Bố Trí Và Và Kết Cấu Phần Trên Nhà Máy Thuỷ Điện

Hình 16-15. Cẩu và vận chuyển BXCT turbine trong nhà máy.

XVI. 3. 3. Máy biến áp

Việc truyền tải điện năng đi xa được tiến hành với điện áp cao nhằm giảm tổn thất trên dây tải và giảm tiết diện dây tải, khoảng cách tải càng xa và công suất tải càng lớn thì điện áp càng phải cao. Ví dụ để tải 500 MW đi xa 100 - 200 km cần phải có điện áp 220 kV. Khi nâng áp để tải điện đi xa thì cuối đường dây lại phải hạ áp xuống 3 đến 6 kV, và thường nhất là 380 V để cấp cho các hộ sử dụng điện. Do vậy máy biến áp phải làm nhiệm vụ nâng và giảm điện áp. Máy biến áp hiện đại thường có hiệu suất cao (đến 99% và hơn), tuy nhiên tổn hao chung cho các trạm biến áp vào khoảng 4 - 6% điện năng hàng năm của các trạm điện sản ra.

Máy biến áp có thể phân loại theo số cuộn dây: Máy biến áp hai dây cuốn (dùng nâng điện áp lên một cấp) và máy biến áp ba dây cuốn (dùng nâng điện áp lên hai cấp điện áp trung áp và cao áp cho hai hệ thống khác nhau). Hoặc phân loại theo số pha: máy biến áp ba pha và máy biến áp một pha. Cùng với máy biến áp ba dây cuốn, trong TTĐ còn có thể sử dụng máy biễn áp tự ngẫu, điểm khác cơ bản của nó là trong nó không chỉ có quan hệ về điện từ mà còn có quan hệ về điện giữa các cuộn dây trung áp và cao.áp. Loại này có nhiều ưu điểm trong vận hành và cho phép giảm điện áp ngắn mạch có thể xảy ra giữa cuộn thấp áp và một pha nào đó trong cuộn cao áp.

Cấu tạo của máy biến áp: để nâng cao mức cách điện và cải thiện khả năng làm nguội, lõi thép từ và các cuộn dây máy biến áp được đặt ngập trong thùng dầu máy biến áp 1 (hình 16-16). Bên trên thùng dầu còn bố trí thùng giản dầu 5 (có thể tích 8-10% thể tích thùng dầu 1) thông với thùng 1 qua ống dẫn, để giản dầu khi nhiệt độ dầu tăng khỏi nổ. Van 8 có tác dụng phụt dầu sự cố do nhiệt độ làm giản thể tích dầu quá mức. Các đầu dây từ phòng phân phối máy phát dẫn đến sứ cách điện hạ áp 9 và dây ra điện áp cao qua sứ cao áp 3nối với dây tải về trạm phân phối cao áp. Để giảm nhiệt độ dầu trong

Hình 16-16. Các bộ phận và kích thước chính của máy biến áp ba pha.

a) Các bộ phận máy biến áp; b) Dồ thị xác định kích thước và trọng lượng MBA. Chú ý: - đường nét đứt là trọng lượng phần tháo ra rời của máy.

- K, M là khoảng cách giữa các bánh lăn.

thùng 1 xung quanh thùng có lắp các đường ống tản nhiệt 4 và tăng cường hạ nhiệt bằng các quạt gió 6. Bên dưới thùng 1 có hệ thống bánh xe lăn 2 để vận chuyển máy biến áp trên ray đi sửa chữa, khoảng cách giữa các bánh xe lăn có thể là 2000, 2500, 3000 mm. Để đổi hướng của bánh xe ta dùng kích nâng thùng 1 lên và quay bánh theo hướng mới.

Khả năng vượt tải tạm thời của máy biến áp trong vài giờ có thể đạt 30 - 40%, còn vượt tải lâu dài có thể từ 5 - 10%. Lượng dầu sơ bộ tính cho cứ 1 kVA là 1 kg.

Để chọn máy biến áp dựa vào yêu cầu: công suất tải S (kVA), điện áp nâng UBlB

nối với lưới điện và điện áp thấp nối với máy phát UMB F.B

XVI. 3. 4. Bố trí thiết bị phụ trong nhà máy TĐ

Yêu cầu bố trí các thiết bị này là bảo đảm vận hành an toàn, tiện lợi và kinh tế. Cần chọn sơ đồ làm việc chắc chắn và đơn giản, thao tác thuận tiện, các phòng có liên quan cần đặt gần nhau để rút ngắn đường dây cáp điện, diện tích các phòng vừa phải, không lãng phí. Đối với nhà máy nhỏ, có thể bố trí các phòng trong gian máy, còn nhà máy lớn có thể phải bố trí riêng biệt mới bảo đảm đủ diện tích yêu cầu.

1. Các thiết bị thuộc nhóm các phòng thao tác

Đây là nhóm các thiết bị điện và các bộ phận phục vụ việc vận hành nhà máy:

P P

a - Phòng điều hiển trung tâm là đầu não chỉ huy của toàn trạm. Trong phòng này bố trí các bảng điều khiển, các tủ tín hiệu đo lường và rơle bảo vệ. Diện tích phòng vào khoảng 80 - 200m2 với chièu cao 4 - 6 m, không có cột. Phòng điều khiển TT cần bảo đảm sáng sủa, thuận tiện liên lạc với các bộ phận của trạm thông qua các cáp nhị thứ từ các nơi dẫn về. Vị trí của phòng này thường đặt cùng cao trình với sàn máy phát để rút ngắn đường cáp nhị thứ. Do trong phòng đặt các thiết bị đo lường, tín hiệu chính xác nên cần bố trí ở nơi yên tĩnh, tránh rung động và khách vãn lai. Để sớm đưa tổ máy đầu vào vận hành cần đặt phòng điều khiển ở đầu nhà máy hoặc gần tổ máy đầu tiên.

Bên dưới phòng điều khiển trung tâm là phòng cáp nhị thứ tập trung cáp từ các nơi về và phân phối đến các tủ, bản của nó, gọi là phòng dưới của phòng điều khiển TT; phòng dưới phải cao từ 2 - 2,5 m để có thể vào ra thay, sửa và kiểm tra cáp.

b - Nhóm phòng điện một chiều : có nhiệm vụ cung cấp dòng một chiều cho các thiết bị đo lường, tín hiệu, điều khiển và thắp sáng khi sự cố nhà máy. Cụm phòng này gồm các phòng ắc quy, axit và phòng máy nạp điện cho ắc quy. Do khí độc từ ắc quy và axit nên chúng phải đặt tách biệt với các phòng khác và có các cửa thông gió riêng, không dùng chung cửa và hệ thống thông gió với phòng khác. Máy nạp nên đặt cạnh phòng ắc quy axit, nếu máy nạp có trọng lượng không lớn hay dùng chỉnh lưu thuỷ ngân thì có thể đặt ở tầng trên gần phòng điều khiển TT, tiện theo dõi nạp điện. Diện tích

2 2 2

phòng ắc quy cần 30 - 60 mP ,P phòng axit 10 - 15 mP ,P phòng nạp điện 20 - 40 mP P.

c - Phòng phân phối cấp điện áp máy phát : Phòng này đặt các thiết bị đóng, ngắt (máy cắt, dao cách ly, cầu chì ...) để phân phối điện từ thanh cái máy phát đi đến trạm máy biến áp, máy biến áp tự dùng và đường dây tải khác. Để rút ngắn chiều dài thanh cái từ máy phát đến máy biến áp nên đặt phòng này giữa hai máy và gần sát máy phát, ở tầng xây ghé với gian máy phát cùng cao trình sàn máy phát, hoặc ở tầng turbine sát máy phát. Phòng phân phối cần cao ráo, bảo đảm an toàn đi lại, rộng chừng 6 - 8m, dài theo gian máy.

d - Phòng điện tự dùng: Phòng này thường bố trí máy biến áp tự dùng và bảng

điện tự dùng, ước chừng 30 - 50 mP .P

2. Bố trí các phòng thuộc nhóm sản xuất

Đây là các nhóm phòng bảo đảm sự làm việc bình thường, gồm: các hệ thống dầu, cấp nước kỹ thuật, khí nén ... , các xưởng sửa chữa cơ khí, kĩ thuật điện, đo lường điện, thí nghiệm điện cao áp ... Nhóm các thiết bị điện được bố trí ở các tầng trên đảm bảo khô ráo, an toàn. Các nhóm cơ khi như dầu, nước thường bố trí ở tầng turbine, dọc nhà máy, phòng khí nén và xưởng cơ khí thường ở tầng turbine- dưới sàn lắp ráp, thiết bị cấp nước kỹ thuật và bơm tháo nước thường đặt gần tổ máy chính, tầng turbine.

3. Bố trí trạm máy biến áp chính của TTĐ

Hình 16-17. Các sơ đồ bố trí máy biến áp của trạm thủy điện.

Để giảm tổn thất điện năng trên đoạn giữa máy phát và máy biến áp động lực, người ta mong muốn đặt máy biến áp sát gian máy (trong một số trường hợp như trạm thủy điện ngầm, thậm chí còn đặt máy biến áp trong gian máy). Việc sửa chữa và kiểm tu máy biến áp có liên quan đến việc tháo lắp từng phần hoặc toàn bộ chúng, thường sử dụng cầu trục trong gian máy để làm việc này.Trọng lượng máy biến áp có thể đạt tới 300 tấn hoặc hơn, kích thước lớn của chúng cũng gây khó khăn cho việc chuyển dịch chúng theo phương đứng. Bởi vậy máy biến áp thường được đặt cùng cao trình sàn lắp ráp. Trong hình (16-17), các sơ đồ I, II, III là các phương án đặt MBA ở thượng hoặc hạ lưu cạnh gian máy. Với sơ đồ I và II việc đưa máy biến áp vào sàn lắp ráp thực hiện bằng đường ray riêng đặt dọc gian máy. Đối với TTĐ kiểu ngang đập thì sơ đồ II là thích hợp nhất vì tận dụng phần trên của ống xả dài để đặt máy biến áp. Đối với TTĐ kiểu đập làm bằng vật liệu địa phương hoặc và TTĐ đường dẫn hở khi công suất máy biến áp không lớn thường đặt chúng ở trạm nâng áp riêng , nằm trong khu nhà máy (sơ đồ IV). Trong các TTĐ kiểu đập với công trình tháo lũ đặt trên đỉnh nhà máy, để tránh bụi nước thường đặt máy biến áp trong gian kín hoặc đặt phía trên ở cao trình ngang đỉnh đập. Khi sửa chữa MBA thường phải rút lỏi của chúng bằng cầu trục gian máy, do vậy nếu cao trình của dầm cầu trục không đủ độ cao khi rút lỏi thì hoặc nâng cao trình dầm cầu trục hoặc trên sàn lắp ráp cần đào hố thả máy biến áp để tránh việc nâng chiều cao nhà máy. Ray vận chuyển máy biến áp cần đặt sao cho các máy biến áp khi đẩy qua máy biến áp đang làm việc mà không bị vướn.

4. Trạm phân phối cao áp: Trạm này có diện tích rất lớn nên thường được bố trí ngoài trời, nên gần trạm biến áp và đường giao thông, cao hơn mực nước lũ lớn nhất hạ lưu. Thường hệ thống thanh góp cao áp đặt một tầng và trãi rộng mặt bằng, tuy nhiên nếu địa hình chật hẹp thì có thể dùng hai đến ba tầng nhưng tốn thép hơn. Kích thước trạm này tuỳ thuộc vào sơ đồ đấu dây, sơ bộ có thể tạm lấy theo bước ô (mỗi ô bao gồm máy cắt, cầu dao cách ly và các thiết bị khác tuỳ theo cấp điện áp):

U (kV):

35	110	220	330	500
Bước ô (m):	6	7	11	22	30
Chiều dài (m):	40	60	90	120	160

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 317 trang tài liệu này.

XVI. 4. KẾT CẤU VÀ KÍCH THƯỚC NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN

Như trên đã trình bày, nhà máy TĐ trục đứng chia làm hai phần: phần trên và phần dưới nước. Phần trên mang kết cấu của nhà công ngiệp thông thường. Phần dưới nước có kết cấu dạng khối, chiếm 80 - 90 % khối lượng bê tông của cả nhà máy, có kết cấu phức tạp khó chọn được sơ đồ lực chính xác trong tính toán, việc bố trí kết cấu và thiết bị không hợp lý sẽ gây lãng phí công của và làm khó khăn cho vận hành và vấn đề an toàn sau nầy. Cao trình sàn máy phát là ranh giới phân chia hai phần của nhà máy.

1. Bố trí và và kết cấu phần trên nhà máy thuỷ điện

Hình (16-18) là mặt cắt ngang của một nhà máy thủy điện đường dẫn, trục đứng. Phần trên là kết cấu bao che của một nhà công nghiệp thông thường. Cầu trục cầu chạy dọc gian máy nhờ các bánh xe lăn trên đường ray thép đặt trên dầm đỡ cầu trục, dầm đỡ làm bằng bêtông cốt thép hoặc bằng dầm thép, được giữ bởi các cột đỡ thẳng đứng dạng khung hoặc cột. Để thông gió và chiếu sáng, trên tường gian máy có nhiều cửa với tổng diện tích chiếm khoảng 1/3 - 1/5 diện tích mặt sàn. Cửa đầu gian lắp ráp tuỳ theo kích thước thiết bị đưa vào để xác định. Kết mái che có thể là dàn thép hoặc dầm mái bê tông cốt thép liên kết với cột và khung nhà máy (xem thêm hình 16-19,a và 16-21).

Hình 16-18. Kết cấu phần trên và phần dưới nhà máy TĐ trục đứng.

Hình (16-19,b) bố trí mặt bằng phần trên (gian máy phát, gian lắp ráp ... ). Tầng này thường bố trí phần trên của máy phát điện như giá đỡ trên và ỗ trục đỡ của máy phát, máy kích từ (ngày nay ở các nhà máy thủy điện có xu thế chỉ còn kích từ đặt ở tầng máy phát). Sát máy phát, về một phía bố trí cụm tủ điều tốc và thiết bị dầu áp lực (có trường hợp chúng được đưa xuống cùng tầng với stator). Tủ điều tốc đặt gần thiết bị dầu và động cơ tiếp lực (động cơ này đặt trên nắp tuyrbine ở giếng turbine) để rút ngắn khoảng cách ống dẫn dầu áp lưc. Một phía khác của gian máy đặt tủ điện điều khiển tổ máy và các dụng cụ đo lường và bảo vệ tổ máy. Các phần điện nên đặt cùng phía với máy biến áp (ngoài gian máy). Phòng phân phối điện cấp điện áp máy phát đặt ở phòng xây ghé gian máy phát (hoặc nằm ở tầng stator của phần dưới nhà máy) để giảm khối lượng cáp động lực. Ngoài ra để liên hệ với các tầng dưới, ở tầng này còn bố trí cầu thang lên xuống các tầng, hố thả móc cầu trục xuống các tầng dưới để cẩu vật khi sửa chữa, lắp ráp. Bên ngoài nhà máy, về phía thượng lưu lợi dụng khoảng trống giữa nhà máy và đập để bố trí máy biến áp động lực hoặc đặt các máy biến áp ở hạ lưu - trên sàn ống xả. Dùng hệ thống đường ray để vận chuyển MBA đưa đến sàn lắp ráp để sửa chữa. Khi vận chuyển MBA cần đảm bảo khoảng cách để không va chạm giữa máy đem đi sửa và máy đang làm việc. Phía hạ lưu nhà máy đặt cầu trục cổng dùng chung cho các khoang hoặc loại thiết bị nâng hạ khác như tời điện, máy nâng thuỷ lực...để thao tác cánh van hạ lưu khi cần kiểm tra sửa chữa ống xả hoặc tiêu nước ống xả.

Hình 16-19. Cắt dọc và mặt bằng tầng trên nhà máy TĐ trục đứng.

Sàn lắp ráp thường đặt cùng cao trình đặt máy biến áp để tiện vận chuyển MBA và có thể đặt cùng cao trình hoặc cao hơn sàn máy phát để lợi dụng thêm phần trống của gian máy phát để bố trí thiết bị khi sửa chữa. Chiều dài sàn lắp ráp lấy bằng chiều rộng

gian máy phát để tiện dùng chung cầu trục. Diện tích của sàn này đảm bảo đủ bố trí các cụm thiết bị lớn của một và MBA để sửa chữa, lắp ráp (đối với nhà máy có số tổ máy nhỏ hơn hoặc bằng 10 tổ); khi số lượng máy lớn hơn thì đủ diện tích bố trí sửa chữa lắp láp hai tổ máy cùng một đợt. Các cụm thiết bị lớn cần bố trí ở sàn là: MBA, rôtor máy phát + trục, giá đỡ trên máy phát, nắp turbine, BXCT + trục, ổ trục, thiết bị dầu, thiết bị làm nguội máy phát ... (hình 16-21b). Khi bố trí rôtor và BXCT cần có lỗ xuyên sàn để hạ trục và cố định trục. Trường hợp để rút được lỏi MBA cần nhà máy quá cao, thường đào hố đặt MBA ở dưới sàn để rút lõi khỏi nâng cao trình dầm cầu trục. Để vận chuyển thiết bị vào nhà máy thuận tiện, vị trí của sàn lắp ráp được đặt ở phía bờ lòng sông.

2. Bố trí và kết cấu phần dưới nhà máy thuỷ điện

Phần dưới nước của nhà máy có kết cấu dạng khối. Tầng trên của phần dưới nước bố trí các kết cấu dưới của máy phát (stator, rôtor và các thiết bị làm nguội máy phát, bệ đỡ máy phát). Giếng turbine là phần kéo dài của bệ máy phát đến sàn nắp turbine. Tiếp theo là tầng turbine chứa: buồng xoắn, nắp turbine (trên nắp bố trí động cơ tiếp lực điều chỉnh cơ cấu hướng nước), cửa vào giếng turbine. Cửa van trước turbine và các thiết bị điều khiển nó đặt trước cửa vào buồng xoắn, nối buồng xoắn với ống dẫn nước áp lực. Két dầu áp lực của cửa van đặt bên cạnh van. Để tháo lắp cửa van thường dùng cầu trục thả từ gian máy chính hoặc đặt máy nâng riêng tại chỗ. Ngoài các thiết bị, ở tầng này còn có mở các hành lang, các phòng để đi lại và đặt đường ống các loại và các thiết bị phụ của nhà máy như: thiết bị lọc nước (đặt quanh giếng turbine), các thùng dầu, máy bơm tiêu nước... , các hệ thống đường dây cáp điện, đường ống các loại ...v.v..

Dưới tầng turbine là tầng ống xả, là khối bêtông lớn chứa đoạn cong và đoạn khuếch tán của ống xả, có hành lang tập trung nước để nhận nước từ buồng xoắn, ống xả. Dùng khoản không gian khoét giữa khối bê tông của hai tổ máy để đặt buồng bơm nước tiêu từ hành lang tập trung nước về hạ lưu. Chú ý rằng khi lượng nước cần tháo ít, bơm có thể trực tiếp tiêu nước từ buồng xoắn ống xả trong thời gian ngắn thì có thể không cần có hành lang tập trung nước trong thành phần tầng này nữa. Phần này còn bố trí các hố thấm và thiết bị bơm tự động tiêu nước thấm .Về phía hạ lưu là các trụ có rãnh để đặt van hạ lưu.

Nhà máy thủy điện trục ngang thường có kết cấu và thiết bị đơn giản hơn so với nhà máy thủy điện trục đứng. Thông thường thiết bị cơ điện được bố trí cả trên tầng máy phát điện, còn phần dưới nước chỉ bố trí ống xả hình nón cụt và hầm xả. Phần trên của nhà máy trục ngang cũng tương tự như nhà máy trục đứng, tuy nhiên khi tổ máy quá nhỏ, thiết bị nhẹ có thể không cần cầu trục hoặc dùng cầu trục điều khiển tay do vậy đơn giản hơn về kết cấu công trình. Tầng máy phát đặt các tổ máy nằm ngang, dùng rãnh cáp nhỏ đặt chìm trên sàn để dẫn cáp từ máy phát đến phòng (thường là tủ) phân phối và điều khiển của nhà máy. Thường trạm máy biến áp đặt ở trên bờ, một đầu nhà máy cùng trong trạm phân phối cao áp, điều khiển các trạm này cũng thường được bố trí chung trong gian máy.

Hình (16-20) sau đây thể hiện mặt cắt ngang và mặt bằng của một nhà máy thủy điện trục ngang loại trung dùng turbine tâm trục, buồng turbine là buồng xoắn, turbine và máy phát nối trục trực tiếp; máy điều tốc loại nhỏ đặt trực tiếp bên buồng xoắn. Các phòng điều khiển trung tâm và phòng phân phối điện cáp máy phát đặt phía thượng lưu, trong phần xây ghé với gian máy chính. Sàn lắp ráp đặt ở một đầu gian máy chính có cao trình đặt cao hơn mặt sàn gian máy phát và cùng cao trình với đường vào nhà máy.