Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án thực tập nhận thức được thực hiện bởi sinh viên Phan Thị Dung thuộc chuyên ngành Quản lý Năng lượng, Trường Đại học Điện lực Hà Nội, hoàn thành vào ngày 16 tháng 5 năm 2010. Trong chương trình đào tạo kỹ sư và cử nhân ngành Quản lý Năng lượng, thực tập nhận thức là một học phần bắt buộc nhằm kết hợp giữa lý thuyết chuyên môn và thực tiễn sản xuất công nghiệp điện năng. Đợt thực tập được tổ chức với thời lượng tổng cộng 04 tuần, trong đó bao gồm 03 tuần học tập lý thuyết, thu thập tài liệu và làm báo cáo tại trường, cùng 01 tuần đi khảo sát thực tế trực tiếp tại Nhà máy Thủy điện Hòa Bình.

Bối cảnh thực tiễn của đề tài gắn liền với vị trí chiến lược của Nhà máy Thủy điện Hòa Bình – công trình thủy điện đa mục tiêu lớn nhất Việt Nam và khu vực Đông Nam Á tại thời điểm xây dựng trong thế kỷ XX. Việc tìm hiểu mô hình tổ chức, dây chuyền công nghệ và hệ thống thiết bị thực tế tại nhà máy là cơ sở quan trọng giúp sinh viên ngành Quản lý Năng lượng nắm vững kiến thức vận hành, quản lý kỹ thuật và an toàn trong hệ thống điện quốc gia.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể như sau:

  1. Tìm hiểu tổng quan về vai trò của năng lượng thủy điện trong hệ thống điện Việt Nam và quy hoạch phát triển nguồn điện quốc gia.
  2. Khảo sát nguyên lý biến đổi năng lượng thủy năng thành điện năng và các đặc tính kinh tế - kỹ thuật cơ bản của nhà máy thủy điện.
  3. Khảo sát thực tế toàn bộ công trình đầu mối Nhà máy Thủy điện Hòa Bình, bao gồm hồ chứa, công trình đập dâng, đập tràn xả lũ, hệ thống cửa lấy nước và gian máy ngầm.
  4. Nghiên cứu cấu tạo, thông số kỹ thuật và nguyên lý vận hành của các thiết bị chính trong gian máy: tổ máy phát điện đồng bộ, hệ thống kích từ thyristor, máy biến áp tăng áp, máy cắt đầu cực và hệ thống rơle bảo vệ.
  5. Phân tích cấu trúc hệ thống điện tự dùng và sơ đồ trạm phân phối điện ngoài trời 220/110/35 kV kết nối với hệ thống điện quốc gia và đường dây truyền tải 500 kV Bắc - Nam.
  6. Nắm vững các quy phạm kỹ thuật an toàn lao động, an toàn điện và quy trình xử lý sự cố, cấp cứu người bị tai nạn điện trong môi trường nhà máy điện.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là toàn bộ dây chuyền công nghệ sản xuất, truyền tải điện năng và hệ thống thiết bị cơ - điện, thủy công tại Nhà máy Thủy điện Hòa Bình. Phạm vi nghiên cứu về không gian tập trung tại cụm công trình Thủy điện Hòa Bình (tỉnh Hòa Bình) và phạm vi thời gian là đợt thực tập năm 2010 với các số liệu vận hành, quy hoạch phát triển nguồn điện giai đoạn 2006–2015 có xét đến năm 2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Về cơ sở lý thuyết, tác giả sử dụng các phương trình cơ bản của thủy lực học công trình và kỹ thuật điện để mô tả quá trình biến đổi năng lượng từ cột nước thành công suất điện đầu cực. Công suất cơ học trên trục tua bin thủy lực được xác định theo biểu thức:

$$P_{tb} = 1000 \cdot Q \cdot H \cdot \eta_d \cdot \eta_{tua bin} \quad (\text{kGm/s})$$

Trong đó:

  • $Q$: Lưu lượng dòng chảy thực tế qua tua bin ($\text{m}^3/\text{s}$).
  • $H$: Chiều cao cột nước hiệu dụng ($\text{m}$), là hiệu số giữa mực nước thượng lưu và hạ lưu.
  • $\eta_d$: Hiệu suất đường dẫn nước có tính đến tổn thất thủy lực trong đường ống áp lực.
  • $\eta_{tua bin}$: Hiệu suất của tua bin thủy lực (đối với tua bin công suất trung bình và lớn đạt từ $0{,}88$ đến $0{,}94$).

Quy đổi sang đơn vị công suất điện ở đầu cực máy phát ($1\text{ kW} = 102\text{ kGm/s}$):

$$P_F = 9{,}81 \cdot Q \cdot H \cdot \eta \quad (\text{kW})$$

Với $\eta_F$ là hiệu suất máy phát thủy điện ($0{,}95 \div 0{,}98$) và hệ số hiệu suất tổng hợp toàn trạm là $\eta = \eta_d \cdot \eta_{tua bin} \cdot \eta_F$.

Về khung chính sách và quy chuẩn kỹ thuật, đồ án căn cứ vào:

  • Quy hoạch phát triển thủy điện cả nước đến năm 2015 có xét đến năm 2025 do Thủ tướng Chính phủ phê duyệt;
  • Phương án cơ sở của Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn VI (Quy hoạch điện VI);
  • Các cơ chế khuyến khích đầu tư nguồn điện tại các Nghị định 797, Nghị định 400 và Nghị định 1.195 của Thủ tướng Chính phủ;
  • Quy phạm an toàn điện hiện hành về phân loại cấp điện áp (hạ áp $< 1000\text{V}$, cao áp $\ge 1000\text{V}$), phân cấp bậc an toàn kỹ thuật từ bậc 1/5 đến 5/5 và quy định khoảng cách an toàn điện theo từng cấp điện áp từ $15\text{ kV}$ đến $500\text{ kV}$.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa phân tích - tổng hợp tài liệu chuyên ngành, khảo cứu số liệu thống kê quy hoạch ngành điện và phương pháp quan sát, khảo sát hiện trường thực tế trong thời gian thực tập tại các phân xưởng vận hành, gian máy ngầm và trạm phân phối điện của nhà máy. Nguồn dữ liệu bao gồm tài liệu kỹ thuật nội bộ của Nhà máy Thủy điện Hòa Bình, tài liệu bồi huấn an toàn điện lực và số liệu thống kê từ Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN).

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu về nhà máy thủy điện

Chương 1 trình bày khái quát về vị trí của ngành thủy điện trong hệ thống năng lượng toàn cầu và Việt Nam, nguyên lý hoạt động cơ bản của công trình thủy điện, cùng lịch sử hình thành và thông số kỹ thuật của Nhà máy Thủy điện Hòa Bình.

Năng lượng thủy điện chiếm khoảng 18% tổng sản lượng điện năng toàn cầu và là nguồn năng lượng tái sinh, không phát thải khí nhà kính. Tại Việt Nam, quy hoạch thủy điện đến năm 2015 định hướng tổng công suất lắp đặt đạt trên $18.000\text{ MW}$ với sản lượng điện bình quân trên $80\text{ tỷ kWh/năm}$. Trong đó, 9 hệ thống sông chính (sông Lô - Gâm, sông Đà, sông Mã - Chu, sông Cả, sông Vu Gia, sông Ba, sông Sê San, sông Srepok và sông Đồng Nai) được quy hoạch với tổng công suất khả dụng $15.383\text{ MW}$, sản lượng $63{,}87\text{ tỷ kWh/năm}$. Giai đoạn 2006–2012 chứng kiến sự tăng tốc đầu tư hàng loạt công trình lớn như Thủy điện Sơn La ($2.400\text{ MW}$), Lai Châu ($600\text{ MW}$), Bản Vẽ, Plei Krông, A Vương, Sông Ba Hạ, Buôn Kuôp, Đại Ninh, Quảng Trị, Tuyên Quang. Quá trình này thúc đẩy năng lực xây dựng công trình ngầm bằng máy đào TBM và năng lực chế tạo thiết bị cơ khí thủy công trong nước của các doanh nghiệp như MIE, COMA, HAMECO, PEC, CEMC đối với các kết cấu chịu áp lớn (van cung, cửa nhận nước, ống dẫn dòng đường kính trên $15\text{m}$).

Về mặt công nghệ, nhà máy thủy điện sở hữu 8 đặc tính vận hành cốt lõi: thời gian xây dựng lâu và vốn đầu tư ban đầu lớn; phụ tải cục bộ nhỏ, chủ yếu phát điện lên lưới điện áp cao đi xa; khả năng vận hành linh hoạt phủ đỉnh hoặc chạy nền tùy theo mùa nước; thời gian khởi động hòa lưới rất nhanh ($3 \div 5\text{ phút}$); tỷ lệ điện tự dùng thấp ($0{,}5 \div 2%$); hiệu suất trạm cao ($85 \div 86%$); mức độ tự động hóa cao; và giá thành sản xuất điện thương phẩm thấp (chỉ bằng $10 \div 20%$ so với nhà máy nhiệt điện).

Công trình Thủy điện Hòa Bình được khởi công xây dựng ngày 06/11/1979 và khánh thành ngày 20/12/1994 trên dòng sông Đà, với sự hỗ trợ kỹ thuật của Liên Xô. Nhà máy có tổng công suất thiết kế $1.920\text{ MW}$ gồm 8 tổ máy ($8 \times 240\text{ MW}$), sản lượng điện hàng năm theo thiết kế đạt $8{,}16\text{ tỷ kWh}$. Tiến độ hòa lưới của 8 tổ máy diễn ra từ ngày 24/12/1988 (tổ máy số 1) đến ngày 04/04/1994 (tổ máy số 8).

Hạng mục công trình Thông số kỹ thuật
Dung tích hồ chứa Tổng dung tích: $9{,}45\text{ tỷ m}^3$; Dung tích hữu ích: $5{,}65\text{ tỷ m}^3$; Tổng lượng nước về hàng năm: $58\text{ tỷ m}^3$
Đập đất đá ngăn sông Khối lượng: $22\text{ triệu m}^3$; Chiều cao: $128\text{ m}$; Chiều dài đỉnh: $743\text{ m}$; Rộng chân đập: $725\text{ m}$; Màng chống thấm dày $30\text{ m}$
Đập tràn xả lũ (bê tông) Cao: $70\text{ m}$; Rộng: $106\text{ m}$; Dài: $204\text{ m}$; Lưu lượng xả lớn nhất: $35.400\text{ m}^3/\text{s}$
Cửa xả đáy 12 cửa; Kích thước $6 \times 10\text{ m}$; Lưu lượng xả qua 12 cửa mở hoàn toàn: $21.900\text{ m}^3/\text{s}$ (mỗi cửa $1.825\text{ m}^3/\text{s}$)
Cửa xả mặt 6 cửa; Kích thước $15 \times 15{,}3\text{ m}$; Tổng lưu lượng xả qua 6 cửa: $13.500\text{ m}^3/\text{s}$ (mỗi cửa $2.250\text{ m}^3/\text{s}$)
Hệ thống dẫn nước 8 đường hầm dẫn nước dài $210\text{ m}$; Cửa nhận nước kiểu tháp cao $70\text{ m}$
Gian máy ngầm Dài: $240\text{ m}$; Rộng: $19\text{ m}$; Chiều cao: $50{,}5\text{ m}$; Lưu lượng qua 1 tổ máy: $300\text{ m}^3/\text{s}$

Thủy điện Hòa Bình đảm nhiệm 5 vai trò chiến lược:

  • Cắt lũ và chống úng: Dành trên $5\text{ tỷ m}^3$ dung tích hồ để cắt từ 4 đến 6 trận lũ lớn mỗi năm, bảo vệ thủ đô Hà Nội và đồng bằng Bắc Bộ;
  • Phát điện: Cung cấp nguồn điện chủ lực, chiếm từ $25 \div 40%$ sản lượng điện quốc gia trong nhiều năm, là nút nguồn xuất phát phía Bắc của đường dây 500 kV Bắc - Nam từ tháng 5/1994, đảm bảo ổn định tần số và điện áp toàn hệ thống;
  • Cấp nước tưới tiêu và đẩy mặn: Tăng cường lưu lượng kiệt phục vụ sản xuất nông nghiệp vụ chiêm xuân và sinh hoạt cho hạ du;
  • Cải thiện giao thông thủy: Tạo lòng hồ dài $200\text{ km}$ nối Hòa Bình với Sơn La;
  • Phát triển du lịch và đào tạo: Hình thành trung tâm đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật cao cho ngành điện lực Việt Nam.

Chương 2: Các hệ thống của nhà máy

Chương 2 mô tả chi tiết các quy định an toàn điện, cấu tạo thiết bị gian máy, hệ thống kích từ, bảo vệ rơle, máy biến áp khối, máy cắt đầu cực, hệ thống điện tự dùng và trạm phân phối điện ngoài trời.

1. Các kiến thức an toàn điện: Văn bản quy định chi tiết các nguyên tắc bảo hộ lao động, kiểm tra an toàn định kỳ mỗi năm một lần và quy định xếp bậc an toàn chuyên môn (công nhân bậc 2/5 trở lên phải thành thạo kỹ thuật cấp cứu điện giật; vào phòng điện $\ge 1000\text{V}$ phải có nhân viên vận hành bậc 3/5 đi kèm; trực ban, trưởng ca phải có bậc an toàn từ 4/5 trở lên). Khoảng cách an toàn tối thiểu đối với các phần dẫn điện mang điện áp được xác lập nghiêm ngặt:

Cấp điện áp làm việc Khoảng cách an toàn tối thiểu
Đến 15 kV $0{,}7\text{ m}$
Trên 15 kV đến 35 kV $1{,}0\text{ m}$
Trên 35 kV đến 110 kV $1{,}5\text{ m}$
Trên 110 kV đến 220 kV $2{,}5\text{ m}$
Trên 220 kV đến 500 kV $4{,}5\text{ m}$
Khoảng cách chạm đất khi đi kiểm tra Trong nhà: $4 \div 5\text{ m}$; Ngoài trời: $8 \div 10\text{ m}$

Bên cạnh đó, chương này chuẩn hóa quy trình 3 bước cấp cứu người bị tai nạn điện giật: nhanh chóng tách nạn nhân ra khỏi mạch điện (phân biệt xử lý giữa hạ áp và cao áp bằng thiết bị bảo hộ cách điện, sào cách điện hoặc gây ngắn mạch có tiếp đất); đánh giá trạng thái tri giác; và thực hiện các biện pháp hồi sức cấp cứu tại chỗ (thổi ngạt, ép tim nhân tạo ngoài lồng ngực, mở cơ hàm bằng thìa/nhựa sạch khi nạn nhân bị co giật cắn chặt hàm).

2. Thiết bị trong gian máy ngầm: Gian máy lắp đặt 8 tổ máy phát điện đồng bộ ba pha trục đứng kiểu cực lồi mã hiệu CB-1190/215-48-TB4 (kết cấu ổ dù với ổ đỡ tựa trên nắp tua bin và ổ hướng trên giá chữ thập).

Thông số kỹ thuật của máy phát điện Giá trị
Công suất định mức biểu kiến ($S_{dm}$) $266.700\text{ kVA}$
Công suất tác dụng định mức ($P_{dm}$) $240.000\text{ kW}$ ($240\text{ MW}$)
Điện áp dây định mức ($U_{dm}$) $15{,}75\text{ kV}$
Dòng điện stator định mức ($I_{dm}$) $9.780\text{ A}$
Hệ số công suất ($\cos\varphi$) $0{,}9$
Tần số định mức / Tốc độ quay $50\text{ Hz}$ / $125\text{ vòng/phút}$
Dòng điện kích từ định mức $1.710\text{ A}$
Hiệu suất định mức $98{,}3%$
Cấu tạo Stator và Rotor Stator chia làm 6 phần ghép bu lông móng, 576 rãnh, 48 cực, cuộn dây 2 lớp lượn sóng. Rotor chia 12 đoạn chiều cao, trang bị 24 bộ phanh khí nén kết hợp kích dầu

Hệ thống kích từ sử dụng bộ biến đổi thyristor độc lập kiểu CTH-500-2000-3-5T4 (công suất $1000\text{ kVA}$, điện áp $500\text{ V}$, dòng điện $2000\text{ A}$, bội số cường hành điện áp 3,5 lần với dòng cường hành $3420\text{ A}$/công suất $1530\text{ kVA}$). Cụm biến đổi gồm nhóm làm việc UG1 (cấp từ stator máy phát phụ đồng trục) và nhóm cường hành UG2. Chế độ dập từ được thực hiện bằng cách chuyển nghịch lưu biến đổi sang chế độ đảo. Hệ thống làm mát thyristor sử dụng vòng tuần hoàn nước cất khép kín với bơm ly tâm công suất $20\text{ m}^3/\text{h}$ và cột nước $53\text{ m}$. Các tổ máy 1 và 2 đã được thay thế máy phát điều chỉnh tốc độ bằng thiết bị điện tử của hãng Sulzer.

Hệ thống rơle bảo vệ máy phát chính gồm 6 nhóm chức năng:

  • Bảo vệ so lệch dọc stator (cắt máy cắt $15{,}75\text{ kV}$, dập từ, dừng máy và kích hoạt chữa cháy bằng nước phun);
  • Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài và quá tải không đối xứng (theo dòng thứ tự nghịch với 3 cấp tác động);
  • Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài đối xứng (dòng cực đại có khóa điện áp thấp);
  • Bảo vệ chống quá điện áp stator;
  • Bảo vệ chống quá tải đối xứng;
  • Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây stator loại 93-11 qua máy biến áp một pha đấu ở trung tính.

Cụm máy biến áp tăng áp gồm 24 máy biến áp một pha 2 cuộn dây kiểu OCS-105000/220-85-TB-B đấu thành 8 tổ tam giác - sao ($Y/\Delta-11$), công suất mỗi pha $105\text{ MVA}$ (tổng công suất mỗi khối 3 pha là $315\text{ MVA}$), tỷ số biến áp $15{,}75/230\text{ kV}$, dòng cao áp $751{,}5\text{ A}$, làm mát cưỡng bức dầu - nước (OFW).

Máy cắt đầu cực $15{,}75\text{ kV}$ của tổ máy 5 đến 8 là loại máy cắt không khí 3 cực kiểu BBG-20 (dòng định mức $11.200\text{ A}$, dòng cắt định mức $160\text{ kA}$, áp lực khí nén $20\text{ kg/cm}^2$, thời gian cắt $0{,}168\text{ s}$). Các tổ máy từ 1 đến 4 đã được cải tạo, thay thế bằng máy cắt khí $\text{SF}_6$ hiện đại kiểu HEK-3 của ABB (áp lực khí $\text{SF}_6$ là $6{,}8\text{ at}$, áp lực khí nén truyền động $8 \div 10{,}5\text{ at}$).

3. Hệ thống điện tự dùng của nhà máy: Điện tự dùng nhận nguồn từ trạm phân phối ngoài trời xuống các trạm biến áp phân phối trung gian $6\text{ kV}$ (KPY) để cấp cho mạng hạ áp $0{,}4\text{ kV}$:

  • Nguồn chính: 02 máy biến áp tự dùng 3 pha TD61 và TD62 kiểu TMH-6300/35-74-T1 ($6300\text{ kVA}$) lấy điện từ phía hạ áp $35\text{ kV}$ của máy biến áp tự ngẫu trạm ngoài trời, cấp cho phân đoạn KPY6-2, KPY6-1 và KPY6-3.
  • Nguồn dự phòng: 02 máy biến áp TD91 và TD92 ($6300\text{ kVA}$) lấy điện từ đầu cực $15{,}75\text{ kV}$ của tổ máy phát số 1 và số 8.
  • Nguồn sự cố mất điện toàn trạm (Black start / rã lưới): 01 tổ máy phát Diesel dự phòng công suất $1050\text{ kW}$ đặt ở cao độ $95\text{ m}$ kết nối vào thanh cái KPY6-2.
  • Riêng trạm biến áp $500\text{ kV}$ được cấp nguồn tự dùng tại chỗ từ 02 máy biến áp tự dùng $35/0{,}4\text{ kV}$ công suất $560\text{ kVA}$ lấy từ cuộn hạ áp máy biến áp tự ngẫu $500\text{ kV}$.

4. Trạm phân phối điện ngoài trời 220/110/35 kV (OPY): Điện áp $220\text{ kV}$ từ gian máy được dẫn qua hệ thống cáp dầu áp lực cao trong hầm ngầm lên trạm chuyển tiếp thành 4 tuyến đường dây trên không dẫn về trạm OPY. Trạm trang bị 02 máy biến áp tự ngẫu liên lạc $220/110/35\text{ kV}$ công suất $63\text{ MVA}$ và hệ thống xuất tuyến gồm:

  • 07 lộ đường dây $220\text{ kV}$: ĐZ 274, 275, 276 đi Ba La; ĐZ 273 đi Chèm; ĐZ 271 đi Ninh Bình; ĐZ 270 đi Thanh Hóa (ĐZ 270 và 271 sử dụng dây phân pha 2 dây/pha có vòng đẳng thế chống vầng quang); và 01 lộ liên lạc cấp điện cho Trạm biến áp $500\text{ kV}$ Hòa Bình.
  • 03 lộ đường dây $110\text{ kV}$: ĐZ 171, 172 cấp điện cho tỉnh Hòa Bình; ĐZ 173 cấp điện cho khu vực Mộc Châu (Sơn La).
  • Hệ thống thiết bị đóng cắt trạm ngoài trời đang thực hiện lộ trình thay thế máy cắt không khí nén của Liên Xô bằng máy cắt khí $\text{SF}_6$ kiểu 3AP1 FI (Siemens) truyền động lò xo, cắt độc lập từng pha và hỗ trợ chu trình tự đóng lại (TĐL).

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hệ thống hóa đầy đủ toàn bộ cơ sở dữ liệu kỹ thuật thực tế của công trình Thủy điện Hòa Bình sau hơn 15 năm vận hành ổn định kể từ khi hòa lưới toàn bộ 8 tổ máy (tổng sản lượng phát lũy kế đạt gần $90\text{ tỷ kWh}$ tính đến thời điểm khảo sát).

Các số liệu kỹ thuật trọng yếu được tổng hợp đồng bộ trong tài liệu gồm:

Hệ thống công nghệ Cấu hình và thông số vận hành thực tế
Tua bin - Máy phát 8 tổ máy $\times 240\text{ MW} = 1.920\text{ MW}$; máy phát CB-1190/215-48-TB4 ($266{,}7\text{ MVA}$, $15{,}75\text{ kV}$, $\eta = 98{,}3%$)
Máy biến áp tăng áp 8 nhóm $\times 3$ MBA 1 pha OCS-105000/220 ($105\text{ MVA/pha}$, tổng khối $315\text{ MVA}$, $15{,}75/230\text{ kV}$)
Kích từ và Điều tốc Kích từ thyristor độc lập CTH-500-2000-3-5T4 ($1000\text{ kVA}$, dập từ nghịch lưu); tổ 1-2 thay điều tốc Sulzer
Phân phối và Tự dùng Trạm OPY 220/110/35 kV (7 lộ 220 kV, 3 lộ 110 kV); Tự dùng 6 kV qua TD61, TD62, TD91, TD92 ($6300\text{ kVA}$) và Diesel 1050 kW
Thủy công và Xả lũ Đập đất đá cao 128 m; 12 cửa xả đáy ($21.900\text{ m}^3/\text{s}$), 6 cửa xả mặt ($13.500\text{ m}^3/\text{s}$), tổng xả max $35.400\text{ m}^3/\text{s}$

Về mặt đóng góp chuyên môn, tài liệu phản ánh chính xác hiện trạng chuyển giao và làm chủ công nghệ của đội ngũ kỹ sư Việt Nam sau giai đoạn vận hành ban đầu có sự hỗ trợ của chuyên gia Liên Xô. Đồ án ghi nhận những bước cải tiến thiết bị thực tế tại nhà máy tại thời điểm 2010, tiêu biểu là việc thay thế máy cắt không khí cũ bằng máy cắt khí $\text{SF}_6$ tiên tiến (HEK-3 và 3AP1 FI) và hiện đại hóa hệ thống điều tốc Sulzer cho các tổ máy số 1 và số 2.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Do thời lượng khảo sát thực tế tại hiện trường chỉ kéo dài trong 01 tuần và khuôn khổ của một đợt thực tập nhận thức đại cương, đồ án còn một số hạn chế:

  • Nội dung chủ yếu tập trung vào mô tả cấu tạo, thông số danh định và nguyên lý làm việc tĩnh của thiết bị, chưa đi sâu vào phân tích chế độ quá độ, tính toán tổn thất kinh tế hay tối ưu hóa phương thức điều độ thủy văn - năng lượng theo thời gian thực;
  • Chưa trình bày chi tiết về chương trình điều khiển tự động hóa tích hợp SCADA/DCS toàn trạm đang được triển khai từng bước tại nhà máy.

Hướng phát triển tiếp theo được gợi mở từ đề tài bao gồm:

  • Nghiên cứu giải pháp hiện đại hóa đồng bộ hệ thống kích từ số và rơle bảo vệ kỹ thuật số cho toàn bộ 8 tổ máy;
  • Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của việc thay thế toàn diện máy cắt không khí bằng thiết bị đóng cắt khí $\text{SF}_6$;
  • Phân tích vai trò điều tần, điều áp và phối hợp vận hành liên hồ chứa trên bậc thang sông Đà khi Nhà máy Thủy điện Sơn La ($2.400\text{ MW}$) và Lai Châu ($600\text{ MW}$) đi vào vận hành thương mại.

Giá trị tham khảo

Đồ án thực tập nhận thức này là tài liệu tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Quản lý Năng lượng, Kỹ thuật Điện, Hệ thống Điện và Tự động hóa tại các trường đại học kỹ thuật trong quá trình chuẩn bị thực tập nhận thức, thực tập tốt nghiệp tại các nhà máy điện quy mô lớn;
  • Kỹ sư, kỹ thuật viên mới tuyển dụng vào công tác tại các nhà máy thủy điện cần tài liệu tra cứu tổng hợp về cấu tạo thiết bị gian máy ngầm, sơ đồ khối máy phát - biến áp, mạng điện tự dùng và quy phạm an toàn điện lực;
  • Người làm đề tài nghiên cứu về lịch sử phát triển nguồn điện và quá trình hiện đại hóa lưới điện truyền tải $220\text{ kV} - 500\text{ kV}$ của Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Máy phát điện chính của Nhà máy Thủy điện Hòa Bình có thông số định mức cơ bản như thế nào? Máy phát điện là loại đồng bộ 3 pha trục đứng kiểu cực lồi CB-1190/215-48-TB4, công suất biểu kiến định mức $266.700\text{ kVA}$, công suất tác dụng $240.000\text{ kW}$ ($240\text{ MW}$), điện áp định mức $15{,}75\text{ kV}$, dòng điện stator định mức $9.780\text{ A}$, hệ số công suất $\cos\varphi = 0{,}9$, tần số $50\text{ Hz}$, tốc độ quay $125\text{ vòng/phút}$, cuộn dây stator có 576 rãnh và 48 cực từ.

2. Khối máy biến áp tăng áp chính từ điện áp máy phát lên lưới 220 kV được đấu nối theo cấu hình nào? Khối biến áp tăng áp gồm 24 máy biến áp một pha kiểu OCS-105000/220-85-TB-B công suất $105\text{ MVA/máy}$, ghép thành 8 tổ biến áp 3 pha có công suất định mức mỗi tổ là $315\text{ MVA}$, sơ đồ tổ đấu dây $Y/\Delta-11$, làm nhiệm vụ nâng điện áp từ $15{,}75\text{ kV}$ lên $230\text{ kV}$.

3. Nguồn điện tự dùng của nhà máy được cấp từ những nguồn nào để đảm bảo tính liên tục khi xảy ra sự cố rã lưới? Hệ thống tự dùng $6\text{ kV}$ được cấp từ 3 nguồn: nguồn chính từ 02 máy biến áp TD61, TD62 ($6300\text{ kVA}$) nối vào cuộn hạ áp $35\text{ kV}$ trạm ngoài trời; nguồn dự phòng từ 02 máy biến áp TD91, TD92 ($6300\text{ kVA}$) lấy từ đầu cực $15{,}75\text{ kV}$ tổ máy 1 và 8; và nguồn sự cố mất điện toàn trạm từ 01 tổ máy phát Diesel $1050\text{ kW}$ đặt ở cao độ $95\text{ m}$.

4. Khả năng xả lũ của công trình Thủy điện Hòa Bình được thiết kế với thông số bao nhiêu? Đập tràn bê tông có lưu lượng xả tối đa $35.400\text{ m}^3/\text{s}$, bao gồm 12 cửa xả đáy kích thước $6 \times 10\text{ m}$ (khả năng xả tối đa $21.900\text{ m}^3/\text{s}$) và 6 cửa xả mặt kích thước $15 \times 15{,}3\text{ m}$ (khả năng xả tối đa $13.500\text{ m}^3/\text{s}$). Khi 8 tổ máy vận hành đầy tải kết hợp mở hoàn toàn các cửa xả, tổng lưu lượng thoát lũ lớn nhất đạt $37.400\text{ m}^3/\text{s}$.

5. Xu hướng cải tiến thiết bị đóng cắt tại nhà máy được phản ánh trong tài liệu là gì? Nhà máy thực hiện lộ trình từng bước thay thế máy cắt không khí nén kiểu cũ của Liên Xô (loại BBG-20 đầu cực và máy cắt trạm ngoài trời) bằng máy cắt sử dụng khí cách điện $\text{SF}_6$ hiện đại (loại HEK-3 của ABB cho đầu cực tổ máy 1 đến 4 và loại 3AP1 FI của Siemens cho trạm phân phối ngoài trời) nhằm tăng độ tin cậy, giảm khối lượng bảo dưỡng và loại bỏ hệ thống máy nén khí cồng kềnh.

Kết luận

Đồ án thực tập nhận thức của sinh viên Phan Thị Dung đã cung cấp bức tranh toàn diện và chi tiết về cấu trúc kỹ thuật, dây chuyền công nghệ và phương thức vận hành của Nhà máy Thủy điện Hòa Bình – trung tâm thủy điện chiến lược của hệ thống điện Việt Nam. Văn bản ghi nhận chính xác các thông số thiết kế, quy chuẩn an toàn điện nghiêm ngặt cùng những cải tiến công nghệ thiết bị đóng cắt và điều tốc tại thời điểm năm 2010. Đây là công trình tổng kết thực tế có giá trị học thuật và tư liệu kỹ thuật rõ ràng, phục vụ hiệu quả cho công tác đào tạo và nghiên cứu chuyên ngành Quản lý Năng lượng và Kỹ thuật Điện.