Hệ thống điện là gì? Tầm quan trọng của hệ thống điện quốc gia

Lê Hồng Phong

Hệ thống điện không chỉ có vai trò quan trọng trong cuộc sống hiện đại, cung cấp lượng điện cần thiết phục vụ nhu cầu sinh hoạt, sản xuất mà còn là yếu tố then chốt cho sự phát triển của một quốc gia. Trong bài viết này, KTH ELECTRIC sẽ cung cấp cho bạn những thông tin chi tiết về cấu tạo, phân loại và tầm quan trọng của hệ thống điện.

Hệ thống điện là gì?

Theo định nghĩa chung, hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng và thuộc phạm vi hệ thống kinh tế quốc dân. Trong đó, mỗi thiết bị cấu thành nên hệ thống được gọi là một phần tử của hệ thống điện.

Các yếu tố này có thể bao gồm: nhà máy điện, trạm phân phối, trạm biến áp, đường dây truyền tải, phân phối và các thiết bị khác (điều khiển, bảo vệ…) tạo thành một hệ thống chịu trách nhiệm sản xuất, chuyển đổi, truyền tải và tiêu thụ điện năng, đồng thời có khả năng điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ quá trình sản xuất hoặc phân phối điện.

Ở Việt Nam, định nghĩa về hệ thống điện được quy định trong Luật Điện lực 2004 tại khoản 10 Điều 3 như sau: “Hệ thống điện quốc gia là hệ thống các thiết bị phát điện, lưới điện và các thiết bị phụ trợ được liên kết với nhau và được chỉ huy thống nhất trong cả nước”.

Cũng theo Luật Điện lực, hệ thống điện quốc gia ở nước ta được cấu tạo gồm 3 thành phần chính: nhà máy điện, hệ thống lưới điện và các hộ tiêu thụ điện liên kết với nhau thành một hệ thống thực hiện 4 quá trình sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện trên lãnh thổ Việt Nam.

Nhà máy điện: Chịu trách nhiệm sản xuất điện từ các nguồn năng lượng khác. Căn cứ vào nguyên liệu đầu vào, các nhà máy này được phân loại thành: nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, nhà máy điện sinh khối, nhà máy điện mặt trời, nhà máy điện gió và nhà máy điện hạt nhân…

Hệ thống lưới: Hệ thống lưới điện truyền tải có vai trò kết nối các nhà máy điện với nhau, đồng thời vận chuyển, phân phối điện từ các nhà máy điện đến các điểm tiêu thụ điện trên toàn quốc. Đặc biệt, đường dây truyền tải có thiết kế phức tạp, bao gồm hàng nghìn km đường dây truyền tải, trạm biến áp và các thiết bị điều khiển, bảo vệ, được chia thành:

• Hệ thống lưới điện: Có chức năng kết nối các nhà máy điện với nhau và với các nút phụ tải khu vực.
• Lưới truyền tải: Phần lưới điện từ trạm trung gian khu vực đến trạm trung gian cục bộ.
• Lưới điện phân phối: Bao gồm các đường dây trung thế và hạ thế, cùng với các trạm biến áp phân phối đưa điện đến từng hộ gia đình, cơ sở sản xuất, dịch vụ trong khu vực tiêu dùng.

Tại Việt Nam, lưới điện truyền tải được quản lý bởi Tổng công ty Truyền tải điện Quốc gia (EVNNPT), đơn vị trực thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN).

Người tiêu dùng: Bao gồm các hộ gia đình, doanh nghiệp, cơ quan, tổ chức khác có sử dụng điện để phục vụ hoạt động sản xuất, dịch vụ và đời sống.

Các chế độ hệ thống điện

Các chế độ của hệ thống điện liên quan đến cách vận hành, quản lý và điều khiển hệ thống để đảm bảo đường dây truyền tải vận hành an toàn, ổn định và hiệu quả. Dưới đây là một số chế độ phổ biến trong hệ thống điện:

• Cân bằng điện năng: Để đảm bảo sự ổn định của hệ thống, việc cân bằng năng lực sản xuất và tiêu thụ là điều cần thiết. Trung tâm điều khiển sẽ giám sát, điều chỉnh công suất sản xuất của các nhà máy điện phù hợp với nhu cầu tiêu dùng.
• Kiểm soát tần số: Tần số hệ thống điện (thường là 50Hz hoặc 60Hz) cần được giữ ở mức ổn định để đảm bảo các thiết bị điện hoạt động bình thường. Khi phụ tải hoặc công suất sản xuất có biến động, hệ thống điều khiển tần số sẽ tự động điều chỉnh công suất các nguồn điện để duy trì tần số quy định.
• Kiểm soát điện áp: Điện áp trong hệ thống điện cần được kiểm soát và giữ ổn định để đảm bảo an toàn, hiệu quả trong việc truyền tải và sử dụng điện. Các thiết bị như máy biến áp tự động, máy biến áp, thiết bị điện điều khiển điện áp tự động giúp điều chỉnh, duy trì điện áp trong ngưỡng cho phép.
• Phối hợp giữa các nguồn điện: Hệ thống điện thường có nhiều nguồn có tính chất và công suất sản xuất khác nhau. Sự phối hợp giữa các nguồn điện này giúp tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn năng lượng, giảm thiểu chi phí và đảm bảo tính ổn định của hệ thống.
• Chế độ khẩn cấp và phục hồi hệ thống: Khi xảy ra sự cố ở hệ thống điện, chế độ khẩn cấp và phục hồi hệ thống sẽ được kích hoạt. Các biện pháp như cắt tải, cắt nguồn điện dự phòng được thực hiện để khôi phục vận hành hệ thống một cách nhanh chóng và an toàn.

Cách phân loại hệ thống điện

Hệ thống điện được phân loại theo 3 tiêu chí cơ bản.

Theo cấp điện áp

Thông tư 39/2015/TT-BCT quy định cấp điện áp là một trong các giá trị điện áp danh định dùng trong hệ thống điện, bao gồm:

• Hạ áp là cấp điện áp danh định đến 01 kV
• Điện áp trung thế là cấp điện áp danh định từ 01 kV đến 35 kV
• Điện áp cao là cấp điện áp danh định trên 35 kV đến 220 kV
• Điện áp cực cao là cấp điện áp danh định trên 220 kV.

Tương ứng, hệ thống điện ở Việt Nam được chia thành 3 loại: cao thế, trung thế và hạ thế.

• Điện áp cao: Có cấp điện áp từ 35kV trở lên, sử dụng trong hệ thống truyền tải điện đường dài, từ nhà máy điện đến trạm biến áp.
• Điện trung thế: Có cấp điện áp từ 1kV đến 35kV, dùng để phân phối điện từ các trạm biến áp đến các khu dân cư, nhà máy, khu công nghiệp,…
• Điện áp thấp: Cấp điện áp tiêu chuẩn theo quy định của pháp luật là 220/380V, dùng cho các thiết bị gia dụng, văn phòng hoặc công nghiệp nhẹ.

Theo phạm vi truyền tải

• Hệ thống điện quốc gia: Mạng lưới hạ tầng điện toàn diện bao gồm toàn bộ hệ thống truyền tải và phân phối điện trên toàn quốc.

• Hệ thống điện địa phương: Trong đó có hệ thống mạng lưới phân phối và tiêu thụ, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện của một số vùng, địa phương.
• Hệ thống điện cục bộ: Một hệ thống điện nhỏ phục vụ một khu vực cụ thể, chẳng hạn như khu công nghiệp hoặc khu dân cư, thường bao gồm các nguồn điện tại chỗ và hệ thống phân phối điện áp thấp.

Theo cấu trúc hệ thống

• Hệ thống điện nối lưới: Hệ thống được liên kết với lưới điện quốc gia hoặc địa phương nhất định, cho phép trao đổi năng lượng linh hoạt giữa các nguồn phát điện và người tiêu dùng.
• Hệ thống điện không nối lưới: Hệ thống này thường được sử dụng ở những vùng sâu vùng xa, nơi việc kết nối với lưới điện chính không khả thi hoặc không kinh tế. Hệ thống này hoạt động độc lập với lưới điện quốc gia, cung cấp và phân phối điện cho một khu vực, cộng đồng hoặc cơ sở sản xuất nhỏ.

Tầm quan trọng của hệ thống điện quốc gia

Vì mục đích kinh tế – xã hội

Hệ thống điện quốc gia đóng vai trò “xương sống”, giúp kết nối các nhà máy điện với các khu vực tiêu thụ, đảm bảo cho hoạt động sản xuất kinh doanh chủ yếu của đất nước trên mọi lĩnh vực cũng như mọi vùng miền của đất nước được ổn định và ngày càng phát triển.

Nói cách khác, hệ thống điện quốc gia là cơ sở hạ tầng đặc biệt quan trọng, đảm bảo cung cấp điện cho nhu cầu sinh hoạt của mọi người dân, đồng thời góp phần phát triển các ngành kinh tế, thương mại, dịch vụ.

Vì an ninh quốc gia

Hệ thống điện đảm bảo cung cấp điện an toàn, ổn định cho mọi vùng miền trên cả nước. Điều này đặc biệt có ý nghĩa đối với các tỉnh biên giới, hải đảo, vùng sâu, vùng xa, tạo điều kiện cho người dân yên tâm sinh sống, làm việc, góp phần giữ vững an ninh quốc gia ở các khu vực này.

Mặt khác, hệ thống điện quốc gia cung cấp năng lượng điện để vận hành các công trình an ninh, quốc phòng, duy trì hệ thống thông tin liên lạc giữa đất liền với các đảo, quần đảo cũng như giữa các đơn vị không quân và hải quân.

Hệ thống điện mặt trời tại quần đảo Trường Sa

Đối với môi trường

Hệ thống điện cung cấp nguồn năng lượng đảm bảo cho hoạt động sản xuất và phân phối năng lượng tái tạo, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong sản xuất và sử dụng điện. Đặc biệt trong những năm gần đây, phát triển bền vững là hướng phát triển quan trọng của ngành Điện, đánh dấu xu hướng chuyển đổi từ năng lượng hóa thạch sang năng lượng tái tạo trong sản xuất và tiêu dùng điện.

Những câu hỏi thường gặp về hệ thống điện

Câu 1: Ứng dụng của hệ thống điện là gì?

Hồi đáp: Điện là nguồn năng lượng không thể thiếu trong đời sống và hoạt động sản xuất hằng ngày. Vì vậy, bạn có thể dễ dàng nhận ra ứng dụng của hệ thống điện trong nhiều lĩnh vực khác nhau như nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, công nghiệp nặng – công nghiệp nhẹ, y tế, thương mại,…

Câu 2: Nhà máy điện nào phổ biến nhất hiện nay?

Hồi đáp: Hiện nay, điện được sản xuất chủ yếu từ các nhà máy nhiệt điện, thủy điện, thủy điện hỗn hợp, điện mặt trời, điện gió hay điện hạt nhân.

Câu 3: Lưới điện thông minh ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống điện quốc gia?

Hồi đáp: Lưới điện thông minh đang tạo ra một cuộc cách mạng trong vận hành hệ thống điện, từ phân phối, quản lý đến tương tác với người tiêu dùng.

Tại Việt Nam, Tập đoàn Điện lực Việt Nam đã và đang triển khai Lộ trình phát triển Lưới điện thông minh với mục tiêu và giai đoạn rõ ràng. Các Tổng công ty Điện lực thành viên nhưEVNHANOI,EVNHCMC,EVNSPC là những đơn vị tiên phong triển khai các dự án Lưới điện thông minh.

Các dự án, công nghệ Lưới điện thông minh đã và đang triển khai bao gồm:

• Hệ thống SCADA/EMS/DMS: Nâng cấp, mở rộng hệ thống giám sát, điều khiển, quản lý lưới điện tại các trung tâm điều độ quốc gia, khu vực và các công ty điện lực.
• Tự động hóa mạng lưới phân phối (DAS/ADMS): Triển khai các thiết bị đóng cắt tự động (Recloser, LBS), trạm biến áp không người lái, cho phép điều khiển và giám sát từ xa.
• Hệ thống đồng hồ thông minh (AMI): Máy đo điện tử có khả năng đo khoảng cách xa trên quy mô lớn, đặc biệt ở các thành phố lớn, cho phép thu thập dữ liệu tự động, từ xa.
• Tích hợp năng lượng tái tạo: Phát triển các giải pháp kỹ thuật kết nối lưới điện và quản lý các nguồn điện mặt trời, điện gió,…

Các kiến ​​thức khác về hệ thống điện các bạn có thể tìm hiểu tại: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/kien-thuc-he-thong-dien/.