền ▪ Cột nước: Hmax=27m, Htt=18.6m, Hmin=8.3m, công suất lắp máy 2715MW ▪ Chiều dài nhà máy: 596+327m
16. CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU NHÌN TỪ THƯỢNG LƯU
17. CẮT NGANG NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU
18. TURBIN CỦA NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU ▪ Loại turbin: CQ 30 19 máy: ▪ Công suất: 125 MW ▪ Đường kính D1=10.2m ▪ Trọng lượng TB:1900 T/máy 2 máy: ▪ Công suất: 170 MW ▪ Đường kính D1= 11.3m ▪ Trọng lượng TB:2100 T/máy
19. MÁY PHÁT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU ▪ Loại máy phát: kiểu ô giá ổ trục trên nắp turbin ▪ Công suất: 125 MW, 170 MW ▪ Trọng lượng:1300T/máy Ro to -640 T 2 máy: ▪ Công suất: 170 MW
20. GIAN MÁY SỐ 1 THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU ▪ 14 máy tổng công suất 1750MW ▪ Chiều dài: L=596.2m ▪ Chiều rộng: 76.47m, ▪ công suất tổ máy 125MW
21. GIAN MÁY SỐ 2 THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU ▪ 7 máy công suất 965MW ▪ Chiều dài: L=327m ▪ Chiều rộng: 76.47m ▪ 5 máy công suất 125MW+ 2 máy-170 MW
22. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
23. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN CÁT CHÂU BỐ TRÍ MÁY BIẾN ÁP CHÍNH ▪ MBA bố trí trên ống hút ▪ Điện áp tăng thế: 220KV và 500 KV
24. §2-3 Nhµ m¸y thuû ®iÖn trôc ®øng kÕt hîp x¶ lò: ( Trong phạm vi nhà máy có công trình xả lũ.) 1. Nhà máy thuỷ điện trục đứng kết hợp tràn xả lũ ( nhà máy bố trí trong thân đập tràn). a. Đặc điểm cấu tạo: ❖NMTĐ cột nước trung bình (H=2030m) ❖NMTĐ cột nước thấp (H<20m) b. Ưu nhược điểm: ❖Ưu điểm: ▪ Giảm khối lượng bê tông khoảng 20% so với phương án không kết hợp xả lũ, giảm chi phí xây dựng 5-10%. ▪ Có thể tận dụng cột nước phun xiết để tăng công suất phát điện trong mùa lũ đối với các TTĐ trong mùa lũ cột nước nhỏ hơn cột nước tính toán. ❖Nhược điểm: ▪ Kết cấu phức tạp, khó khăn trong thi công cũng như vận hành ▪ Nhiều kết cầu bê tông mỏng phải chụi tải trọng lớn ▪ Khó khăn trong việc làm kín nước. ▪ Phải giảm đường kính turbin và do đó sẽ phải nhiều tổ máy. c. Điều kiện ứng dụng: Khi đập tràn có kích thước đủ lớn đảm bảo bền và ổn định khi bố trí tổ máy bên trong
25. NHÀ MÁY KẾT HỢP TRÀN XẢ LŨ CỘT NƯỚC H=2035M ▪ Cột nước sử dụng: 2035m ▪ Toàn bộ tổ máy cùng cầu trục chính bố trí trong thân đập tràn ▪ Máy phát sử dụng loại kiểu ô, giá đỡ ổ trục trên nắp turbin. ▪ Buồng xoắn trần bằng ▪ MBA bố trí trên trụ pin đập tràn ▪ Cầu trục chung phục vụ cho cửa lấy nước và cửa van tràn xả lũ. ▪ Gian lắp máy bố trí phía bờ trong phạm vi đập không tràn và liên hệ với bên ngoài qua nắp đậy trên đỉnh gian lắp máy hoặc đường hầm.
26. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN PAVLOPSKAIA ( NGA) ▪ Cột nước sử dụng: 35m ▪ Toàn bộ tổ máy cùng cầu trục bố trí trong thân đập tràn ▪ Máy phát sử dụng loại kiểu ô, giá đỡ ổ trục trên nắp turbin. ▪ MBA bố trí trên trụ pin đập tràn ▪ Cầu trục chung phục vụ cho cửa lấy nước và cửa van tràn xả lũ. ▪ Dầm cầu trục hạ lưu bố trí trên trụ pin tràn
27. NHÀ MÁY TRONG THÂN ĐẬP TRÀN CỘT NƯỚC THẤP ▪ Cột nước sử dụng: <20m ▪ Tổ máy bố trí trong thân đập tràn, ▪ Chiều cao gian máy thấp, có nắp đậy từ mặt tràn, trong gian máy không bố trí cầu trục chính, có thể bố trí cầu trục phụ phục vụ tại chỗ. ▪ Cầu trục chung bố trí trên trụ pin phục vụ cho cửa lấy nước và cửa van tràn xả lũ và sửa chữa tổ máy. ▪ Gian lắp ráp sửa chữa bố trí độc lập trên diện tích bên ngoài ở cao trình đỉnh đập. ▪ MBA bố trí trên trụ pin đập tràn ▪ Nhược điểm: Phức tạp kết cấu và vận hành, nhất là làm kín nắp đậy
28. §2-3 Nhµ m¸y thuû ®iÖn trôc ®øng kÕt hîp x¶ lò: 2. Nhà máy thuỷ điện trục đứng kết hợp với đường hầm xả lũ a. Đặc điểm cấu tạo: ❖ Đường hầm xả lũ bố trí vào khoảng giữa buồng xoắn và máy phát ❖ Đường hầm xả lũ bố trí dưới buồng xoắn b. Ưu nhược điểm: ❖ Ưu điểm: ▪ Nhà máy có thể bố trí như TTĐ không kết hợp do đó giảm khó khăn trong vận hành. ▪ Giảm khối lượng bê tông ▪ Có thể tận dụng cột nước phun xiết. ❖ Nhược điểm: ▪ Kết cấu phức tạp, khó khăn trong thi công và vận hành ▪ Khi cửa vào đường hầm nằm dưới cửa lấy nước turbin sẽ kéo theo rác bẩn vào cửa lấy nước turbin c. Điều kiện ứng dụng: Khi cột nước thấp kích thước thân tràn không bố trí được tổ máy TĐ trong đó
29. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN KẾT HỢP VỚI ĐƯỜNG HẦM XẢ LŨ KHÔNG ÁP BỐ TRÍ GIỮA BUỒNG XOẮN VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN ▪ Đường hầm xả lũ không áp bố trí giữa buồng xoắn và máy phát điện. Van công tác bố trí tại cửa vào ▪ Cửa lấy nước turbin nằm dưới cửa vào đường hầm xả lũ và có chung khe van sửa chữa. ▪ Máy phát điện kiểu treo đặt nổi trên sàn nhà máy. ▪ Trục tổ máy phải kéo dài. ▪ Kết cấu phần trên nước tương tự với nhà máy không kết hợp xả lũ. ▪ ứng dụng: Cột nước thấp và mực nước thượng lưu ít thay đổi.
30. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN KẾT HỢP VỚI ĐƯỜNG HẦM XẢ LŨ CÓ ÁP BỐ TRÍ GIỮA BUỒNG XOẮN VÀ MÁY PHÁT ĐIỆN ▪ Đường hầm xả lũ không áp bố trí giữa buồng xoắn và máy phát điện có cửa van công tác nằm ở cửa ra. ▪ Cửa lấy nước turbin nằm dưới cửa vào đường hầm xả lũ và có chung khe van sửa chữa. ▪ Máy phát điện kiểu treo đặt nổi trên sàn nhà máy. ▪ Buồng xoắn thường là loại trần bằng. ▪ Kết cấu phần trên nước tương tự với nhà máy không kết hợp xả lũ. ▪ Nhược điểm: Cửa lấy nước bố trí sâu gây khó khăn trong vận hành. ▪ ứng dụng: cho mọi cột nước, đặc biệt khi mực nước thượng lưu thay đổi nhiều
31. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN KẾT HỢP VỚI ĐƯỜNG HẦM XẢ LŨ CÓ ÁP BỐ TRÍ DƯỚI BUỒNG XOẮN ▪ Đường hầm xả lũ có áp bố trí phía dưới buồng xoắn. Trên mặt bằng đường hầm bao quanh phần hình chóp của ống hút ▪ Cửa vào đường hầm xả nước nằm phía dưới cửa lấy nước turbin. ▪ Chiều cao ống hút được kéo dài. ▪ Buồng xoắn tiết diện đối xứng hoặc phát triển về phía trên. ▪ Kết cấu phần trên nước tương tự với nhà máy không kết hợp xả lũ. ▪ ứng dụng: cho mọi cột nước, đặc biệt khi mực nước thượng lưu thay đổi nhiều
32. NHÀ MÁY THUỶ VOLGA ( NGA) (ĐƯỜNG HẦM XẢ LŨ CÓ ÁP BỐ TRÍ DƯỚI BUỒNG XOẮN) ▪ Đường hầm xả lũ có áp bố trí phía dưới buồng xoắn. ▪ Cửa vào đường hầm xả nước nằm phía dưới cửa lấy nước turbin và có chung van sửa chữa. ▪ Chiều cao ống hút được kéo dài. ▪ Kết cấu phần trên nước tương tự với nhà máy không kết hợp. ▪ Phía trên ống hút bố trí MBA, trạm phân phối điện và đường ô tô, đường sắt Đường hầm xả lũ
33. §2-3 Nhµ m¸y thuû ®iÖn trôc ®øng kÕt hîp x¶ lò: 3. Nhà máy thuỷ điện trục đứng trong trụ pin tràn xả lũ a. Đặc điểm cấu tạo: ▪ Tổ máy bố trí trong trụ pin ▪ Không có gian máy chung, mỗi tổ máy là một gian độc lập ▪ Chiều dày trụ pin lớn ▪ Cầu trục chân dê phục vụ chung b. Ưu nhược điểm: ❖ Ưu điểm: ▪ Giảm tổn thất thuỷ lực khi dòng chảy vào turbin ▪ Có thể xả cát và rác bẩn qua tràn. ▪ Có thể tận dụng cột nước phun xiết. ❖ Nhược điểm: ▪ Kết cấu phức tạp, khó khăn trong thi công và vận hành ▪ Không có gian máy chung nên không tiện lợi trong vận hành. ▪ Các tổ máy xa nhau, cần giảm kích thước turbin c. Điều kiện ứng dụng: ▪ Cột nước sử dụng dưới 15-17m. ▪ Công suất nhỏ hơn 20MW.
34. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN TRONG TRỤ PIN ▪ Tổ máy bố trí trong trụ pin ▪ Không có gian máy chung, mỗi tổ máy là một gian độc lập ▪ Chiều dày trụ pin lớn ▪ Cầu trục chân dê phục vụ chung
35. §2-3 Nhµ m¸y thuû ®iÖn trôc ®øng kÕt hîp x¶ lò: 4. Nhà máy thuỷ điện với turbin trục ngang ( Chảy thẳng) a. Đặc điểm cấu tạo: ▪ Sử dụng tổ máy capxun, BXCT là turbin cánh quay ▪ Không có buồng xoắn ▪ ống hút trục thẳng nằm ngang ▪ Nhà máy thường kết hợp dạng tràn xả lũ b. Ưu nhược điểm: ❖ Ưu điểm: ▪ Kích thước tổ máy nhỏ. Nếu cùng đường kính thì cống suất tăng 20-30% . ▪ Hiệu suất tămg 2-4%., Đường đặc tính hiệu suất thoải, vùng hiệu suất cao rộng hơn ▪ Giảm khối lượng bê tông ▪ Có thể tận dụng cột nước phun xiết. ❖ Nhược điểm: ▪ Kết cấu phức tạp, khó khăn trong thi công và vận hành nhất là máy phát điên c. Điều kiện ứng dụng: Khi cột nước thấp H dưới 20-25m.
36. TURBIN CAPXUN
37. TURBIN CAPXUN
38. CẮT DỌC TỔ MÁY VỚI TURBIN CAPXUN
39. CẮT NGANG NHÀ MÁY TĐ VỚI TURBIN CAPXUN ▪ Nhà máy trong thân tràn. ▪ Lắp ráp và sửa chữa nhờ cầu trục bố trí trong ▪ Capxun tường bố trí về thượng lưu gian máy trong đập tràn hoặc cầu trục chân ▪ Vào gian máy thông qua một trụ pin của dê trên trụ pin qua nắp đậy trên mặt tràn tràn ▪ Tháo dỡ MF và Tbin qua hai lỗ riêng ▪ ống hút trục thẳng và không có buồng xoắn
40. NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN TREREPOVET ( LB.NGA)
41. NHÀ MÁY TĐ VỚI CAPXUN BỐ TRÍ VỀ THƯỢNG LƯU ▪ ứng dụng đối với tràn có chiều cao nhỏ ▪ Tháo dỡ máy phát bằng cầu trục chan dê trên trụ pin ▪ Phải có van thượng lưu để bơm nước khi lắp ráp, sửa chữa
42. SO SÁNH KÍCH THƯỚC TỔ MÁY TRỤC NGANG VÀ TRỤC ĐỨNG ▪ N=20MW, H=8m ▪ Turbin trục đứng: D1=8.0m. ▪ Turbin trục ngang D1=7.0m. ▪ Cao trình đáy móng cao hơn 1.3m ▪ Đường kính capxun (1.1-1.2)D1 ▪ Khoảng cách gữa các tổ máy giảm 30-40%
43. NHÀ MÁY TĐ TRỤ PIN VỚI TURBIN CHẢY THẲNG