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

Hệ thống điện không chỉ đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hiện đại, cung cấp điện năng cần thiết để phục vụ các nhu cầu sinh hoạt, sản xuất mà còn là yếu tố then chốt đối với sự phát triển của một quốc gia. Trong bài viết này, BTB Electric sẽ thông tin chi tiết đến bạn cấu trúc, cách 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 của hệ thống kinh tế quốc dân. Trong đó, mỗi thiết bị cấu thành hệ thống được gọi là phần tử của hệ thống điện. 

Các phần tử này có thể bao gồm: nhà máy điện, trạm phân phối, trạm biến áp, các đường dây truyền tải, phân phối và các thiết bị khác (điều khiển, bảo vệ…) tạo thành hệ thống làm nhiệm vụ 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 hệ thống điện được Luật Điện lực 2004 quy định tại Khoản 10 điều 3 như sau: “Hệ thống điện quốc gia là hệ thống các trang thiết bị phát điện, lưới điện, các trang thiết bị phụ trợ được liên kết với nhau và được chỉ huy thống nhất trong phạm vi cả nước”.

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

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

Hệ thống lưới điện: Là hệ thống lưới truyền tải có vai trò kết nối các nhà máy điện với nhau, đồng thời, vận chuyển và phân phối điện năng từ các nhà máy điện đến các điểm tiêu thụ điện trên cả nước. Trong đó, đường dây truyền tải có thiết kế phức tạp, bao gồm hàng ngàn km đường dây dẫn, trạm biến áp và các thiết bị điều khiển, bảo vệ, được chia thành:

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

Ở Việt Nam, lưới điện truyền tải được quản lý bởi Tổng Công ty Truyền tải Điện Quốc gia (EVNNPT), một đơn vị thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN)

Các hộ tiêu thụ: Gồm các hộ gia đình, doanh nghiệp, cơ quan và các tổ chức khác sử dụng điện năng để phục vụ hoạt động sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt.

Các chế độ của hệ thống điện

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

• Cân bằng công suất: Để đảm bảo tính ổn định của hệ thống, việc cân bằng công suất sản xuất và tiêu thụ là rất cần thiết. Trung tâm điều khiển sẽ theo dõi và điều chỉnh công suất sản xuất của các nhà máy điện cho phù hợp với nhu cầu tiêu thụ.
• Điều khiển tần số: Tần số hệ thống điện (thường là 50Hz hoặc 60Hz) cần được giữ ở mức ổn định để đảm bảo hoạt động bình thường của các thiết bị điện. Khi tải hoặc công suất sản xuất có sự biến động, hệ thống điều khiển tần số sẽ tự động điều chỉnh công suất của các nguồn điện để duy trì tần số quy định.
• Điều khiển điện áp: Điện áp trong hệ thống điện cần được kiểm soát và giữ ổn định để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc truyền tải và sử dụng điện năng. Các thiết bị như biến áp tự động, máy biến áp, các thiết bị điện tự động điều khiển điện áp giúp điều chỉnh và duy trì điện áp trong ngưỡng cho phép.
• Phối hợp giữa các nguồn điện: Hệ thống điện thường có nhiều nguồn với tính chất và công suất sản xuất khác nhau. Việc 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 ổn định hệ thống.
• Chế độ khẩn cấp và phục hồi hệ thống: Khi xảy ra sự cố trong hệ thống điện, chế độ khẩn cấp và phục hồi hệ thống sẽ được kích hoạt. Các biện pháp như cắt tải, chuyển đổi nguồn dự phòng được thực hiện để khôi phục hoạt động của 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 những giá trị của điện áp danh định được sử dụng trong hệ thống điện, bao gồm:

• Hạ áp là cấp điện áp danh định đến 01 kV
• Trung áp là cấp điện áp danh định trên 01 kV đến 35 kV
• Cao áp là cấp điện áp danh định trên 35 kV đến 220 kV
• Siêu cao áp là cấp điện áp danh định trên 220 kV.

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

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

Theo phạm vi truyền tải

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

• Hệ thống điện địa phương: Gồm hệ thống mạng lưới phân phối và tiêu thụ, đáp ứng nhu cầu tiêu thụ điện năng của khu vực, địa phương nhất định.
• Hệ thống điện cục bộ: Là hệ thống điện nhỏ phục vụ cho một khu vực cụ thể, 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 kết nối lưới (Grid-connected): Hệ thống được liên kết với mạng lưới điện quốc gia hoặc địa phương nhất định, cho phép trao đổi điện năng linh hoạt giữa các nguồn sản xuất điện và người tiêu dùng.
• Hệ thống điện độc lập (Off-grid): Hệ thống thường được sử dụng ở vùng sâu, vùng xa, nơi mà 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, tự tiến hành cung cấp và phân phối điện cho một khu vực, cộng đồng dân cư hay cơ sở sản xuất nhỏ.

Tầm quan trọng của hệ thống điện quốc gia

Đối với kinh tế - xã hội

Hệ thống điện quốc gia đóng vai trò “xương sống”, giúp kết nối nhà máy sản xuất điện đến các khu vực tiêu thụ, đảm bảo hoạt động sản xuất, kinh doanh chủ đạo của đất nước trong mọi lĩnh vực cũng như mọi miền 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 trọng yếu, đảm bảo cung cấp điện cho mọi nhu cầu sinh hoạt của người dân, đồng thời đóng góp vào sự phát triển của các ngành kinh tế, thương mại, dịch vụ. 

Đối với an ninh quốc gia

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

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

Hệ thống điện năng lượng mặt trời tại quần đảo Trường Sa

Đối với môi trường

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

Câu hỏi thường gặp về hệ thống điện

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

Trả lời: Điện năng là nguồn năng lượng không thể thiếu trong các hoạt động sinh hoạt, sản xuất. Bởi vậy bạn có thể dễ dàng nhận biết ứng dụng của hệ thống điện trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: nông lâm nghiệp, thủy sản, công nghiệp nặng - công nghiệp nhẹ, y tế, thương mại,...

Câu hỏi 2: Các nhà máy điện phổ biến nhất hiện nay?

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

Câu hỏi 3: Lưới điện thông minh (Smart Grid) có ảnh hưởng như thế nào đến hệ thống điện quốc gia?

Trả lời: Smart Grid đang tạo ra một cuộc cách mạng trong các hệ thống điện vận hành, từ việc phân phối, quản lý đến tương tác với người tiêu dùng.

Tại Việt Nam, EVN đã và đang thực hiện Lộ trình phát triển lưới điện thông minh với các mục tiêu và giai đoạn rõ ràng. Các Tổng công ty Điện lực thành viên như EVNHANOI, EVNHCMC, EVNSPC là những đơn vị tiên phong trong triển khai các dự án Smart Grid.

Các dự án và công nghệ thuộc Smart Grid đã, đang được triển khai gồm:

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

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