lời Mở đầu

Chúng ta được biết rằng: Có thể sử dụng nhiều nguồn năng lượng khác nhau để phát điện. Trong đó năng lượng truyền thống như: Than, dầu, khí đốt, hạt nhân, thuỷ năng được coi là các dạng năng lượng cơ bản, còn năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thuỷ chiều và năng lượng thuỷ chiều cực nhỏ... là những dạng năng lượng mới. Với các nhà máy nhiệt điện, người ta sử dụng nhiên liệu là than đá, dầu hơi đốt.

Nhà máy thuỷ điện lợi dụng năng lượng dòng chảy (bao gồm cả động năng và thế năng). Người ta còn xây dựng nhà máy điện bằng cách khai thác năng lượng nguyên tử, năng lượng mặt trời...

ở nước ta có 3 nguồn năng lượng chính đã được khai thác là than, dầu khí, và năng lượng các lòng sông, suối lớn. Còn các nguồn năng lượng khác như: Năng lượng hạt nhân, gió, thuỷ chiều, sóng biển, mặt trời...đang được nghiên cứu sử dụng.

Trong các nhà máy điện kể trên, thì phổ biến nhất là nhà máy thuỷ điện và nhiệt điện. Mỗi loại có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

Nhà máy thuỷ điện gồm hàng loạt các ưu điểm sau :

- Hiệu suất nhà máy thuỷ điện có thể đạt được rất cao so với nhà máy nhiệt điện.

- Thiết bị đơn giản, dễ tự động hoá và có khả năng điều khiển từ xa.

- ít sự cố và cần ít người vận hành.

- Có khả năng làm việc ở phần tải thay đổi.

- Thời gian mở máy và dừng máy ngắn.

- Không làm ô nhiễm môi trường.

Mặt khác, nếu khai thác thuỷ năng tổng hợp, kết hợp với tưới tiêu, giao thông và phát điện thì giá thành điện sẽ giảm xuống, giải quyết vấn đề triệt để của thuỷ lợi và môi trường sinh thái của một vùng rộng lớn quanh đó.

Vốn đầu tư xây dừng nhà máy thuỷ điện đòi hỏi lớn hơn so với xây dựng nhà máy nhiệt điện. Nhưng giá thành 1 KWh của thuỷ điện rẻ hơn nhiều so với nhiệt điện, nên tính kinh tế vẫn là tối ưu hơn. Tuy nhiên, người ta cũng không thể khai thác nguồn năng lượng này bằng bất cứ giá nào. Xây dựng công trình thuỷ điện thực chất là thực hiện một sự chuyển đổi điều kiện tài nguyên và môi trường.

Sự chuyển đổi này có thể tạo ra một điều kiện mới, gía trị mới sử dụng cho các lợi ích kinh tế xã hội nhưng cũng có thể gây ra những tổn thất về xã hội và môi trường mà chúng ta khó có thể đánh giá hết được.

Người ta chỉ khai thác thuỷ năng tại các vị trí công trình cho phép về điều kiện kỹ thuật, có hiệu quả kinh tế sau khi đã so sánh giữa lợi ích và tổn thất.

Đối với những thành phố và khu công nghiệp lớn phải kết hợp nhiều nhà máy nhiệt điện, điện nguyên tử và thuỷ điện. Chúng cần làm việc đồng bộ sao cho đạt hiệu quả cao nhất.

ở nước ta năng lượng của các dòng chảy trong sông, suối (thuỷ năng) rất phong phú, đứng hàng thứ 22 trên thế giới về tiềm năng thuỷ điện. Nguồn năng lượng này được phân bố khắp đất nước.

Nhà nước và chính phủ đã có những sự đầu tư phát triển hệ thống thủy điện như một số nhà máy lớn : Tuyên Quang, Sơn La, Hòa Bình …

Một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng điện năng là tần số của lưới điện, tần số và sự suy giảm tần số của lưới nó phản ánh sự cung cấp năng lượng đủ hay thiếu của hệ thống. Trong hệ thống các nhà máy điện phải luôn luôn đảm bảo cung cấp đủ công suất cho tất cả các phụ tải của hệ thống và có dự phòng, đảm bảo tần số lưới dao động 49.5-50.5 Hz.

ở lưới điện Việt Nam, tần số lưới điện bình thường là 50 Hz. Việc giữ tần số ổn định cho lưới điện là một vấn đề quan trọng, vì nó giữ ổn định cho mạng điện quốc gia. Khi tần số suy giảm dẫn đến giao động công suất trong khu vực làm mất ổn định hệ thống và hệ thống sẽ tan rã nếu không xử lý kịp thời.

Thông qua việc điều khiển tốc độ quay tuabin ta có thể điều chỉnh tần số và phân bố công suất của máy phát từ đó có thể điều chỉnh tần số của lưới điện và phân bố công suất của tổ máy sao cho chi phí vận hành là nhỏ nhất. Do vậy sau khi tìm hiểu về nhà máy thủy điện, được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Văn Hòa và các thầy cô trong bộ môn Điều Khiển Tự Động, cùng với sự chỉ bảo dẫn dắt của các cô chú trong nhà máy thủy điện Hòa Bình, chúng em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp:

“Nghiên cứu phương pháp điều khiển tốc độ quay của tuabin trong nhà máy thủy điện Hòa Bình ”.

Bản đồ án này gồm các chương:

Chương 1 : Tổng quát chung nhà máy thuỷ điện.

Chương 2 : Kết cấu của các thành phần cơ khí trong nhà máy thủy điện Hòa Bình

Chương 3 : Hệ thống điều khiển tốc độ quay của Tuabin (Bộ điều tốc).

Chương 4 : Mô phỏng quá trình điều khiển tần số của bộ điều tốc bằng Matlab.

Để hoàn thành tốt đồ án này, trước hết chúng em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo trong bộ môn Điều Khiển Tự Động – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tạo hành trang kiến thức nhất định và tạo mọi điều kiện trong học tập và nghiên cứu tại trường. Đặc biệt chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Nguyễn Văn Hòa đã nhận hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện nhiệm vụ của đồ án và chúng em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các cô chú, các kỹ sư …tại Phân xưởng Tự động - Nhà máy thủy điện Hòa Bình.

chương 1: tổng quát chung nhà máy thuỷ điện.

1.1. Tổng quan về năng lượng điện và vai trò của nhà máy thủy điện.