Truyền tải điện từ nhà máy điện đến hộ tiêu thụ

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Từ các nguồn phát trực tiếp đến người tiêu dùng, năng lượng điện đi qua nhiều điểm công nghệ. Đồng thời, bản thân các tàu sân bay của nó ở dạng đường dây với dây dẫn là điều cần thiết trong cơ sở hạ tầng này. Theo nhiều cách, chúng tạo thành một hệ thống truyền tải điện đa cấp và phức tạp, trong đó khách hàng là mắt xích cuối cùng.

Điện từ đâu ra?

Ở giai đoạn đầu tiên của quá trình cung cấp năng lượng tổng thể, quá trình phát điện xảy ra, tức là sản xuất điện. Đối với điều này, các trạm đặc biệt được sử dụng để sản xuất năng lượng từ các nguồn khác của nó. Nhiệt, nước, ánh sáng mặt trời, gió và thậm chí cả đất có thể được sử dụng làm thứ sau. Trong mỗi trường hợp, các trạm phát điện được sử dụng để chuyển đổi năng lượng tự nhiên hoặc nhân tạo thành điện năng. Đây có thể là các nhà máy nhiệt điện hoặc hạt nhân truyền thống, và các cối xay gió sử dụng năng lượng mặt trờipin. Để truyền tải điện năng đến hầu hết các hộ tiêu thụ, chỉ có ba loại trạm được sử dụng: nhà máy điện nguyên tử, nhà máy nhiệt điện và nhà máy thủy điện. Theo đó, các cài đặt hạt nhân, nhiệt và thủy văn. Chúng tạo ra khoảng 75-85% năng lượng trên toàn thế giới, mặc dù do các yếu tố kinh tế và đặc biệt là môi trường, ngày càng có xu hướng giảm chỉ số này. Bằng cách này hay cách khác, chính những nhà máy điện này sản xuất năng lượng để truyền tải tới người tiêu dùng.

Mạng truyền năng lượng điện

Vận chuyển năng lượng được tạo ra được thực hiện bởi cơ sở hạ tầng mạng, là sự kết hợp của nhiều hệ thống điện khác nhau. Cấu trúc cơ bản để truyền tải điện năng đến các hộ tiêu thụ bao gồm máy biến áp, bộ biến đổi và trạm biến áp. Nhưng vị trí hàng đầu của nó bị chiếm bởi các đường dây điện kết nối trực tiếp các nhà máy điện, các cơ sở lắp đặt trung gian và các hộ tiêu thụ. Đồng thời, các mạng có thể khác nhau - cụ thể là theo mục đích:

• Mạng công cộng. Cung cấp các phương tiện gia dụng, công nghiệp, nông nghiệp và giao thông.
• Truyền thông mạng để cung cấp điện tự động. Cung cấp năng lượng cho các vật thể tự trị và di động, bao gồm máy bay, tàu thủy, trạm không bay hơi, v.v.
• Mạng cung cấp điện cho các cơ sở thực hiện các hoạt động công nghệ riêng lẻ. Tại cùng một cơ sở sản xuất, ngoài việc cung cấp điện chính, có thể cung cấp một đường dây để duy trì khả năng hoạt động của một cơ sở sản xuất cụ thể.thiết bị, băng tải, nhà máy kỹ thuật, v.v.
• Tiếp điểm các đường cấp nguồn. Mạng được thiết kế để cung cấp điện trực tiếp đến các phương tiện đang di chuyển. Điều này áp dụng cho xe điện, đầu máy xe lửa, xe đẩy, v.v.

Phân loại mạng truyền dẫn theo quy mô

Lớn nhất là các mạng đường trục kết nối các nguồn phát năng lượng với các trung tâm tiêu thụ trên khắp các quốc gia và khu vực. Thông tin liên lạc như vậy được đặc trưng bởi công suất cao (với số lượng gigawatt) và điện áp. Ở cấp độ tiếp theo, có các mạng khu vực, là các nhánh từ các đường chính và đến lượt mình, có các nhánh nhỏ hơn. Thông qua các kênh này, điện năng được truyền tải và phân phối đến các thành phố, khu vực, các đầu mối giao thông lớn và các cánh đồng xa. Mặc dù các mạng tầm cỡ này có thể tự hào về hiệu suất điện năng cao, nhưng lợi thế chính của chúng không nằm ở việc cung cấp khối lượng tài nguyên năng lượng, mà nằm ở khoảng cách vận chuyển.

Ở cấp độ tiếp theo là các mạng nội bộ và khu vực. Phần lớn, chúng cũng thực hiện các chức năng phân phối năng lượng giữa những người tiêu dùng cụ thể. Các kênh cấp huyện được cấp trực tiếp từ các kênh trong khu vực, phục vụ cho các khu đô thị và mạng lưới làng xã. Đối với mạng nội bộ, chúng phân phối năng lượng trong phạm vi khu phố, làng, nhà máy và các đối tượng nhỏ hơn.

Trạm con trong mạng cung cấp điện

Giữa các phân đoạn riêng biệt của đường dây tải điện, máy biến áp được lắp đặt theo dạng trạm biến áp. Nhiệm vụ chính của họ là tăng điện áp so với nền của sự giảm dòng điện. Và cũng có những cài đặt giảm dần chỉ số điện áp đầu ra trong điều kiện cường độ dòng điện ngày càng tăng. Sự cần thiết phải điều chỉnh các thông số điện năng trên đường đến hộ tiêu thụ được xác định bởi nhu cầu bù đắp tổn thất trên điện trở hoạt động. Thực tế là sự truyền tải điện được thực hiện qua các dây dẫn có diện tích mặt cắt ngang tối ưu, được xác định duy nhất bởi sự không có phóng điện hào quang và cường độ của dòng điện. Không thể kiểm soát các thông số khác dẫn đến nhu cầu bổ sung thiết bị điều khiển dưới dạng của cùng một máy biến áp. Nhưng có một lý do khác tại sao điện áp phải tăng với chi phí của trạm biến áp. Chỉ số này càng cao, có lẽ, khoảng cách truyền năng lượng càng xa trong khi vẫn duy trì được tiềm năng năng lượng cao.

Tính năng của máy biến áp kỹ thuật số

Loại trạm biến áp hiện đại, cho phép điều khiển kỹ thuật số. Vì vậy, một máy biến áp tiêu chuẩn loại này bao gồm các thành phần sau:

• Phòng điều khiển vận hành. Nhân viên vận hành, thông qua một thiết bị đầu cuối đặc biệt được kết nối qua kết nối từ xa (đôi khi không dây), điều khiển hoạt động của trạm ở chế độ nặng và bình thường. Có thể áp dụngcác thiết bị phụ trợ của tự động hóa và tốc độ truyền các lệnh thay đổi từ vài phút đến hàng giờ.
• Bộ điều khiển chống khẩn cấp. Mô-đun này được kích hoạt trong trường hợp có nhiễu động mạnh trên đường dây. Ví dụ: nếu việc truyền tải điện từ nhà máy điện đến người tiêu dùng diễn ra trong điều kiện quá trình cơ điện tạm thời (nguồn điện của chính nó bị ngắt đột ngột, máy phát điện, giảm tải đáng kể, v.v.).
• Bảo vệ rơ le. Theo quy định, một mô-đun tự động với nguồn điện độc lập, có danh sách các nhiệm vụ bao gồm kiểm soát cục bộ hệ thống điện bằng cách nhanh chóng phát hiện và cô lập các phần bị lỗi của mạng.

Lắp đặt điện phụ trợ trên đường dây điện

Trạm biến áp, ngoài khối máy biến áp, còn cung cấp sự hiện diện của các bộ ngắt kết nối, bộ phân tách, đo lường và các thiết bị bổ sung khác. Chúng không liên quan trực tiếp đến tổ hợp điều khiển và hoạt động theo mặc định. Mỗi cài đặt này được thiết kế để thực hiện các tác vụ cụ thể:

• Bộ ngắt kết nối đóng / mở mạch nguồn nếu không có tải trên dây nguồn.
• Bộ phân tách tự động ngắt máy biến áp khỏi mạng trong thời gian cần thiết cho vận hành khẩn cấp của trạm biến áp. Không giống như mô-đun điều khiển, trong trường hợp này, quá trình chuyển đổi sang giai đoạn hoạt động khẩn cấp được thực hiện một cách cơ học.
• Thiết bị đo xác định vectơ điện áp và vectơ dòng điện tại đó điện được truyền từ nguồn đến người tiêu dùng trongthời điểm cụ thể. Đây cũng là những công cụ tự động hỗ trợ tính toán các sai sót đo lường.

Vấn đề trong việc truyền năng lượng điện

Khi tổ chức và vận hành mạng lưới cung cấp điện gặp rất nhiều khó khăn mang tính kinh tế kỹ thuật. Ví dụ, tổn thất điện năng hiện tại đã được đề cập do điện trở trong dây dẫn được coi là vấn đề quan trọng nhất của loại này. Yếu tố này được bù đắp bởi thiết bị máy biến áp, nhưng đến lượt nó, nó cần được bảo trì. Về nguyên tắc, việc bảo trì kỹ thuật cơ sở hạ tầng mạng truyền tải điện qua khoảng cách xa là rất tốn kém. Nó đòi hỏi cả chi phí vật chất và tài nguyên tổ chức, điều này cuối cùng ảnh hưởng đến việc tăng thuế đối với người tiêu dùng năng lượng. Mặt khác, các thiết bị, vật liệu làm dây dẫn mới nhất và tối ưu hóa quy trình kiểm soát vẫn cho phép giảm một phần chi phí vận hành.

Ai là người tiêu dùng điện?

Ở mức độ lớn, các yêu cầu cung cấp năng lượng được xác định bởi người tiêu dùng. Và trong khả năng này, các doanh nghiệp sản xuất, các công ty tiện ích công cộng, các công ty vận tải, chủ sở hữu của các ngôi nhà nhỏ kiểu nông thôn, cư dân của các tòa nhà thành phố nhiều căn hộ, v.v. có thể tác động đến sự khác biệt chính giữa các nhóm người tiêu dùng khác nhau có thể được gọi là sức mạnh của đường cung cấp của nó. Theo tiêu chí này, tất cả các kênh truyền tải điện đến các hộ tiêu thụ thuộc các nhóm khác nhau có thểđược chia thành ba loại:

• Lên đến 5 MW.
• Từ 5 đến 75 MW.
• Từ 75 đến 1 nghìn MW.

Kết

Tất nhiên, cơ sở hạ tầng cung cấp năng lượng nói trên sẽ không hoàn thiện nếu không có người tổ chức trực tiếp các quá trình phân phối tài nguyên năng lượng. Những người tham gia thị trường năng lượng bán buôn có giấy phép cung cấp phù hợp sẽ hoạt động như một công ty cung cấp. Thỏa thuận về dịch vụ truyền tải điện được ký kết với tổ chức bán năng lượng hoặc nhà cung cấp khác đảm bảo cung cấp trong thời hạn thanh toán cụ thể. Đồng thời, các nhiệm vụ duy trì và vận hành cơ sở hạ tầng mạng, cung cấp cho một đối tượng người tiêu dùng cụ thể theo hợp đồng, có thể thuộc bộ phận của một tổ chức bên thứ ba hoàn toàn khác. Điều tương tự cũng áp dụng cho nguồn tạo ra năng lượng.