Những kỳ tích Việt Nam trên dòng sông Đà
Ngành công nghiệp năng lượng điện là một trong những ngành công nghiệp xương sống của mọi quốc gia trên thế giới. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển lớn mạnh của cả quốc gia cũng như cuộc sống sinh hoạt, kinh doanh thường ngày của người dân. Trên dòng sông Đà hùng vĩ, ngành điện Việt Nam đã tạo nên những kỳ tích to lớn được thế giới nể phục để đưa Việt Nam vào bản đồ công nghiệp thủy điện thế giới.
Thủy điện Hòa Bình – lớn nhất Đông Nam Á thế kỷ XX
Những năm đầu tiên khi đất nước giải phóng, với vô vàn khó khăn, thách thức nhưng với khát vọng sục sôi đưa đất nước đi lên thoát khỏi tình trạng kém phát triển đã tạo động lực mạnh mẽ cho toàn bộ hệ thống chính trị. Để hoàn thành mục tiêu đó, điện năng là yếu tố quan trọng hàng đầu. Vì thế, 10h ngày 6/11/1979 có lẽ đã trở thành thời khắc đi sâu vào tâm thức của những người đã gắn bó nhiều năm với ngành điện, khi cả nước hướng về Hòa Bình mừng ngày khởi công xây dựng công trình thủy điện lớn nhất Đông Nam Á của thế kỷ 20. Lần đầu tiên, chúng ta biết đến việc ngăn dòng chảy Sông Đà khổng lồ theo ý muốn của con người, để dòng chảy tự nhiên tạo ra năng lượng điện phục vụ con người.
Và công trình kỳ vĩ đó đã ghi dấu bằng những điểm nhấn là biểu tượng của trí tuệ và sức mạnh của con người. Nhà máy có thiết kế nửa nằm trong núi, đòi hỏi độ chính xác cao trong kỹ thuật thi công, trở thành một trong những thủy điển lớn nhất Việt Nam và Đông Nam Á. Đập dâng nước của công trình được áp dụng phương pháp màn chống thấm (đập đất đá lõi sét) chiều dài 734m, chiều cao 128m, chịu cột nước chênh lệnh thượng, hạ lưu 102 m. Phần thân của nhà máy nằm ngầm trong lòng đất. Để chống động đất và thấm nứt, các chuyên gia Liên Xô đã áp dụng kinh nghiệm xây đập thủy điện Aswan trên sông Nile (Ai Cập), bằng cách sử dụng kỹ thuật khoan phun xi măng và khoan phụt. Các loại vữa sét sẽ được phụt vào nền cát, cuội sỏi nằm trong lòng sông, tiếp đó, khoan vào nền đá và phun xịt xi măng vào toàn bộ các lỗ khoan trong đá để tạo kết dính. Bên cạnh đó, để xây dựng công nhân phải tiến hành 2 đợt ngăn sông.
Vượt qua nhiều khó khăn, mất mát, không chỉ phải đổi bằng mồ hôi, nước mắt mà cả máu của hàng trăm con người của cả hai đất nước Việt Nam - Liên Xô (nay là Liên bang Nga), ngày 20/12/1994, đất nước ta phấn khởi chào mừng sự kiện vô cùng trọng đại, đó là ngày khánh thành công trình Thủy điện Hòa Bình trên sông Đà. Đây là công trình có công suất lớn nhất Đông Nam Á thế kỷ 20, có bốn nhiệm vụ, trong đó điều tiết chống lũ đảm bảo an toàn cho thủ đô Hà Nội, các tỉnh đồng bằng sông Hồng và cung cấp điện được cho là trọng yếu. Là nguồn điện chủ lực của hệ thống điện Việt Nam, thủy điện Hòa Bình đã góp phần đưa quy mô nguồn điện Việt Nam đứng thứ 25 trên thế giới và đứng thứ hai ASEAN. Năm 2017, NMTĐ Hòa Bình được Thủ tướng Chính phủ đưa vào danh mục công trình trọng điểm liên quan đến an ninh quốc gia.
Thủy điện Sơn La – Việt Nam làm chủ công nghệ
Sau thủy điện Hòa Bình là công trình thủy điện Sơn La được đánh dấu bằng sự làm chủ công nghệ từ khâu quy hoạch, thiết kế, thi công xây lắp, đồng bộ thiết bị, giám sát, quản lý vận hành. Đó còn là những sáng kiến vĩ đại đặt nền móng cho xây dựng thủy điện Việt Nam sau này.
Dự án thủy điện Sơn La được ấp ủ từ năm 1969 với những những chuyến khảo sát đầu tiên thực hiện bởi các chuyên gia viện Thủy điện và công nghiệp Moskva, công ty Electricity and Power Distribution của Nhật Bản, Cty Designing Research and Production Shareholding của Nga và SWECO của Thụy Điển. Tuy nhiên, công trình có nền tảng tại một vùng đất có địa chất dễ xảy ra những nguy cơ động đất, dự án thủy điện Sơn La được tính toán với những bước đi đầy cẩn trọng.
Năm 2001, dự án thủy điện Sơn La làm nóng nghị trường quốc hội khóa X về việc quyết định xây dựng hay không xây dựng vì còn tiềm ẩn nhiều rủi ro về vấn đề an toàn thủy điện, về trình độ kỹ thuật của chuyên gia trong nước, vấn đề môi trường sinh thái và an ninh quốc phòng bởi đây là dự án quá lớn so với người Việt Nam. Nhưng qua những lần khảo sát, đánh giá, báo cáo khả thi đã thuyết phục được Quốc hội khóa XI, vào ngày 02/12/2005 NMTĐ Sơn La đã được khởi công. Trong phương án xây dựng được thông qua với mục tiêu hoàn thành công trình vào năm 2015. Tuy nhiên, với sự nỗ lực không ngừng nghỉ của tập thể Tổng công ty Sông Đà, công tình đã hoàn thành sớm hơn dự định 3 năm.
Những điểm đặc biệt ghi dấu ấn của công trình thủy điện Sơn La đó chính là việc làm chủ công nghệ của người Việt Nam. Công trình thủy điện Sơn La đánh dấu cho sáng kiến sử dụng đập trọng lực với công nghệ bê tông đầm lăn thay cho công nghệ bê tông đầm rung. Từ đó công nghệ này đã được sử dụng phổ biến trong thi công thủy điện ở Việt Nam. Nếu với công nghệ cũ, hàm lượng nước cho vào bê tông phải dùng nhiều mới có tác dụng thì bê tông đầm lăn công nghệ dải như làm đường, dùng xe lu lăn chỉ cần đủ độ ẩm để đảm bảo độ thủy phân của xi măng. Do đó, bê tông đầm lăn tiết kiệm thời gian, chi phí và cho năng suất tốt hơn, góp phần quan trọng vào việc đưa tiến độ cán đích của công trình thủy điện Sơn La trước 3 năm so với dự kiến.
Đặc biệt việc sử dụng tro bay - một cốt liệu quan trọng để bù đắp cho độ mịn khi sử dụng xi măng ít đi trong công nghệ đầm lăn là cả một nỗ lực và tìm tòi của các nhà khoa học. Từ đó, xỉ than của nhà máy nhiệt điện Phả Lại đã được tận thu để qua công nghệ biến thành cốt liệu tro bay phục vụ xây dựng NMTĐ Sơn La. Như vậy, nếu sử dụng công nghệ truyền thống đổ bê tông đầm rung 1 ngày chỉ đổ được 200-300 m3 nhưng công nghệ bê tông đầm lăn có thể đổ 1 ngày đến đến 3000m3 khối nên đã đẩy nhanh tiến độ thi công cho NMTĐ Sơn La.
Bên cạnh đó, việc làm chủ công nghệ khi xây dựng NMTĐ Sơn La không thể không kể đến việc thiết kế ống dẫn nước đảm bảo độ an toàn, chính xác tuyệt đối của tập thể các nhà khoa học. Tuyến dẫn nước từ cửa đập để dẫn thẳng đến các tua bin là 1 hệ thông gồm 6 đường ống, được kết cấu bằng thép, theo tiêu chuẩn tính toán của viện thi công Mascơva đường ống áp lực được hàn với nhau bằng các mô đun và được bơm 7000m3 nước nén ở áp suất 10 áp phốt phe duy trì trong 72 tiếng để kiểm tra độ bền, độ rò rỉ nước của đường ống. Nếu làm theo phương pháp này thì mất thời gian, tốn kém, không khả thi. Các kỹ sư đã đầu tư trí tuệ công sức đảm bảo chất lượng các mối hàn bằng hình thức thi tuyển chọn công nhân hàn chất lượng cao và tăng cường biện pháp kiểm tra không phá hủy nên đã thành công lớn trong việc thử nghiệm với với tổ máy 1 sau đó được áp dụng với 5 tổ máy còn lại.
Đặc biệt, trong thiết kế, thi công NMTĐ Sơn La, việc chế tạo ra những máy móc phục vụ cho chính việc lắp đặt, vận chuyển các thiết bị quan trọng đã thể hiện sự đổi mới sáng tạo để làm nên thành công rực rỡ của công trình. Trong quá trình thi công NMTĐ, để vận chuyển các thiết bị siêu trường, siêu trọng lên đến mảnh đất Sơn La, các nhà vận tải phải đối mặt với thách thức chính là cây cầu Mường La. Trọng tải cây cầu là 40 tấn nhưng thiết bị để lắp đặt máy lên đến hàng trăm tấn thì việc gẫy cầu là không thể tránh khỏi. Các nhà khoa học đã sáng kiến một tổ hợp vận chuyển dài chính bằng cây cầu, thiết kế một loại dầm phân tải để trọng lực kiện hàng được dàn đều ra các bánh xe của tổ hợp đó. Nhờ vậy, các thiết bị như tua bin, biến áp, bánh xe công tác... đã được vận chuyển đến nơi an toàn. Bên cạnh đó, thay vì việc phải mua cần cẩu 36 triệu đô la Mỹ của nước ngoài để đặt rô to trọng lượng 1000 tấn vào khoang máy với sai số cho phép vài mm, các nhà chế tạo Việt Nam đã tạo ra một chàng lực sĩ khổng lồ 1200 tấn - cần cẩu lớn nhất Việt Nam để đảm nhận trọng trách quan trọng này.
Tất cả những nỗ lực, cố gắng, với trí tuệ, sự nhiệt huyết, năm 2012 NMTĐ Sơn La đã chính thức đi vào hoạt động. Công trình thủy điện Sơn La có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong việc phòng chống lũ về mùa mưa, cung cấp nước về mùa khô cho Đồng bằng Bắc Bộ, giao thông thủy, phát điện cho hệ thống và góp phần tạo động lực phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Bắc.
Với tính chất đặc biệt quan trọng về nhiều mặt, công trình thủy điện Sơ La được xác định là công trình quan trọng liên quan đến an ninh quốc gia. Ngoài ra, từ khi đưa công trình thủy điện Sơn La vào vận hành còn làm tăng sản lượng phát điện đối với thủy điện Hòa Bình trung bình 1,2 tỷ kWh/ năm.
Thủy điện Lai Châu – tối ưu hóa khi vận hành
Với công trình thủy điện Lai Châu, những công nghệ hiện đại nhất trong vận hành được áp dụng và 100% kỹ sư Việt Nam làm chủ trong vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng đã chứng tỏ ý chí, tinh thần Việt Nam thật mạnh mẽ và vô tận. Vì đặc thù của mình, ngành điện một trong những ngành xuất hiện trong các danh mục thuộc ngành độc hại và nguy hiểm của tất các quốc gia. Do đó, các công nghệ xuất hiện trong ngành điện ngoài việc nâng cao sản lượng, hiệu suất cũng như khả năng truyền tải, cũng tập trung phát triển các công nghệ nâng cao độ an toàn của các thiết bị vận hành đặc biệt là các thiết bị đóng cắt mạch điện trong các mạng điện cao thế và siêu cao thế, giúp giảm nguy cơ xảy ra các vụ tai nạn đáng tiếc. Công nghệ GIS hiện đại giúp đưa ra lời giải cho tất cả các bài toán đó. Và đặc biệt công nghệ GIS đã được ứng dụng tại NMTĐ Lai Châu, Sơn La để đặt những trạm biến áp công suất rất lớn ngay trong thân đập thủy điện, không phải đặt ngoài trời như các NMTĐ khác.
Trạm GIS 500kV NMTĐ Lai Châu được thiết kế theo kiểu ZF15-550 là loại thiết bị đóng cắt được bao bọc toàn bộ trong khí SF6 bao gồm: MC, DCL (DS), DTĐ (ES) và DTĐ tác động nhanh (FES), máy biến dòng điện (CT), máy biến điện áp (VT), chụp bịt đầu cáp (CSE), thanh cái (BUS) và các tủ điều khiển thiết bị sợ cấp. Hệ thống thiết bị điện 500kV được chia làm thành nhiều mô đun để thuận tiện trong việc vận chuyển. Với kết cấu đặc biệt như thế nên thành phần cách điện của hệ thống thiết bị bao gồm chất khí (SF6) và cách điện rắn (thanh truyền động epoxy). Trạm phân phối 500kV NMTĐ Lai Châu có nhiệm vụ phân phối công suất từ 03 khối máy phát - máy biến áp lên hệ thống điện qua 02 mạch đường dây 500kV.
Phạm vi thiết bị phân phối 500kV của NMTĐ Lai Châu được tính từ đầu ra sứ 500kV MBA tăng áp, thiết bị trạm GIS 500kV, chống sét van 500kV, đầu ra sứ xuyên chuyển tiếp lên đường dây và kháng điện 500kV. Toàn bộ thiết bị 500kV được chia thành các phân đoạn khí gồm 159 khoang khí kín ngăn cách với nhau bằng lớp cách điện đảm bảo độ kín không lọt khí. Mỗi phân đoạn có trang bị hệ thống quan sát khí SF6 riêng đấu với màn hình kiểm tra nồng độ khí SF6. Đấu nối giữa các máy biến áp chính 3 pha, kháng điện và trạm GIS được thực hiện bằng các thanh dẫn dòng cách điện khí SF6 thông qua các sứ xuyên cao áp kiểu dầu/SF6. Đấu nối từ trạm GIS với các mạch đường dây 500kV được thực hiện bằng các thanh dẫn dòng cách điện khí SF6 thông qua các sứ xuyên cao áp kiểu SF6/không khí. Bố trí trạm GIS NMTĐ Lai Châu được bố trí phía thượng lưu nhà máy ở cao trình 220m phía tổ máy 1 và 2.
Trong công nghệ GIS, khí SF6 là cốt lõi của trạm biến áp GIS vì với độ bền điện môi của khí SF6 nên khoảng cách pha-pha giảm đi rất nhiều. Dẫn đến kết cấu hệ thống đóng cắt được rút gọn rất nhiều. Giúp tiết kiệm nguồn lực, giảm kích thước, diện tích mặt bằng xây dựng và hiệu suất, độ tin cậy cao. Cụ thể, nếu trạm biến áp 500kV thông thường khoảng cách pha-pha tối thiểu là 5.000 cm thì trong trạm GIS tại NMTĐ Lai Châu được rút xuống gần 170 lần chỉ còn 30 cm. Việc giảm diện tích xây dựng trạm biến áp có thể thấy rõ như sau: nếu như cùng thông số kỹ thuật về điện áp như NMTĐ Lai Châu mà đặt trạm biến áp ngoài trời cần tối thiểu đến 30.000 mét vuông mặt bằng. Nhưng với công nghệ GIS thì chỉ cần 2.730 mét vuông. Chính vì vậy mà trạm biến áp 500kV ở NMTD Lai Châu đã đặt được ngay trong thân đập mà không cần đặt ở ngoài như nhiều NMTĐ khác.
Ngoài ra, trạm biến áp GIS còn có ưu điểm là độ an toàn cao, hợp lý hóa trong công tác bảo dưỡng và hài hòa với môi trường. Nhờ toàn bộ thiết bị được đặt trong thân đập (trong nhà, có mái che, kín, không tiếp xúc khói bụi, ánh nắng…), được cách điện bằng khí và đặt trong đường ống sử dụng loại cách điện bằng khí SF6, không tiếp xúc với môi trường và bụi bẩn nên thiết bị đóng cắt công nghệ GIS rất an toàn khi vận hành. Số lần bảo trì bảo dưỡng ít hơn nhiều so với trạm điện kiểu hở sử dụng thiết bị đóng cắt truyền thống. Theo thông số kỹ thuật, trạm biến áp GIS đặt trong thân đập NMTĐ Lai Châu phải 20 năm mới bảo dưỡng 1 lần.
Ngày 20/3/2016 tại huyện Mường Tè, tỉnh Lai Châu đã diễn ra Lễ khởi công xây dựng công trình thủy điện Pắc Ma. Công trình thủy điện Pắc Ma được xây dựng trên dòng chính của Sông Đà phía thượng nguồn của Công trình thủy điện Lai Châu, nằm trên địa bàn xã Mù Cả và xã Ka Lăng của huyện Mường Tè. Với công suất lắp máy 140 MW, cung cấp điện năng trung bình 530.07 triệu KW/h/năm. Đây là bậc thang thủy điện thứ tư trên dòng chính sông Đà.
Với 4 công trình thủy điện lớn trên dòng sông Đà hùng vĩ nhất Việt Nam đóng góp khoảng 50% sản lượng thủy điện, khoảng 15% tổng sản lượng điện toàn quốc. Đây là quả là những kỳ tích mang đậm ý chí, khát vọng cường thịnh của người Việt Nam trên dòng sông linh hồn của miền Tây Bắc. Những kỳ tích này đang đóng góp rất lớn vào an ninh năng lượng quốc gia, là động lực thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.
ThS. Nguyễn Thị Hồng; Trương Huy
