Top 7 sự cố vận hành nhà máy thủy điện thường gặp

Sự cố vận hành nhà máy thủy điện có thể dẫn đến dừng tổ máy ngoài kế hoạch, hư hỏng thiết bị và gián đoạn cung cấp điện. Phần lớn các sự cố đều liên quan đến một số nhóm thiết bị cốt lõi: hệ thống điều tốc, van đầu vào chính, bánh xe công tác, ổ đỡ và hệ thống kích từ. Bài viết tổng hợp 7 sự cố vận hành phổ biến, kèm nguyên nhân, dấu hiệu nhận biết và hướng phòng ngừa, để chủ đầu tư và đơn vị vận hành có cơ sở tham khảo khi xây dựng kế hoạch kiểm tra, bảo trì.

Vì sao cần nắm rõ các sự cố vận hành?

Tổ máy thủy điện làm việc liên tục dưới tác động của dòng nước áp lực cao, tải điện thay đổi và các chi tiết quay tốc độ lớn. Việc nhận diện sớm nguyên nhân và dấu hiệu của từng loại sự cố giúp đơn vị vận hành chủ động phòng ngừa, rút ngắn thời gian xử lý và hạn chế hư hỏng lan rộng sang các thiết bị khác.

Top 7 sự cố vận hành nhà máy thủy điện

Trong bất kỳ lĩnh vực nào, các sự cố khi vận hành đều có thể dẫn đến những tác hại lớn về tài sản, vật chất hoặc thậm chí là con người. Vận hành nhà máy thuỷ điện cũng vậy, dưới đây là top 7 sự cố vận hành nhà máy thuỷ điện có thể xảy ra trong quá trình vận hành:

1. Tổ máy quay lồng (runaway)

Quay lồng xảy ra khi tổ máy đột ngột mất tải, chẳng hạn máy phát tách khỏi lưới, trong khi cánh hướng không đóng kịp. Lúc này dòng nước không còn bị tải cản, tổ máy tăng tốc vượt đáng kể tốc độ định mức. Lực ly tâm tăng mạnh gây ứng suất lớn lên bánh xe công tác, rô-to máy phát và các ổ đỡ.

Các hệ thống bảo vệ quá tốc, cơ cấu đóng cánh hướng và van đầu vào chính đóng nhanh là những lớp phòng vệ chính. Vì vậy, servomotor và van đầu vào chính cần được kiểm tra định kỳ để bảo đảm đáp ứng khi có sự cố.

2. Sự cố hệ thống điều tốc

Hệ thống điều tốc giữ tốc độ tổ máy ổn định theo tải của lưới điện. Khi hệ thống này gặp sự cố, tốc độ và công suất dao động liên tục (hunting), hoặc cánh hướng phản ứng chậm so với tín hiệu điều khiển.

Nguyên nhân thường gặp gồm servomotor kẹt, cảm biến vị trí hoặc tốc độ sai lệch, khớp truyền động bị rơ và, với hệ thống thủy lực, dầu bị nhiễm bẩn. Sự cố điều tốc không xử lý kịp có thể dẫn tới quay lồng ở sự cố thứ nhất.

3. Sự cố van đầu vào chính

Van đầu vào chính là lớp cách ly cuối cùng trước tua bin. Sự cố điển hình là van đóng chậm hoặc không đóng khi cần, kẹt cơ cấu đóng mở và rò rỉ nước qua gioăng làm kín khi van đã đóng. Hậu quả là không thể cách ly tổ máy an toàn khi bảo trì hoặc xử lý sự cố.

Van trước tua bin cần chịu được áp cao và đóng nhanh khi có sự cố. Do đó, thời gian đóng van, độ kín và tình trạng cơ cấu truyền động cần được thử nghiệm định kỳ.

4. Xâm thực và mài mòn bánh xe công tác, cánh hướng

Bánh xe công tác là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với dòng nước ở tốc độ và áp lực cao nhất, nên xác suất sự cố ở bộ phận này thuộc nhóm cao nhất trong tua bin thủy lực. Hai dạng hư hỏng chính là xâm thực (bọt khí hình thành và vỡ làm rỗ bề mặt) và mài mòn do cát, phù sa trong nước. Với tua bin Pelton, gàu và kim phun chịu va đập trực tiếp của tia nước nên mòn nhanh hơn khi nước nhiều cát.

Dấu hiệu nhận biết là hiệu suất giảm dần, rung và tiếng ồn bất thường. Việc kiểm tra bề mặt trong các kỳ đại tu, chọn vật liệu chống ăn mòn và sửa chữa hoặc thay thế kịp thời giúp hạn chế hư hỏng lan rộng. Chi tiết xem thêm tại bài về bánh xe công tác và cánh hướng.

5. Va đập thủy lực (water hammer)

Khi lưu lượng nước trong đường ống áp lực thay đổi đột ngột, ví dụ cánh hướng hoặc van đóng quá nhanh, áp suất trong đường ống và buồng xoắn tăng hoặc giảm đột biến. Va đập thủy lực có thể làm hư hỏng van, gioăng, mối nối và thậm chí đường ống.

Đây là bài toán cân bằng trong thiết kế: đóng quá chậm thì tổ máy có nguy cơ quay lồng, đóng quá nhanh thì áp suất đột biến tăng. Quy luật đóng cánh hướng và van do đơn vị thiết kế tính toán, nên đơn vị vận hành không tự ý thay đổi thời gian đóng mở.

6. Rung động quá mức và quá nhiệt ổ đỡ

Rung động tăng có thể do mất cân bằng bánh xe công tác hoặc rô-to, xâm thực, lệch đồng tâm trục hoặc mòn bạc dẫn hướng. Quá nhiệt ổ đỡ thường do thiếu hoặc suy giảm chất lượng dầu bôi trơn, hệ thống làm mát bị tắc hoặc bạc bị mòn.

Cả hai dạng thường được hệ thống bảo vệ phát hiện và tự động dừng máy. Giám sát liên tục rung và nhiệt độ ổ đỡ, kết hợp bảo dưỡng dầu và thay bạc theo kế hoạch, giúp phát hiện xu hướng xấu trước khi tổ máy bị dừng.

7. Sự cố hệ thống kích từ và máy phát

Hệ thống kích từ cung cấp dòng điện kích thích cho rô-to máy phát. Khi bộ điều khiển kích từ lỗi, diode chỉnh lưu hỏng hoặc mất kích từ, điện áp và công suất phản kháng dao động, bảo vệ máy phát tác động và tổ máy bị dừng. Ngoài ra, cách điện cuộn dây suy giảm theo thời gian có thể gây chạm đất hoặc chạm chập.

Kiểm tra định kỳ diode chỉnh lưu, bộ điều khiển kích từ và thử nghiệm cách điện cuộn dây là các biện pháp phòng ngừa phổ biến.

Bảng tổng hợp 7 sự cố vận hành

Nguyên tắc chung khi xử lý sự cố tổ máy thủy điện

Tổ máy thường được dừng khẩn cấp khi một trong các bảo vệ sau tác động: quá tốc, nhiệt độ ổ đỡ cao, rung động vượt ngưỡng, mất áp lực dầu điều tốc, mất kích từ hoặc bảo vệ điện của máy phát. Khi xử lý sự cố, đơn vị vận hành thường theo thứ tự: dừng và cách ly tổ máy an toàn, xác định nguyên nhân dựa trên dữ liệu giám sát và kiểm tra thực tế, khắc phục, rồi thử nghiệm trước khi vận hành lại. Việc ghi nhận đầy đủ diễn biến sự cố cũng giúp rút kinh nghiệm cho kế hoạch bảo trì.

Liên hệ và tư vấn

Công ty TNHH Kỹ Thuật Và Thiết Bị TB Hydro Việt Nam là đơn vị chuyên nghiệp hàng đầu trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo, lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị công nghiệp. Quý khách hàng cần tư vấn về giải pháp, sản phẩm, vận hàng lĩnh vực thuỷ điện có thể liên hệ với TB Hydro Việt Nam để được hỗ trợ:

• Hotline: 0984250964
• Email: [email protected]
• Website: tbhydrovietnam.com
• Fanpage: TB Hydro Việt Nam
• Địa chỉ: Số 345A khu Park River, khu đô thị Ecopark, Xã Phụng Công, Tỉnh Hưng Yên, Việt Nam