Truyền tải điện là gì? Cấu tạo và vai trò của hệ thống truyền tải điện

Lê Hồng Phong

Truyền tải điện có vai trò quan trọng trong việc kết nối các nhà máy sản xuất với các khu vực tiêu thụ điện. Đây là một quá trình phức tạp và đầy thử thách, đòi hỏi hệ thống phải đáp ứng nhu cầu truyền tải ở điện áp cao và dễ bị mất điện. Tìm hiểu khái niệm truyền tải điện và vai trò của hệ thống truyền tải điện trong bài viết sau.

Truyền tải điện là gì?

Truyền tải điện là quá trình vận chuyển điện trên khoảng cách xa từ các nhà máy phát điện đến các trạm biến áp trung gian, sau đó phân phối đến người tiêu dùng cuối cùng hoặc từ lưới điện này sang lưới điện khác, tạo thành mạng lưới kết nối. Truyền tải điện là một trong 4 quá trình cốt lõi của hệ thống điện Việt Nam (bao gồm sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện), đóng vai trò là “mạch máu” của ngành điện, đồng thời là thành phần chủ chốt của hệ thống truyền tải.

Hệ thống truyền tải điện là một mạng lưới phức tạp và quan trọng, có nhiệm vụ chính là truyền tải và phân phối điện an toàn và hiệu quả. Thông qua hệ thống này, điện được cung cấp đầy đủ, ổn định đến từng hộ gia đình, an ninh năng lượng quốc gia được đảm bảo, sản xuất kinh doanh duy trì được nguồn năng lượng cơ bản để hoạt động.

Các bộ phận quan trọng của hệ thống truyền tải điện

Có ba thành phần quan trọng tạo nên hệ thống truyền tải: nhà máy điện, đường dây truyền tải và thiết bị truyền tải điện.

Nhà máy điện

Quá trình truyền tải điện sẽ bắt đầu từ các nhà máy điện, nơi điện được tạo ra thông qua việc chuyển đổi các nguồn năng lượng khác nhau như hóa thạch, thủy điện, gió, mặt trời, hạt nhân,… Điện sau đó được chuyển đến các trạm biến áp để chuyển đổi thành điện cao thế để truyền tải đường dài.

Đường dây truyền tải

Đường dây truyền tải điện có nhiệm vụ chính là vận chuyển điện năng từ nơi sản xuất đến nơi phân phối và tiêu thụ. Đường dây này thường hoạt động ở điện áp rất cao để giảm tổn thất điện năng trong quá trình vận chuyển đường dài. Tùy theo cấp điện áp, đường dây được chia thành các thành phần khác nhau:

• Đường dây siêu cao áp: Có cấp điện áp 500kV, thuộc hệ thống lưới điện, có chức năng kết nối các nhà máy điện với nhau và với các nút phụ tải khu vực.
• Đường dây cao thế: Có cấp điện áp từ 110kV – 220kV, dùng cho lưới điện truyền tải – phần lưới điện từ trạm trung gian khu vực đến trạm trung gian cục bộ.
• Đường dây trung thế: Có cấp điện áp từ 6kV – 35kV, thuộc lưới phân phối trung áp, có nhiệm vụ phân phối điện từ các trạm trung gian đến các khu dân cư, khu công nghiệp.
• Đường dây hạ thế: Điện áp tiêu chuẩn là 220V/380V, thuộc mạng lưới phân phối hạ thế, sử dụng trực tiếp trong các hộ gia đình, văn phòng, dịch vụ,…

Tại Việt Nam, đường dây 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) với quy mô trải dài từ Bắc vào Nam và đến một số nước lân cận. Riêng đường dây 500kV đã có chiều dài gần 1.500km và được đưa vào vận hành lần đầu năm 1994.

Trạm biến áp

Dùng để tăng giảm điện áp phù hợp với yêu cầu về điện của từng khu vực cụ thể. Trạm biến áp đóng vai trò không thể thiếu trong việc duy trì sự ổn định của hệ thống truyền tải.

Thiết bị truyền tải điện

Nhóm thiết bị này bao gồm: Cầu dao CB, công tắc tự động và thiết bị giám sát điện, có nhiệm vụ đảm bảo an toàn, giải quyết nhanh chóng các sự cố cũng như theo dõi, giám sát hoạt động của hệ thống điện.

Cáp nguồn

Có nhiệm vụ dẫn điện, được thiết kế đặc biệt để phù hợp với việc truyền tải điện áp cao.

Theo tiêu chí vị trí lắp đặt, cáp điện được phân thành:

• Cáp treo: Có cấp điện áp rất cao, từ 110kV trở lên, đảm nhiệm phần lớn nhiệm vụ truyền tải điện đi xa. Cáp trên không phụ thuộc vào không khí để cách điện nên chủ yếu sử dụng dây trần, không cách điện. Các yếu tố thời tiết như mưa, gió, nhiệt độ đều có thể ảnh hưởng đến quá trình truyền tải điện trên không.
• Cáp ngầm: Dùng để truyền tải điện qua khu vực đông dân cư, dưới nước hoặc những khu vực không thể lắp đặt cáp trên không. Cáp ngầm ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết, không ảnh hưởng đến cảnh quan đô thị nhưng bị hạn chế bởi khả năng chịu nhiệt và chi phí lắp đặt, vận hành cao.

Cột điện

Dùng để hỗ trợ lắp đặt đường dây điện trên cao. Chất liệu và chiều cao cột điện thường khác nhau tùy theo cấp điện áp.

• Đường dây cao thế: Yêu cầu hệ thống cột cao > 18m và làm bằng bê tông ly tâm hoặc tháp sắt.
• Đường dây trung thế: Cột điện thường được làm bằng bê tông ly tâm, có chiều cao trung bình 9m-12m.
• Đường dây hạ thế: Thường sử dụng cột bê tông ly tâm hoặc cột bê tông vuông, tháp sắt có chiều cao từ 5m-8m.

Ngoài ra, hệ thống truyền tải còn có các phụ kiện điện khác như: dây dẫn, phụ kiện kết nối…

Vai trò của hệ thống truyền tải điện

Giảm tổn thất điện năng

Mất điện áp là thách thức lớn nhất trong việc truyền tải điện đường dài. Đường dây tải điện cao thế giúp quản lý và phân phối công suất điện một cách hiệu quả nhất. Điều này bao gồm việc điều chỉnh tải trên mạng để giảm tổn thất điện áp và đảm bảo điện được cung cấp đến những khu vực cần thiết.

Đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia

Đường dây truyền tải đóng vai trò quan trọng, chịu trách nhiệm kết nối toàn bộ mạng lưới điện trên cả nước. Điều này giúp lưới điện quốc gia vận hành ổn định, liên tục và hiệu quả, góp phần phát triển bền vững.

Hỗ trợ phát triển kinh tế khu vực

Với đường dây truyền tải từ Bắc vào Nam, nhiều vùng sâu, vùng xa trên cả nước đã được sử dụng điện, mở ra cơ hội phát triển kinh tế theo đặc điểm của từng vùng.

Hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo

Các nhà máy điện sử dụng năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời, gió… thường được xây dựng ở các khu vực xa khu dân cư nên cần vận chuyển đến các khu vực sử dụng điện. Hệ thống truyền tải điện giúp kết nối và tích hợp vào lưới điện tổng thể, đảm bảo người dùng cuối có thể tận dụng nguồn năng lượng sạch và bền vững.

Những thách thức trong quá trình truyền tải điện

Vận hành đường dây truyền tải từ Bắc vào Nam là một quá trình phức tạp và gặp nhiều thách thức. Những thách thức này cần được các cơ quan, ban ngành giải quyết triệt để để đảm bảo lưới điện vận hành ổn định, an toàn.

Mất điện áp

Quá trình truyền tải, phân phối điện từ thanh cái của nhà máy điện qua hệ thống lưới điện truyền tải và lưới phân phối đến các hộ dân sử dụng điện có thể gây sụt áp, khiến các thiết bị hoạt động không ổn định, ảnh hưởng đến hiệu suất của các nhà máy, doanh nghiệp, khu công nghiệp và lưới điện đang vận hành. Đặc biệt, tỷ lệ tổn thất điện năng càng cao thì số tiền khách hàng phải trả tiền điện hàng tháng càng nhiều.

Biến động về nhu cầu điện

Ngành điện đang đứng trước thách thức lớn trong việc cân bằng cung cầu điện. Các nhà máy điện phải sản xuất đủ điện để đáp ứng nhu cầu điện của các trung tâm dân cư, khu công nghiệp. Đồng thời, hệ thống truyền tải phải có khả năng xử lý tải điện mà không gây quá tải hoặc gây gián đoạn hệ thống.

Bảo mật hệ thống

Các sự cố kỹ thuật điện, thiên tai – thời tiết khắc nghiệt và các cuộc tấn công mạng đều có thể làm gián đoạn quá trình cung cấp điện. Vì vậy, hệ thống truyền tải cần được bảo vệ, bảo dưỡng để lưới điện vận hành liên tục, an toàn.

Ô nhiễm môi trường

Quá trình sản xuất điện từ năng lượng hóa thạch không chỉ làm cạn kiệt tài nguyên mà còn có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, phát thải khí nhà kính và ảnh hưởng đến hệ sinh thái xung quanh các nhà máy điện. Xu hướng hiện tại và tương lai là sử dụng các nguồn năng lượng sạch, tái tạo như gió, mặt trời,…

Chi phí đầu tư và bảo trì

Chi phí đầu tư cho cơ sở hạ tầng các đường dây truyền tải điện là rất lớn, cùng với đó là chi phí nâng cấp, bảo trì, bảo dưỡng không hề nhỏ. Vì vậy, quản lý tài chính hiệu quả là bài toán khó mà ngành Điện cần giải quyết triệt để để đảm bảo tính bền vững của hệ thống lưới điện quốc gia.

Câu hỏi thường gặp về truyền tải điện

Câu 1: Tại sao cần truyền tải điện đi xa?

Hồi đáp: Do yêu cầu bắt buộc, các nhà máy điện thường được đặt ở những nơi có nguồn tài nguyên dồi dào để phục vụ quá trình sản xuất, cũng như giảm tác động tiêu cực đến các khu vực, nhà máy đông dân cư; Trong khi đó, nhu cầu điện phân bố rộng rãi giữa các vùng. Như vậy, truyền tải điện đường dài giúp tối ưu hóa chi phí xây dựng và vận hành nhà máy cũng như tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên.

Câu 2: Tại sao cần truyền tải điện ở điện áp cao?

Hồi đáp: Trong quá trình truyền tải điện, một phần điện năng sẽ bị thất thoát do sinh nhiệt trên đường dây. Sử dụng điện áp cao giúp giảm thiểu tổn thất điện năng trong quá trình vận chuyển đường dài. Ngoài ra, với cùng công suất, việc truyền tải điện áp cao giúp giảm tiết diện dây dẫn, từ đó tiết kiệm chi phí vật liệu và xây dựng.

Câu 3: Điện áp cao nhất của đường dây truyền tải điện ở nước ta là bao nhiêu?

Hồi đáp: Ở nước ta, các đường dây có cấp điện áp cao nhất đến 500kV thuộc hệ thống lưới điện, trải dài từ Bắc vào Nam, dùng để đấu nối các nhà máy điện với nhau.