Đề cương môn học Nhà máy thủy điện

hệ số tỷ tốc của Tuabin. 
Mỗi kiểu Tuabin có một phạm vi tỷ tốc nhất định, thích ững với một phạm vi cột 
n−ớc nhất định. Do ch−a xác định đ−ợc tốc độ quay của Tuabin, nên từ cột n−ớc tính 
toán H ta xác định hệ số nS cho Tuabin theo công thức kinh nghiệm (do JEC nhật bản 
đề xuất). 
- Đối với Tuabin tâm trục: 
20H
2000030nS ++= (3-18) 
- Đối với Tuabin cánh quay: 
20H
2000050nS ++= (3-19) 
- Đối với Tuabin chéo trục: 
20H
2000040nS ++= (3-20) 
- Đối với Tuabin gáo: 512,0S H.1914n
−= (3-21) 
B−ớc 2: Xác định tốc độ quay của Tuabin. 
Từ đó xác định tốc độ quay của Tuabin theo công thức: 
T
25,1
S
N
H.nn = (3-22) 
Trong đó: - H chiều cao cột n−ớc, m. 
 - NT công suất của Tuabin, kW. 
So sánh với tốc độ quay tiêu chuẩn, chọn tốc độ quay đồng bộ tiêu chuẩn gần nhất. 
B−ớc 3: Xác định đ−ờng kính BXCT của Tuabin. 
Đ−ờng kính của Tuabin đ−ợc xác định theo biểu thức sau: 
- Đối với Tuabin tâm trục: 
n
H.6,84).n.0027,0293,0(D Sl += (3-23) 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
- Đối với Tuabin cánh quay: 
n
H.6,84).n.0027,09016,0(D Sl += (3-24) 
- Đối với Tuabin gáo: 
n
H.6,84).n.0039,05445,0(D Sl += (3-25) 
B−ớc 4: Xác định hệ số khí thực của Tuabin. 
Hệ số khí thực tại điểm tính toán (NT, H) theo các biểu thức sau: 
- Đối với Tuabin tâm trục: 41,1S)n.(0000754,0=σ (3-26) 
- Đối với Tuabin cánh quay: 625,1S)n.(0000268,0=σ (3-27) 
B−ớc 5: Xác định chiều cao cột hút tới hạn của Tuabin. 
Xác định chiều cao cột hút của Tuabin, xác định theo: 
[ ] H..k
900
10H TS σ−∇−≤ σ 
B−ớc 6: Xác định cao trình thực của Tuabin. 
Cao trình cho phép không xảy ra hiện th−ợng khí thực là: 
]H[][ STT +∇=∇ (m) (3-28) 
B−ớc 7: Xác định tốc độ quay lồng của Tuabin. 
1
max
111 D
H
.'nn = (3-29) 
Trong đó: n’11 là tốc độ quay lồng qui dẫn, v/p. 
Ví dụ 1: 
Cho một Tuabin tâm trục có công suất NT = 30(MW), chiều cao cột n−ớc 
H=150(m), cao trình của Tuabin ∇T = 300 (m), nhiệt độ của n−ớc t0 = 20 0C. 
Giải: 
B−ớc 1: Xác định hệ số tỷ tốc của Tuabin. 
148
20150
2000030
20H
2000030nS =++=++= 
B−ớc 2: Xác định tốc độ quay của Tuabin. 
449
10.30
150.148
N
H.nn
3
25,1
T
25,1
S === (v/p) 
Tra bảng tốc độ tiêu chuẩn chọn: n = 429 (v/p), tính lại nS. 
142
150
10.30.429
H
N
.nn
N
H.nn 25,1
3
25,1
T
S
T
25,1
S ===→= (v/p) 
B−ớc 3: Xác định đ−ờng kính BXCT của Tuabin. 
6,1
429
150.6,84).142.0027,0293,0(
n
H.6,84).n.0027,0293,0(D Sl =+=+= (m) 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
B−ớc 4: Xác định hệ số khí thực của Tuabin. 
081,0142.0000754,0)n.(0000754,0 41,141,1S ===σ 
B−ớc 5: Xác định chiều cao cột hút tới hạn của Tuabin. 
[ ] 69,3150.081,0.1,1
900
30010H..k
900
10H TS =−−=σ−∇−≤ σ (m) 
B−ớc 6: Xác định cao trình thực của Tuabin. 
3,29669,3300]H[][ STT =−=+∇=∇ (m) 
B−ớc 7: Xác định tốc độ quay lồng của Tuabin. 
Theo đặc tính quay lồng của Tuabin tâm trục, với a0 = 20 mm thì n’11 = 120 v/p. 
5,918
6,1
150.120
D
H
.'nn
1
max
111 === (v/p). 
b) Chọn các thông số của Tuabin theo đ−ờng đặc tính tổng hợp chính. 
B−ớc 1: Chọn số l−ợng và loại Tuabin. 
Dựa vào công suất của Nhà máy thuỷ điện và số liệu của Tuabin chọn đ−ợc số tổ 
máy. Từ Htt và NT chọn loại Tuabin cùng với đặc tính tổng hợp chính của nó. 
B−ớc 2: Xác định đ−ờng kính sơ bộ của Tuabin. 
Theo công thức: 
3
tttt.1tt.T
T
1
H.'Q..81,9
ND η= (m) (3-30) 
Trong đó: 
 - ηT.tt là hiệu suất của Tuabin tại điểm tính toán (NT-kW và Htt-m) tra trên 
đ−ờng đặc tính tổng hợp chính (sơ bộ lấy ηT.tt=0,9ữ0,93 với Tuabin tâm trục lớn, 
ηT.tt=0,88ữ0,91 với Tuabin cánh quay lớn). 
 - Q’1.tt l−u l−ợng qui dẫn tính toán, lấy trong phạm vi (Q’1maxữQ’1min) với Tuabin 
cánh quay, với Tuabin tâm trục lấy theo đ−ờng dự trữ 5% của Tuabin, m3/s. 
So sánh với đ−ờng kính Tuabin tiêu chuẩn và chọn đ−ờng kính Tuabin tiêu chuẩn 
gần nhất D1.TC. 
B−ớc 3: Xác định sơ bộ tốc độ của Tuabin. 
Theo công thức sau: 
TC.1
tbln1
D
H.'n
n = (v/p) (3-31) 
Trong đó: 
 - n’1ln là tốc độ quay qui dẫn lợi nhất ứng với ηmax, tốc độ quay qui dẫn đ−ợc 
chọn theo tốc độ đồng bộ. 
 - Htb cột n−ớc trung bình của Nhà máy thuỷ điện. 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
So sánh với tốc độ Tuabin tiêu chuẩn ứng với đ−ờng kính D1.TC và chọn tốc độ tiêu 
chuẩn gần nhất, nTC. 
B−ớc 4: Xác định tốc độ quay và l−u l−ợng qui dẫn thực tế của Tuabin, với D1.TC và 
nTC đã biết. 
- Tính độ hiệu chỉnh hiệu suất: Δη = ηT.max - ηtt..max. 
Với ηtt.max là hiệu suất tính toán lớn nhất và ηT.max là hiệu suất lớn nhất của Tuabin. 
10
tb
tt5
TC.1
tt.1
max.tt
max.T
H
H
.
D
D
1
1 =η−
η−
 (3-32) 
Với Tuabin tâm trục, trị số Δη lấy bằng nhau trên tất cả các điểm trên đ−ờng đặc 
tính tổng hợp chính. Với Tuabin cánh quay trị số này bằng nhau khi trên cùng 1 góc 
mở ϕ. 
- Hiệu suất của Tuabin: ηT = ηT.tt + Δη. 
- Tính độ hiệu chỉnh tốc độ quay qui dẫn: 
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −η
η=Δ 1.'n'n
max.tt
max.T
ln.11 (v/p) (3-33) 
- Tính độ hiệu chỉnh l−u l−ợng qui dẫn: 
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −η
η=Δ 1.'Q'Q
max.tt
max.T
tt.11 (l/s) (3-34) 
- Tính tốc độ quay qui dẫn thực tế đi qua Tuabin. 
1
tt
TC.1TC
T.1 'nH
D.n
'n Δ−= (v/p) (3-35) 
- Tính l−u l−ợng qui dẫn thực tế đi qua Tuabin. 
13
ttTC.1T
T
T.1 'Q
H.D..8,9
N'Q Δ−η= (v/p) (3-36) 
B−ớc 5: Xác định chiều cao cột hút của Tuabin. 
Theo đặc tính tổng hợp chính của Tuabin với n’1.T và Q’1.tt xác định đ−ợc hệ số khí 
thực σ và tính đ−ợc chiều cao cột hút cho phép [HS]. 
B−ớc 6: Xác định cao trình thực của Tuabin. 
Cao trình cho phép không xảy ra hiện th−ợng khí thực là: 
]H[][ STT +∇=∇ (m) 
B−ớc 7: Xác định tốc độ quay lồng của Tuabin. 
1
max
111 D
H
.'nn = (v/p) (3-37) 
Trong đó: n’11 là tốc độ quay lồng qui dẫn, v/p. 
Ví dụ 2: 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
Chọn Tuabin cho Nhà máy thuỷ điện biết: NT = 40MW, Hmax = 45 m, Htb = 42,4 m, 
Hmin = 30,4 m, Htt = 36 m, cao trình của Tuabin ∇T = 72 m. 
Giải: 
B−ớc 1: Chọn số l−ợng và loại Tuabin. 
Theo biểu đồ sử dụng Tuabin (hình 3-11) chọn loại TT45/820. 
B−ớc 2: Xác định đ−ờng kính sơ bộ của Tuabin. 
Xác định n’1.ln sao cho trên đ−ờng 5% ứng với dải tốc độ của Tuabin, Tuabin có hiệu 
suất lớn nhất. Từ đặc tính ở phụ lục ta có: n’ln = 90 (v/p). 
Xác định Q’1.tt trên đ−ờng dự trữ 5% với n’ln = 90 (v/p) thì Q’1.tt = 1420 (l/s). 
Hiệu suất tính toán lớn nhất là: ηtt.max = 91%. Với Q’1.tt = 1420 (l/s) thì ηT.tt = 90% 
3
tttt.1tt.T
T
1
H.'Q..81,9
ND η= (m) 
So sánh với đ−ờng kính Tuabin tiêu chuẩn, chọn D1.TC = 4 m. 
B−ớc 3: Xác định sơ bộ tốc độ của Tuabin. 
Theo công thức sau: 
5,146
4
4,42.90
D
H.'n
n
TC.1
tbln1 === (v/p) 
So sánh với tốc độ Tuabin tiêu chuẩn ứng với đ−ờng kính D1= 4m, chọn tốc độ tiêu 
chuẩn nTC = 150 (v/p). 
B−ớc 4: Xác định tốc độ quay và l−u l−ợng qui dẫn thực tế của Tuabin với D1.TC và 
nTC đã biết. 
- Δη = ηT.max - ηtt..max. 
Trong đó: 
%2,91912,0
4,42
36.
4
8,3).91,01(1
H
H
.
D
D
).1(1
H
H
.
D
D
1
1
105max.T
10
tb
tt5
TC.1
tt.1
max.ttmax.T10
tb
tt5
TC.1
tt.1
max.tt
max.T
==−−=η
η−−=η→=η−
η−
Vậy: Δη = ηT.max - ηtt..max = 0,912 - 0,91 = 0,002 = 0,2%. 
Và hiệu suất của Tuabin: ηT = ηT.tt + Δη = 90% + 0,2% = 90,2%. 
- 098,01
91,0
912,0.901.'n'n
max.tt
max.T
ln.11 =⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −=⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −η
η=Δ (v/p) 
- 56,11
91,0
912,0.14201.'Q'Q
max.tt
max.T
tt.11 =⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −=⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡ −η
η=Δ (l/s) 
- 9,99098,0
36
4.150'n
H
D.n
'n 1
tt
TC.1TC
T.1 =−=Δ−= (v/p) 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
- 13
tt
2
TC.1T
T
T.1 'Q
H.D..81,9
N'Q Δ−η= 
 )s/m(306,1)s/l(130656,110
36.4.902,0.81,9
40000 33
32
==−= 
B−ớc 5: Xác định chiều cao cột hút của Tuabin. 
- n’1.T = 99,9 (v/p). 
- Q’1.tt = 1420 (l/s). 
Tra đặc tính tổng hợp chính của Tuabin ta có: 
- σ = 0,2. 
Vậy, chiều cao cho phép của cột hút là: 
[ ] 236.2,0.1,1
900
7210H..k
900
10H TS =−−=σ−∇−≤ σ (m) 
B−ớc 6: Xác định cao trình thực của Tuabin. 
Cao trình cho phép không xảy ra hiện th−ợng khí thực là: 
74272]H[][ STT =+=+∇=∇ (m) 
B−ớc 7: Xác định tốc độ quay lồng của Tuabin. 
Theo đặc tính quay lồng của Tuabin tâm trục, với a0 = 20 mm thì n’11 = 120 v/p. 
201
4
45.120
D
H
.'nn
1
max
111 === (v/p). 
Vậy, với chế độ làm việc tính toán của Nhà máy thuỷ điện trên, Tuabin có các thông 
số sau: 
- NT = 40 MW; - [HS] = 2 m 
- H = 36 m; - D1 = 4 m 
- ∇T = 72 m; - n = 150 v/p 
3.3 chọn máy phát trong thiết kế Nhμ máy thuỷ điện 
I. Định nghĩa. 
Máy phát thuỷ điện là thiết bị biến cơ năng của Tuabin n−ớc thành điện năng 
cung cấp cho phụ tải, là máy phát đồng bộ 3 pha. 
II. Kết cấu của máy phát. 
Máy phát của Nhà máy thuỷ điện có 3 hình thức lắp máy: 
- Trục đứng: Dùng cho máy phát có công suất lớn, sử dụng các máy phát kiểu 
treo và kiểu ô. 
- Máy phát: Kiểu capxul. 
- Trục ngang, trục xiên: Dùng cho các máy phát có công suất nhỏ. 
a) Máy phát kiểu treo. 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
Máy phát kiểu treo gồm các bộ phận sau: (hình 3-29) 
- Rotor là bộ phận quay của máy phát (1) gắn chặt vào trục của Tuabin hoặc 
qua cơ cấu truyền động, trên đó gắn các cực từ (2) với các cuộn dây sử dụng dòng điện 
1 chiều để tạo ra từ thông kích từ. 
- Stator là phần cố định của máy phát gồm các cuộn cảm (3), cảm ứng dòng 
điện theo nguyên lý cảm ứng điện từ. 
- ổ trục của máy phát gồm: ổ trục đỡ (4) tiếp nhận các lực của toàn bộ tổ máy 
theo ph−ơng thẳng đứng và ổ trục h−ớng (5) tiếp nhận các dọc trục của toàn bộ tổ máy 
và tải trọng áp lực của dòng chảy qua BXCT. Phần quay đ−ợc gắn chặt vào trục, phần 
cố định gồm các vòng bạc đặt trên các hộp đệm thuỷ lực và đặt trong bể dầu. 
- Giá đỡ các ổ trục gồm: giá đỡ chữ thập trên (6) có kết cấu thép dạng khung 
dầm rẻ quạt đỡ ổ trục đỡ trên và ổ trục h−ớng nằm trên Rotor, toàn bộ Rotor và BXCT 
đ−ợc treo trên giá chữ thập trên nên gọi là máy phát kiểu treo. Giá chữ thập d−ới (7) 
đỡ ổ trục h−ớng d−ới (8) Rotor máy phát. 
- Để tạo kích từ th−ờng sử dụng một máy phát kích từ (9) nối cùng trục với máy 
phát chính để tạo kích từ cho máy phát chính. 
* Đánh giá: Máy phát kiểu treo có độ ổn định cao, không rung nh−ng do có 2 
giá đỡ chữ thập nên chiều cao gian máy lớn. 
12 3 
456 
78
9
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
b) Máy phát kiểu ô. (hình 3-30) 
T−ơng tự nh− máy phát kiểu treo, chỉ khác là ổ trục đỡ nằm d−ới Rotor máy phát. 
Giá chữ thập đỡ ổ trục th−ờng có dạng hình nón cụt đặt trên nắp Tuabin do đó chiều 
cao gian máy đ−ợc giảm thấp. 
* Đánh giá: Máy phát kiểu ô giảm đ−ợc kích th−ớc và trọng l−ợng nên kinh tế 
hơn máy phát kiểu treo nh−ng có độ rung động mạnh. 
Hình 3-30. Tuabin và máy phát điện kiểu Ô
1 Rotor; 2 Cực từ; 3 Cuộn dây Stator; 4 ổ trục đỡ kiểu nón cụt; 5 Máy phát kích từ
12 3 
4
5
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
c) Máy phát kiểu capxul. (hình 3-31) 
Máy phát của tổ máy capxul đ−ợc đặt trong vỏ thép có hình dạng l−u tuyến để giảm 
tổn thất thuỷ lực. 
Tổ máy capxul th−ờng dùng cho các Nhà máy thuỷ điện thuỷ triều và các Nhà máy 
thuỷ điện có cột n−ớc thấp (H ≤ 20 m). 
* Đánh giá: Do dòng chảy qua tổ máy theo h−ớng thẳng nên l−ợng n−ớc qua Tuabin 
tăng (10ữ15)%, vốn đầu t− và kích th−ớc nhà máy giảm (10ữ20)%. 
III. Chọn các thông số cơ bản của máy phát thuỷ điện. 
B−ớc 1: Xác định số cặp cực của Máy phát. 
Từ tốc độ của Tuabin tra (bảng 3-7) ta xác định đ−ợc 2p. 
B−ớc 2: Xác định đ−ờng kính ngoài của Máy phát. 
Đ−ờng kính của Rotor xác định theo công thức sau: 
π
τ= p2.D
*
i (m) (3-38) 
Trong đó: 
Hình 3-31. Tuabin và máy phát điện kiểu capxul 
1- Rotor; 2-Cuộn dây Stator; 3-Giếng vào gian máy; 4, 5- ống dẫn n−ớc; 
6-BPHD; 7-Các trụ thép; 8-Máy phát kích từ 
1 
2 3 
4 5 
6 
7 8 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
 - 2p là số cực của máy phát. 
 - τ* là chiều dài cung tròn vành bố trí cực Rotor. 
α=τ )S(.A ** 
 - A, α là hệ số phụ thuộc chế độ làm mát của máy phát, theo bảng sau: 
Bảng 3-7 
STT Hệ số Làm mát không khí Làm mát n−ớc + không khí Làm mát n−ớc G.chú
1 A 0,529 0,451 0,432 
2 α 0,246 0,239 0,239 
3 R 18,80 8,90 8,60 
4 Y 0,180 0,150 0,105 
 - 
p2
SS mf* = (MVA) 
 - ϕ= cos
NS mfmf (MVA) 
 - Nmf là công suất của máy phát cần thiết kế, MW. 
 - cosϕ là hệ số công suất của máy phát thiết kế, th−ờng chọn (0,8 ữ0,85). 
Đ−ờng kính Di của rotor phải đảm bảo vận tốc dài của các bộ phận quay lớn nhất 
không v−ợt quá phạm vi cho phép khi Tuabin quay lồng. 
n.k.
V.60
DD
p
p
ghi π=≤ (m) (3-39) 
Trong đó: 
 - Vp là vận tốc dài quay lồng cho phép lớn nhất: 
 + Vp = 160 (m/s) khi Smf ≤ 175 (MVA). 
 + Vp = 185 (m/s) khi Smf > 175 (MVA). 
 - kp là hệ số quay lồng của Tuabin: 
T.1
11
p 'n
'nk = 
 + n’11 là tốc độ quay lồng qui dẫn, xác định từ Tuabin. 
 + n’1.T là tốc độ quay qui dẫn thực tế qua Tuabin. 
 - n là tốc độ quay định mức của máy phát, theo Tuabin (v/p). 
Vậy đ−ờng kính của máy phát: 
Da = Di + ΔD (m) 
Trong đó: ΔD = (0,5ữ0,9) m 
B−ớc 3: Xác định chiều cao lõi thép của Máy phát. 
Theo công thức: 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
2
i
0A
a D.n.
S.C.30
l π= (m) (3-40) 
Trong đó: 
 - S0 công suất tính toán khi điều chỉnh hệ số phụ. 
mf0 S.kS = (MVA) 
 - k là hệ số xác định theo bảng sau: 
Bảng 3-8 
Cosϕ 0,8 0,85 0,9 0,95 1 
k 1,08 1,07 1,06 1,045 1 
 - Y*A )S(
RC = 
So sánh và chọn chiều cao tiêu chuẩn theo dãy chiều cao rotor tiêu chuẩn sau: 
40, 80, 100, 110, 130, 140, 150, 175, 190, 210, 230, 259, 275 cm 
B−ớc 4: Xác định cấp điện áp Máy phát. 
Điện áp định mức máy phát có các cấp định mức sau: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 
18; 20; 21; 24 kV. 
- Nếu Smf ≤ 15 MVA, Udm ≤ 6,3 kV. 
- Nếu 15 < Smf ≤ 70 MVA, 6,3 < Udm ≤ 10,5 kV. 
- Nếu Smf >70 MVA, Udm > 10,5 kV. 
B−ớc 5: Xác định loại Máy phát. 
Tính: 
a
i
l
DL = 
 - Nếu L < 4 dùng loại máy phát kiểu treo. 
 - Nếu L > 5 dùng loại máy phát kiểu ô. 
 - Nếu 4 ≤ L ≤ 5 và n > 150 (v/p) dùng loại máy phát kiểu treo. 
 - Nếu 4 ≤ L ≤ 5 và n ≤ 150 (v/p) dùng loại máy phát kiểu ô. 
Máy phát có thông số nh− sau: CB 940/235-30. 
Da = 940 cm, la = 235 cm, 2p = 30. 
Ví dụ 3: 
Chọn máy phát cho Nhà máy thuỷ điện với Tuabin ở Ví dụ 2: 
Giải. 
B−ớc 1: Xác định số cặp cực của Máy phát. 
Ta có: n = 150 v/p. Do đó tra (bảng 3-7) đ−ợc: 2p = 40. 
B−ớc 2: Xác định đ−ờng kính ngoài của Máy phát. 
 - 50
8,0
40
cos
NS mfmf ==ϕ= (MVA) 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
 - 25,1
40
50
p2
SS mf* === (MVA) 
 - Chọn loại máy phát làm mát bằng không khí, tra (bảng 3-7) ta có: A = 0,529; 
α = 0,246; R = 18,8; Y = 0,18. 
5589,025,1.529,0)S(.A 246,0** ===τ α 
- 119,7
14,3
40.5589,0p2.D
*
i ==π
τ= (m) 
- 2,1
9,99
120
'n
'nk
T.1
11
p === 
- ghi
p
p
gh DD9,16150.2,1.14,3
160.60
n.k.
V.60
D <→==π= (m) 
- Da = Di + ΔD = 7,119 + 0,8881 = 8 (m) 
B−ớc 3: Xác định chiều cao lõi thép của Máy phát. 
- 5450.08,1S.kS mf0 === (MVA) 
 - 59,18
25,1
8,18
)S(
RC 18,0Y*A === 
- 26,1
119,7.150.14,3
54.59,18.30
D.n.
S.C.30
l 22
i
0A
a ==π= (m) = 126 (cm). 
Chọn chiều cao tiêu chuẩn: la = 1,3 (m) = 130 (cm). 
B−ớc 4: Xác định cấp điện áp Máy phát. 
Smf = 50 MVA chọn điện áp định mức Udm = 10,5 kV. 
B−ớc 5: Xác định loại Máy phát. 
- 4,5
3,1
119,7
l
DL
a
i === 
- L > 5 dùng loại máy phát kiểu ô. 
 Vậy ta chọn loại máy phát kiểu ô có thông số nh− sau: CB-840/130-10,5 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
3.4 Kết cấu của Nhμ máy thuỷ điện 
I. Nhà máy thuỷ điện ngang đập. 
Nhà máy thuỷ điện đ−ợc thực hiện ngay trong thân đập, là một phần của công trình 
dâng n−ớc, chịu áp lực n−ớc th−ợng l−u đồng thời cũng là công trình lấy n−ớc nối tiếp 
với Tuabin. 
Min 
Max 
MNHL
MNSC 
MNC
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
Do Tuabin đặt trong thân đập nên kết cấu của đập phức tạp, chiều cao cột n−ớc 
thấp khoảng (30ữ40)m, công suất khoảng (120ữ150) MW. Để giảm kích th−ớc của 
gian máy th−ờng chọn máy phát kiểu Ô (hình 3-32). hoặc Capxul (hình 3-33). 
Để đảm bảo an toàn trong mùa lũ, Nhà máy thuỷ điện ngang đập th−ờng kết hợp xả lũ. 
II. Nhà máy thuỷ điện sau đập và đ−ờng dẫn. 
Hình 3-33. Nhà máy thuỷ điện ngang đập máy phát kiểu Capxul
Min
Max
MNC 
MNSC 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
Nhà máy thuỷ điện sau đập và đ−ờng dẫn cùng dùng đ−ờng ống dẫn n−ớc vào 
Tuabin, ống áp lực đặt trong đập với Nhà máy thuỷ điện sau đập và đặt lộ thiên với 
Nhà máy thuỷ điện đ−ờng dẫn. Nhà máy này không trực tiếp chịu áp lực của phía 
th−ợng l−u nên kết cấu của đập đơn giản hơn. 
- Nhà máy thuỷ điện sau đập có công suất và cột n−ớc khá lớn khoảng (30ữ300)m 
(hình 3-34). Do không bị hạn chế về chiều cao của gian máy nên có thể sử dụng máy 
phát kiểu treo hoặc kiểu ô cũng nh− Capxul. Để đảm bảo an toàn trong mùa lũ, Nhà 
máy thuỷ điện sau đập th−ờng kết hợp xả lũ. 
- Nhà máy thuỷ điện đ−ờng dẫn có thể sử dụng cột n−ớc rất cao 2000m (hình 3-34). 
Th−ờng sử dụng Tuabin gáo trục đứng hoặc trục ngang. 
Min
MNSC
MNHL
MNC 
Max
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
III. Nhà máy thuỷ điện ngầm. 
Toàn bộ nhà máy nằm sâu trong lòng đất, liên hệ giữa nhà máy với mặt đất bằng các 
giếng hoặc đ−ờng hầm (hình 3-36). Do đó nhà máy th−ờng có cột n−ớc cao và công suất 
lớn, tổn thất cột n−ớc giảm do đi thẳng, có thể sử dụng máy phát kiểu treo hoặc kiểu ô. 
Tuy nhiên do xây dựng ngầm nên khối l−ợng thi công lớn, yêu cầu kỹ thuật cao. 
MNSC 
MNC 
Min
MNHL
Max
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
IV. Nhà máy thuỷ điện tích năng. 
Nhà máy thuỷ điện tích năng gồm 2 hồ chứa n−ớc, 1 ở hạ l−u và 1 ở th−ợng l−u. 
Gồm 2 quá trình bơm trữ n−ớc và phát điện. Trong những giờ yêu cầu phụ tải của hệ 
thống thấp, máy bơm lấy điện từ hệ thống bơm n−ớc từ hồ hạ l−u lên hồ th−ợng l−u để 
phát điện trở lại vào giờ cao điểm của hệ thống. Nhà máy này góp phần đảm bảo an 
ninh năng l−ợng và san phẳng đồ thị phụ tải, có hiệu quả kinh tế cao. 
Nhà máy có thể gồm: 
- Sơ đồ 4 máy với Tuabin, máy phát, động cơ điện, máy bơm. −u điểm là mỗi tổ máy 
đ−ợc thiết kế theo chế độ làm việc tối −u riêng, không phụ thuộc vào nhau nh−ng có 
nh−ợc điểm là tốn kém về không gian và vốn đầu t− nên ít dùng. 
- Sơ đồ 3 máy với Tuabin, máy bơm, động cơ điện thuận nghịch (động cơ-máy phát). 
Sử dụng cho các nhà máy trục đứng (hình 3-37) máy bơm đặt d−ới Tuabin, giữa Tuabin 
và máy bơm có ly hợp để tách máy bơm khi nhà máy làm việc ở chế độ phát điện. Với 
sơ đồ này các thiết bị đ−ợc chế tạo với chế độ tối −u của riêng nó và luôn quay theo 
một chiều nhất định nên vận hành đơn giản và có tính kinh tế cao. Hiện nay các nhà 
máy thuỷ điện tích năng chủ yếu sử dụng sơ đồ này (50%). 
MNSC 
MNDBT 
MNC 
Min 
Max 
1
24 
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
- Sơ đồ 2 máy với 2 quá trình thuận nghịch (động cơ-máy phát, Tuabin-máy bơm) 
(hình 3-38). Khi chuyển từ chế độ máy phát sang máy bơm và ng−ợc lại chỉ cần thay 
đổi chiều quay t−ơng ứng của máy phát. Nhà máy có ít thiết bị nên vốn đầu t− giảm 
(30%), giảm đ−ợc không gian trong nhà máy tuy nhiên do máy làm việc ở 2 chế độ 
khác nhau nên khó có thể làm việc ở chế độ tối −u, việc điều khiển máy làm việc theo 
2 chế độ khác nhau khá phức tạp. 
Phạm vi sử dụng cột n−ớc của nhà máy t−ơng đối rộng nên có thể sử dụng đ−ợc 
Tuabin h−ớng trục, Tuabin tâm trục, Tuabin chéo trục... 
V. Nhà máy thuỷ điện Thuỷ triều. 
Nhà máy thuỷ điện thuỷ triều lợi dụng biên độ dao động năng l−ợng thuỷ triều lên 
xuống để phát điện. Chiều cao biên độ dao động của thuỷ triều ở một số nơi có thể 
t−ơng đối lớn (2ữ6)m. Trong điều kiện địa hình tự nhiên có vinh hẹp ng−ời ta xây đập 
ngăn lại thành bể chứa và trong đó bố trí Nhà máy thuỷ điện để phát điện. 
Nhà máy thuỷ điện thuỷ triều th−ờng dùng tổ máy chảy thẳng làm việc 2 chiều. 
Phần d−ới n−ớc của nhà máy gồm buồng dẫn n−ớc và ống hút thẳng. Khi đổi chiều làm 
việc do thuỷ triều xuống thì ống hút trở thành buồng dẫn. 
Với những đặc điểm trên, Nhà máy thuỷ điện thuỷ triều hợp lý nhất là dùng tổ máy 
phát - Tuabin capxul có thể đặt ngầm hoặc nổi (hình 3-39). 
MNC
MNSC
MNDBT
MNC
MNSC
MNDBT
áo trình Nhà máy Thuỷ điện Ch−ơng 3 
--------o0o--------