Điện lưới là gì?

Định nghĩa

Mạng điện, còn được gọi là lưới điện, được định nghĩa là một mạng toàn diện tích hợp các đơn vị phát điện, truyền tải và phân phối. Chức năng chính của nó là tạo điều kiện chuyển giao điện năng từ nguồn phát điện đến người dùng cuối. Một lượng lớn điện năng được truyền từ các nhà máy phát điện đến các trung tâm tải ở điện áp 220kV hoặc thậm chí cao hơn. Mạng lưới bao gồm các đường dây truyền tải điện áp cao này được gọi là siêu lưới. Siêu lưới sau đó cung cấp điện cho mạng lưới phụ, thường hoạt động ở điện áp 132kV hoặc thấp hơn.

Các loại Mạng Điện

Các nhà máy điện trong mạng lưới thường được đặt gần nguồn nhiên liệu để giảm thiểu chi phí vận chuyển hệ thống. Tuy nhiên, điều này thường có nghĩa là chúng được đặt xa khu vực dân cư đông đúc. Điện áp cao được tạo ra tại các nhà máy này được hạ xuống bằng cách sử dụng biến áp hạ áp trong các trạm biến áp trước khi được phân phối cho người tiêu dùng. Mạng điện có thể được chia thành hai loại chính:

Lưới Điện Khu Vực

Một lưới điện khu vực được thiết lập bằng cách kết nối các hệ thống truyền tải trong một khu vực địa lý cụ thể thông qua các đường dây truyền tải. Loại lưới điện này phục vụ để tối ưu hóa việc phân phối và quản lý điện tại cấp độ địa phương hoặc khu vực, đảm bảo đáp ứng hiệu quả nhu cầu điện của khu vực.

Lưới Điện Quốc Gia

Lưới điện quốc gia được hình thành bằng cách liên kết nhiều lưới điện khu vực. Nó cung cấp một mạng lưới phân phối điện thống nhất và rộng khắp trên cả nước, cho phép chuyển giao điện giữa các vùng khác nhau một cách liền mạch. Hệ thống liên kết này giúp cân bằng cung cấp và nhu cầu điện trên toàn quốc, tăng cường sự ổn định và tin cậy của lưới điện.

Lý Do Liên Kết Lưới Điện

Liên kết lưới điện mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Nó cho phép sử dụng tối ưu các nguồn tài nguyên điện, đảm bảo rằng năng lượng được phân phối hiệu quả qua các khu vực khác nhau. Việc liên kết này cũng tăng cường an ninh cung cấp điện, vì sự cố ở một phần của lưới điện có thể được bù đắp bởi điện từ các khu vực liên kết khác.

Ngoài ra, liên kết lưới điện góp phần vào hiệu quả kinh tế và độ tin cậy của hệ thống điện tổng thể. Bằng cách liên kết các nhà máy phát điện, có thể giảm dung lượng dự phòng cần thiết trong mỗi khu vực riêng lẻ. Cách tiếp cận chia sẻ tài nguyên này không chỉ tiết kiệm chi phí duy trì điện dự phòng dư thừa mà còn cải thiện độ dẻo dai và hiệu suất tổng thể của lưới điện.

Khi có sự gia tăng đột ngột về tải hoặc mất nguồn phát điện trong một khu vực cụ thể của lưới điện, khu vực đó có thể rút điện từ các khu vực liên kết bên cạnh. Tuy nhiên, để đảm bảo liên kết đáng tin cậy, một lượng nhất định của công suất phát, được gọi là dự phòng xoay, là cần thiết. Dự phòng xoay bao gồm các máy phát đang hoạt động ở tốc độ bình thường và sẵn sàng cung cấp điện ngay khi cần.

Các Loại Liên Kết

Các liên kết giữa các mạng lưới điện có thể được chia thành hai loại chính: liên kết HVAC (High Voltage Alternating Current) và liên kết HVDC (High Voltage Direct Current).

Liên Kết HVAC (High Voltage Alternating Current)

Trong liên kết HVAC, hai hệ thống dòng điện xoay chiều (AC) được kết nối qua một đường dây truyền tải AC. Để liên kết thành công các hệ thống AC, rất quan trọng phải duy trì tần số được kiểm soát chặt chẽ trên cả hai hệ thống. Trong hệ thống 50Hz, ví dụ, phạm vi tần số chấp nhận được thường nằm trong khoảng từ 48.5 Hz đến 51.5 Hz. Loại liên kết này được gọi là liên kết đồng bộ hoặc liên kết đồng bộ, vì nó tạo ra một kết nối cứng giữa hai hệ thống AC.

Mặc dù được sử dụng rộng rãi, liên kết AC có một số hạn chế, và việc liên kết các hệ thống AC thường gặp các thách thức sau:

• Sự Truyền Bố Động Tần Số: Vì liên kết giữa hai mạng lưới AC là đồng bộ, bất kỳ dao động tần số nào trong một hệ thống sẽ nhanh chóng truyền sang hệ thống khác. Điều này có thể dẫn đến sự không ổn định trong mạng lưới liên kết.

• Ảnh Hưởng Của Sóng Công Suất: Sóng công suất trong một hệ thống AC có thể ảnh hưởng đáng kể đến hệ thống khác. Các sóng công suất quy mô lớn có thể kích hoạt việc nhảy tự động của các thiết bị bảo vệ, có thể gây ra sự cố lớn trong hệ thống. Trong trường hợp nghiêm trọng, những sự cố này có thể dẫn đến sụp đổ hoàn toàn của toàn bộ mạng lưới AC liên kết.

• Tăng Cấp Độ Sự Cố: Việc kết nối một hệ thống AC hiện có với hệ thống khác qua một đường dây liên kết AC có thể tăng cấp độ sự cố. Điều này xảy ra vì đường dây song song bổ sung giảm kháng cảm tương đương của hệ thống liên kết. Tuy nhiên, nếu cả hai hệ thống AC đều được kết nối với cùng một đường dây sự cố, thì cấp độ sự cố của từng hệ thống riêng lẻ vẫn không bị ảnh hưởng.

Liên Kết HVDC (High Voltage Direct Current)

Một liên kết DC, hay liên kết DC, cung cấp một sự kết nối linh hoạt hơn giữa hai hệ thống AC được kết nối. Khác với liên kết HVAC, liên kết DC là không đồng bộ (không đồng bộ). Phương pháp liên kết HVDC đi kèm với nhiều lợi ích đáng chú ý:

• Độc Lập Tần Số: Tính chất không đồng bộ của hệ thống liên kết DC cho phép kết nối các mạng lưới AC hoạt động ở cùng hoặc khác tần số. Đặc điểm độc đáo này cho phép tích hợp liền mạch các hệ thống AC đa dạng trong khi cho phép mỗi hệ thống duy trì tiêu chuẩn tần số riêng và hoạt động độc lập.

• Kiểm Soát Lưu Lượng Công Suất Chính Xác: Các liên kết HVDC có thể kiểm soát nhanh chóng và đáng tin cậy lưu lượng và hướng công suất bằng cách điều chỉnh góc bắn của các bộ đổi. Cơ chế kiểm soát chính xác này tăng đáng kể giới hạn ổn định tạm thời của hệ thống liên kết, đảm bảo truyền tải điện đáng tin cậy hơn.

• Giảm Sóng Công Suất: Bằng cách điều chỉnh lưu lượng công suất qua liên kết DC, các liên kết HVDC có thể nhanh chóng làm giảm sóng công suất trong các mạng lưới AC liên kết. Điều này hiệu quả cải thiện sự ổn định tổng thể của lưới điện, giảm rủi ro của sự cố lan truyền và tăng cường độ dẻo dai của hệ thống.

Trong thời đại hiện đại, các lưới điện truyền thống ngày càng được thay thế bằng lưới điện thông minh. Sử dụng các đồng hồ thông minh và thiết bị thông minh, lưới điện thông minh mang lại hiệu quả hoạt động cao hơn, quản lý phía yêu cầu tốt hơn, và hiệu suất tổng thể được cải thiện so với các đối tác truyền thống.