LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Điện vừa là nhu cầu vừa là nền tảng cơ bản của một quốc gia. Đất nước ta đang trong quá
trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước. Chính vì thế việc phát triển ngành điện cần
phải đi trước một bước vì nó là cơ sở cho sự phát triển của các ngành công nghiệp khác trong
xã hội cũng như đáp ứng nhu cầu sử dụng điện ngày càng cao của toàn xã hội.
Với khoa học công nghệ phát triển như ngày nay đã và đang có rất nhiều nguồn năng lượng
khác nhau để chuyển hóa thành điện năng phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt cũng như sản xuất
của con người. Hiện nay điện năng nước ta chủ yếu được sản xuất ở các nhà máy thủy điện
và nhiệt điện trên cả nước và đang hướng nghiên cứu xây dựng điện hạt nhân, điện gió…..
Tuy nhiên với đặc điểm khí hậu đặc trưng nước ta ở vùng nhiệt đới, mưa nhiều thường từ
1500-2000 mm/năm. Có những vùng như Hà Giang, dọc Hoàng Liên Sơn, Tây Côn Lĩnh,
Tây Nguyên lượng mưa đến 4000-5000 mm/năm nên nguồn nước rất phong phú. Do vậy
Nhà máy thủy điện vẫn đóng vai trò là nguồn điện năng chiến lược trong hệ thống điện Quốc
gia.
Nước ta là một trong những nước có tiềm năng lớn về thủy năng. Trữ năng lý thuyết
khoảng 300 tỷ KWh. Trữ năng thực tế khoảng từ 90÷100 tỷ KWh. Trong đó miền bắc 51 tỷ
KWh, miền trung 19 Tỷ KWh, miền nam 10,5 Tỷ KWh
Những nhà máy thủy điện lớn gồm: Hòa Bình công suất - 2000MW, Sơn La - 3600 MW, Trị
An - 400MW, Đa Nhim - 100MW, Yaly - 690MW, Thác Mơ - 150MW, …
Song song với các nhà máy điện lớn và quan trọng như thủy điện Hòa Bình, Thủy điện Sơn
La, Nhiệt điện Phú Mỹ… Để góp phần nâng cao công suất của hệ thống điện quốc giá không
thể thiếu sự đóng góp của các nhà máy thủy & nhiệt điện nhỏ và vừa. Với đặc điểm địa hình
có nhiều sông ngòi ngắn và dốc theo suốt dọc chiều dài đất nước tạo điều kiện phù hợp cho
các thủy điện vừa và nhỏ phát triển. Ý thức được điều này nên em đã chọn nghiên cứu tìm
hiểu đề tài : “ Nghiên cứu quản lí vận hành và đánh giá hệ thống điện dùng nhà máy
thủy điện Nậm Khóa 3 ”.

2. Giới thiệu tổng quan nhà máy
Nhà máy Thủy điện Nậm Khóa 3 được khởi công xây dựng vào tháng 3/2008. Do công ty
Cổ Phần Linh Linh làm chủ đầu tư xây dựng với nhà thầu Trung Quốc, nằm trên địa bàn xã


4.3 Phương pháp nghiên cứu
4.3.1 Nghiên cứu lý thuyết
Áp dụng các kiến thức đã học, các công thức tính toán, các nguyên lý để nghiên cứu vận
hành và tìm hiểu hệ thống điện tự dùng nhà máy thủy điện.

4.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm
Thu thập số liệu, quá trình công nghệ, tính toán, xử lý số liệu.

4.3.3 Nội dung nghiên cứu
- Công nghệ sản xuất điện, mô hình quản lý vận hành nhà máy thủy điện Nậm Khóa 3;
- Nghiên cứu công nghệ sản xuất điện năng, mô hình quản lý vận hành nhà máy thủy điện
Nậm Khóa 3;
- Thu thập số liệu sản xuất, tiêu dùng điện năng trong nhà máy thủy điện Nậm Khóa 3;
- Chế độ vận hành và phát điện lên lưới nhà máy thủy điện Nậm Khóa 3;
- Tìm hiểu hệ thống điện tự dùng nhà máy thủy điện Nậm Khóa 3.

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NHÀ THỦY ĐIỆN NẬM KHÓA 3


1.1 GIỚI THIỆU VỀ ĐIỆN NĂNG
Sản xuất điện năng là giai đoạn đầu tiên trong quá trình cung cấp điện năng đến người tiêu
dùng, các giai đoạn tiếp theo là truyền tải và phân phối điện năng. Thực chất của sản xuất
điện năng là sự biến đổi các dạng năng lượng khác sang năng lượng điện hay điện năng,
dòng điện xuất hiện sau khi lưới điện được nối với mạng tiêu thụ.
Điện năng được sản xuất theo nhiều cách khác nhau và tùy theo loại năng lượng mà người
ta chia ra các loại nhà máy điện sau:
- Nhà máy nhiệt điện;
- Nhà máy thủy điện;
- Nhà máy điện nguyên tử;

H1.1: Hình ảnh nhà máy thủy điện kiểu ngang đập
Đặc điểm:
+ Chịu trực tiếp áp lực nước thượng lưu đồng thời lấy nước trực tiếp vào tuabin;
+ Cột nước nhỏ H ≤ 30 ÷ 40 m;
+ Dùng tuabin cánh quay trục đứng đường kính 10 ÷ 10,5 m;
+ Cửa lấy nước đặt ngay trước buồng tuabin, có bố trí rảnh thả lưới chắn rác, rãnh van sửa
chữa, rảnh van công tác;
+ Công trình xả lũ được bố trí trong nhà máy.
- Nhà máy thủy điện sau đập:

H1.2: Hình ảnh nhà máy thủy điện kiểu sau đập
Đặc điểm:
+ Dùng cho các trạm có đập khô và đập tràn với cột nước trung bình và cao;
+ Phần trên có thể dùng kết cấu khác hoặc giống như trong nhà máy ngang đập;
+ Ống xả không dài thường không đủ chiều rộng để dắt MBA;
+ MBA đặt ở khoảng trống giữa đập và nhà máy;
+ Cột điện cao thế có thể đặt trên thân đập bê tông;
+ Chiều cao cột nước 30 ÷ 45m ≤ H ≤ 250 ÷ 300m;
+ Sử dụng tuabin tâm trục, tuabin cánh quay cột nước cao hoặc tuabin hướng chéo.
- Nhà máy thủy điện kiểu đường dẫn:


H1.3a: Sơ đồ nguyên lý
H1.3b: hình ảnh nhà máy
H1.3: Hình ảnh nhà máy thủy điện kiểu kênh dẫn
Đặc điểm:
+ Cơ bản giống thủy điện sau đập;
+ Tuy nhiên phần dưới nước của nhà máy giảm nhỏ, nhất là khi lắp tuabin gáo. ở những
trạm đường dẫn cột nước cao, sử dụng tuabin tâm trục, nước sau khi ra khỏi ống xả được
chảy về kênh xả hạ lưu.

3

Trạm thủy điện cấp III

5000 < Nlm < 50000 kW

4
5

Trạm thủy điện cấp IV
Trạm thủy điện cấp V

200< Nlm < 5000 kW
với Nlm < 200 kW

Trong đó:
Nlm : công suất lắp máy
(phân theo TCVN 285_ 2002).


c, Phân loại theo cột nước của trạm thủy điện:
Bảng phân loại theo cột nước của trạm thủy điện
st
Cột nước trạm thủy điện
Chiều cao ( Hmax)
1
2
3

Trạm thủy điện cột nước thấp

- Khói thải làm ô nhiễm môi trường;
- Khởi động chậm từ 6 ÷ 8 giờ để đạt công suất tối đa, điều chỉnh công suất khó, khi giảm
đột ngột công suất phải thải hơi nước ra ngoài vừa mất năng lượng vừa mất nước…
- Không linh hoạt trong chế độ vận hành. Khi cần thiết nâng công suất vào giờ cao điểm phải
mất hàng giờ trong khi thủy điện chỉ mất khoảng 7 - 10 s. Do đó nhiệt điện thường chủ yếu
chạy đáy hoặc bán đỉnh;
- Hiệu suất thấp : η = 30 ÷ 40 % ( NĐN); η = 60 ÷ 70 % (NĐR).
2, Phân loại:
a, Theo dạng năng lượng tạo thành có thể phân loại thành nhà máy nhiệt điện tuabin hơi với
sự ngưng tụ hơi ra khỏi tuabin để sản xuất điện, đó là nhà máy nhiệt điện ngưng hơi thuần


túy. Nhà máy nhiệt điện vừa sản xuất điện năng vừa sản xuất ra nhiệt để phục vụ các nhu cầu
khác gọi là nhà máy nhiệt điện đồng phát.
b, Theo dạng nhiên liệu sơ cấp sẽ phân thành: nhà máy nhiệt điện dùng nhiên liệu hóa thạch
và nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hạt nhân đó là nhà máy điện nguyên tử.
c, Theo dạng thiết bị điện để làm quay máy phát người ta phân thành: nhà máy nhiệt điện
tuabin hơi, tuabin khí hoặc kết hợp cả tuabin hơi cả khí gọi là nhà máy nhiệt điện tuabin khí
hỗn hợp.


1.2 NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN NẬM KHÓA 3


1.2.1 Các thiết bị chính trong NMTĐ Nậm Khóa 3
1.2.1.1 Hồ chứa

H1.5: Hình ảnh hồ chứa của nhà máy TĐNK3
- Mực nước gia cường:
914.49 m;

- Chiều dài đỉnh đập là: 32.0m;
- Mặt cắt đập được có hệ số mái dốc với mái dốc thượng lưu m=0 mái dốc hạ lưu m=0,75.
Chiều rộng đỉnh đập:
Đoạn đập dâng bên phải được thiết kế chiều rộng đỉnh 5m, có nhiệm vụ chính phục vụ vận
chuyển, lắp đặt thiết bị của cửa nhận nước, đỉnh đập được thiết kế với kết cấu bê tông M200,
phía thượng và hạ lưu có lề đi bộ rộng 1m. Đoạn đập dâng bên bờ trái được thiết kế có chiều
rộng 2,5m làm nhiệm vụ đi lại, kiểm tra đập sự làm việc của đập trong quá trình vận hành.
Kết cấu bề mặt thượng và hạ lưu đập dâng:
Mặt thượng lưu đập thẳng đứng bố trí lớp bê tông M200 B6 tại đỉnh đập rộng 1.0m tại cao
trình sâu nhất rộng 2.0m đóng vai trò chống thấm, tấm đáy sử dụng bê tông M200 B6 thân
đập sử dụng bê tông đá hộc M150.

2, Mặt cắt đập tràn


H1.8: Hình ảnh mặt cắt đập tràn của nhà máy TĐNK3
Đập tràn tự do được bố trí giữa lòng sông, đáy móng được đặt trên nền đá thuộc đới IIA
cứng chắc. Mặt cắt cơ bản của đập tràn được thiết kế có dạng mặt cắt Ophixerop mục đích là
không tạo ra chân không giữa đập và dòng nước.
Nhiệm vụ chính của đập tràn xả lưu lượng lũ kiểm tra Q0.2% = 765.0 m3/s và lưu lượng lũ
thiết kế Q1% = 592.0m3/s. Mực nước thượng lưu tương ứng lũ kiểm tra MNKT = 914.91 m,
mực nước thượng lưu tương ứng lũ thiết kế MNTK = 914.20m.
a, Các thông số cơ bản:
- Hình thức tràn: Đập tràn không có cửa van;
- Số khoang tràn: 1 khoang;
- Chiều rộng tràn: 35m;
- Cao độ ngưỡng: 910.0 m;
- Chiều cao lớn nhất của đập tràn: 28.5m;
- Hình thức nối tiếp và tiêu năng: Nối tiếp phun xa, tiêu năng bằng hố xói;
- Mũi phun bán kính 8.0m, cao độ đỉnh mũi phun 892.0m, góc phun 250.

hiện trên bề mặt bê tông phản áp hoặc từ các hành lang thoát nước trong thân đập.
Bảng quan hệ mực nước và lưu lượng qua xả tràn:
STT

Qtràn
(m3/s)

Zhồ (m)

STT

Qtràn
(m3/s)

Zhồ (m)

STT

Qtràn
(m3/s)

Zhồ
(m)

1

0.00

910.00


3

24.46

910.60

15

135.22

911.73

27

379.24

913.22

4

39.99

910.81

16

141.31

911.77


18

153.19

911.86

30

531.27

913.94

7

82.43

911.28

19

165.19

911.95

31

602.64

914.25


33

751.27

914.85

10

99.16

911.43

22

231.54

912.39

34

765.00

914.91

11

106.42

911.49


1
Van chính
- Kiểu van: YXH10-135-50;
- Đường kính van đĩa: 1,3m;
- Lưu lượng nước rò rỉ qua van công tác (khi van đóng kín);
- Thời gian đóng van lớn nhất: 60s;
- Thời gian mở van lớn nhất: 120s;
- Cột nước làm việc lớn nhất của van: 45m;
- Lưu lượng lớn nhất qua van: 6.3 m3 /s;
- Trọng lượng: 3,8 tấn.
2

Động cơ van
cân bằng

- Loại: 150D 341X- 10;
- Điện áp: 380V;
- Tần số: 50Hz;
- Công suất: 0.12kW;
- Dòng điện định mức: 0.39A;
- Cosφ: 0.8.


3

Bơm dầu
- Loại: YXH10-135-20;
điều khiển van đĩa - Áp lực: 20MPa;
- Công suất: 15lít /phút;
- Thể tích thùng dầu: 185 lít.

Các kích thước bể điều áp
Mặt cắt ngang
Chiều rộng đáy
Chiều rộng đỉnh
Chiều dài
Chiều dài máng tràn

Thông số
hình thang
3m
4.7m
10m
10m


6
7
8
9

Cao trình mực nước thấp nhất trong BĐA
Cao trình mực nước cao nhất trong BĐA
Cao độ đáy bể điều áp
Cao độ đỉnh bể điều áp

897.54m (hồ ở MNC)
911.23m (hồ ở MNKT)
893.0m
911.50m



Thông số

01
1300-1200 mm
750 mm
10-20 mm
894.20m
518.00 m


7
8
9
10

Lưu lượng tối đa qua đường ống
Cột nước tĩnh
Cột nước tính toán
Cột nước thử nghiệm

1.2.1.5 Tuabin

H1.12: Hình ảnh mô tả tuabin của nhà máy TĐNK3
Tuabin sử dụng trong nhà máy là tuabin cánh gáo

6.09 m3/s
392.00 m
443.86 m
551.8m

Thấp nhất
Hmin
354,40
Tính toán
Htt
356,50
+ Hiệu suất tua bin
90,75
ηT
+ Lưu lượng qua tua bin
QT
2,95
+ Chiều cao hút yêu cầu
HS
+ 2,31

Đơn vị
tổ
MW
MW
m
m
vòng/phút
vòng/phút

m
%
m3/s
m


6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

Đặc tính
Loại: SF9000-10/2600
Công suất định mức
Điện áp định mức
Dòng điện định mức stator
Tần số định mức
Số pha
Hệ số công suất định mức
Tổ đấu dây
Cấp cách điện
Điện áp kích từ định mức
Dòng điện kích từ định mức
Tốc độ định mức
Tốc độ lồng tốc tối đa
Tốc độ lồng tốc lớn nhất cho phép

Bảng Các thông số của máy biến áp chính
st
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Đặc tính kỹ thuật
hãng sản xuất
Kiểu
Chủng loại
Số hiệu
Lắp đặt
Số lượng
Công suất định mức
Trọng lượng dầu
Trọng lượng thân máy
Trọng lượng toàn bộ
Dầu máy biến áp thuộc chủng loại
Điện áp định mức

13

Ngoài trời
02 máy
12500KVA
6460 kg
11725 kg
24765 kg
DB-25
+ cuộn cao: 110 kv
+ Cuộn trung: 6,3 KV
+ Cuộn cao: 62,8 A
+Cuộn trung: 1145,6 A
6,3/115 ± 2x2,5%KV
0,38%
11%
12,4 KW
59,55 KW
YNd11
Không tải
Bằng quạt gió và dầu tuần hoàn
cưỡng bức
Trực tiếp nối đất


23

Quạt làm mát

+ Số lượng: 02
+ Công suất: 0,55 KW
+ Điện áp: 380 V

66,06

Bảng các bộ phận chính
st
1

Bộ phận chính MBA
Gông từ

2
3
4
5

Cuộn dây cao áp, hạ áp
Vỏ máy
Rơ le hơi
Đồng hồ đo mức dầu thùng dầu phụ
máy biến áp
Đồng hồ đo mức dầu thùng dầu phụ
Đồng hồ đo nhiệt độ dầu của MBA

21
22
23
24

Đồng hồ đo nhiệt độ cuộn dây của
MBA
Van an toàn của MBA làm việc ở áp

Đầu nối cáp cao áp
Đầu nối cáp trung áp
Hệ thống quạt làm mát

34

Sứ cao áp

35

Sứ trung áp

6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

st
20

25
26


chữa các thiết bị điện cơ như: tuabin, máy phát, van cầu...

H1.16: Hình ảnh cầu trục trong nhà máy TĐNK3
Cầu trục nhà máy bao gồm:
1, Thiết bị nâng hạ
Bảng thông số thiết bị nâng hạ
STT Thông số
Móc chính
Móc phụ
1
Lực nâng
40 tấn
10 tấn
2
Cấp làm việc
M5
M5
3
Chiều cao lớn nhất
20m
22m
4
Tốc độ nâng
2,66 m/phút
6,23 m/phút
2, Động cơ
Bảng thông số động cơ nâng hạ
STT Thông số
Móc chính
Móc phụ

89dB(A)
85dB(A)
o
9
Nhiệt độ
40 C
40oC


10
11
12

Cấp cách điện
Loại
Công suất

F
YZR225M-8
26KW

F
YZR180L-8
13KW

3, Hộp giảm tốc
STT
1
2
3

3,1Kg
Lực đẩy
900N
450N
Lực ép
1600Nm
630Nm
Đường kính bánh đà
400mm
300mm
Cấp cách điện
E
E

3, Dây cáp
STT
1
2
3

Bảng thông số dây cáp trong cầu trục nhà máy
Thông số
Móc chính
Móc phụ
Số sợi
6 sợi
6 sợi
Chiều dài cáp
194m
153m


H1.20: Sơ đồ bố trí ray
- Xe nâng di chuyển trên 2 hàng ray cách nhau 2,2m; chiều dài của đường ray 292m;
- Hệ thống ray bao gồm các thanh ray P43, chiều dài của một ray là 12,5m.;
- Ray được đặt trên nền bê tông và được giữ cố định nhờ các bu lông kẹp M22;
- Bu lông kẹp ray được định vị vào nền bê tông bằng bản mã;
- Các đoạn ray được nối với nhau bằng các tấm kẹp vào bu lông M20 theo tiêu chuẩn của
nghành đường sắt;
- Chênh lệch độ cao ray không quá 10mm;
- Xe nâng được dẫn động bằng 2 bộ tời kéo độc lập (có thông số giống nhau) đặt hai bên đối
diện nhau.
b, Đặc tính kỹ thuật của một bộ tời:
- Đường kính tang 1200mm;
- Động cơ YVP315M-8, 75kW, n = 735v/p;
- Hộp giảm tốc ZQ1000, i = 48.57;
- Vận tốc quay trục tang 15,13v/p;
- Động cơ phanh 330W;


- Động cơ kéo chính là loại có thể thay đổi tốc độ theo tần số trong khi vẫn đảm bảo các
thông số cần thiết về mô men hoặc công suất ứng với các dải tần khác nhau. Để điều khiển
động cơ này người ta dùng biến tần;
-Các bộ phận của cụm tời được lắp đặt trên giá đỡ tang, giá đỡ này được giữ cố định bởi các
bu lông móng;
-Tang cuốn cáp là loại tang trơn, đường kính 1100mm, chiều dài. Tang được dẫn động nhờ
động cơ điện thông qua khớp nối động cơ và hộp giảm tốc;
-Cơ cấu phanh là cơ cấu thường đóng;
-Khớp nối tang là khớp nối kiểu bánh răng.
c, Cáp lực:
Cáp thép sử dụng là loại cáp LK-P6×37, đường kính 22mm, chiều dài liên tục không nối