Nguyên lý hoạt động của Nhà máy thủy điện

Nguyên lý hoạt động của Nhà máy thủy điện

Nhà máy thuỷ điện sử dụng năng lượng dòng nước làm quay tuabin thuỷ lực dẫn đến quay máy phát điện.

Nguyên lý hoạt động

Đối với nhà máy thuỷ điện, quá trình biến đổi năng lượng được thực hiện như sau:

Thuỷ năng → Cơ năng → Điện năng

Trong nhà máy thuỷ điện động cơ sơ cấp của máy phát là tuabin nước, nối dọc trục với máy phát. Tuabin nước là loại động cơ biến thế năng và động năng của nước thành cơ năng.

Công suất nguồn nước của nhà máy thuỷ điện phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố sau: Lưu lượng dòng nước Q và chiều cao cột nước h, thể hiện qua biểu thức:

P = 9,81.Q.h (kW)            (1)

Trong đó:

  • Q là lưu lượng của dòng nước: (m3/s).
  • h là chiều cao cột nước: (m).

Công suất của nhà máy thuỷ điện được xác định theo biểu thức:

P = 9,81.Q.h.ηTBMFBT        (2)

Trong đó:

  • ηTB là hiệu suất của tuabin.
  • ηMF là hiệu suất của máy phát.
  • ηBT là hiệu suất của bộ truyền.

Từ biểu thức (1) và (2) ta thấy rằng để tăng công suất của thuỷ điện, có thể xây dựng loại đập chắn trên những đoạn tương đối bằng phẳng của dòng nước để tạo ra lưu lượng Q lớn, hoặc xây dựng ở những đoạn có độ chênh lệch lớn giữa hai mức nước để tạo độ cao h lớn.

Nhà máy thuỷ điện có hai loại là loại có đập ngăn nước và loại dùng máng dẫn nước.

+) Nhà máy thuỷ điện dùng đập thường xây dựng ở những sông có lưu lượng nước lớn nhưng độ dốc ít. Đập xây chắn ngang qua sông để tạo chênh lệch giữa 2 mức nước. Gian máy và trạm phân phối điện xây ngay bên cạnh hoặc trên đập, (hình 1) vẽ Một số hình ảnh về nhà máy thuỷ điện.

Lưu lượng nước của sông thường thay đổi theo các mùa trong năm, hơn nữa phụ tải điện lại luôn thay đổi trong ngày. Do đó để bảo đảm nhà máy có thể hoạt động ngay trong mùa khô cạn và có thể điều chỉnh được công suất phát ra trong một ngày, người ta xây dựng những bể chứa nước rất lớn để dự trữ nước cho nhà máy.

Hình 1. Một số hình ảnh về nhà máy thuỷ điện
Hình 1. Một số hình ảnh về nhà máy thuỷ điện
Hình 2: Hệ thống nhà máy thủy điện
Hình 2: Hệ thống nhà máy thủy điện

+) Nhà máy thuỷ điện có máng dẫn nước thường xây dựng ở những sông có lưu lượng nước ít, nhưng độ dốc lớn.

Hiện nay trên thế giới và Việt nam đã có những nhà máy thuỷ điện có công suất lên tới (4000÷5000)MW (nhà máy thuỷ điện Hoà Bình có công suất 1920MW).

Ưu và nhược điểm của nhà máy thủy điện

Ưu điểm của nhà máy thuỷ điện:

  • Dùng năng lượng nước để chạy máy phát điện nên không phải vận chuyển nhiên liệu như nhiệt điện, nguồn nước thiên nhiên rất phong phú.
  • Hiệu suất cao (0,8÷0,9).
  • Thời gian mở máy nhỏ (< 2 phút), thời gian dừng máy nhỏ (< 1 phút).
  • Thiết bị đơn giản nên dễ tự động hoá, an toàn, phí tổn lao động trong quản lý nhỏ.
  • Công suất tự dùng của nhà máy nhỏ (khoảng (0,5÷1)%).
  • Giá thành điện năng thấp hơn so với nhiệt điện.

Nhược điểm của nhà máy thuỷ điện:

  • Chỉ xây dựng được ở nơi có nguồn nước.
  • Sản lượng điện năng phụ thuộc vào lượng nước của nguồn nước.
  • Thời gian xây dựng dài, vốn đầu tư xây dựng lớn.
  • Trường hợp phải xây dựng hồ chứa nước có thể làm ngập một diện tích đất đai lớn.

Do những ưu khuyết điểm nói trên, nhiệt điện và thuỷ điện phải hỗ trợ cho nhau. Nơi nào không có nguồn nước hoặc cần thiết phải xây dựng nhanh chóng thì xây dựng nhà máy nhiệt điện. Ở những nơi có nguồn nước và kết hợp với mục đích thuỷ lợi khác phải chú ý đến khả năng xây dựng nhà máy thuỷ điện. Thực tế đối với nước ta việc xây dựng các nhà máy thuỷ điện còn kết hợp với chống lũ lụt.

Xem thêm:

Share this post

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *