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

Truyền tải điện đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối nhà máy sản xuất với các khu vực tiêu thụ điện. Đây là quá trình phức tạp và nhiều thách thức, đòi hỏi hệ thống phải đáp ứng được nhu cầu truyền tải ở điện áp cao và dễ bị tổn thất điện năng. 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 năng ở khoảng cách xa từ các nhà máy sản xuất điện đến các trạm biến áp trung gian, sau đó được phân phối đến người tiêu dùng cuối, hoặc từ lưới điện này sang lưới điện khác, tạo thành một mạng lưới kết nối. Truyền tải điện là 1 trong 4 quá trình nòng cốt của hệ thống điện Việt Nam (gồm sản xuất, truyền tải, phân phối và tiêu thụ điện), đóng vai trò như “mạch máu” của ngành điện, đồng thời là thành phần trọng yếu của hệ thống truyền tải.

Hệ thống truyền tải điện là một mạng lưới phức tạp và quan trọng với nhiệm vụ chính là truyền tải và phân phối điện một cách an toàn, hiệu quả. Thông qua hệ thống này, điện được cung cấp đầy đủ và 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 thành phần quan trọng của hệ thống truyền tải điện

Có 3 thành phần quan trọng cấu thành hệ thống truyền tải là: nhà máy điện, đường dây truyền tải và các 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 hóa 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 áp phục vụ cho việc truyền tải đường dài..

Đường dây truyền tải

Đường dây truyền tải điện có nhiệm vụ chính là vận chuyển điện từ nơi sản xuất đến các 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 đi xa. Tùy thuộc vào cấp điện áp mà đường truyền tải được chia thành các thành phần khác nhau:

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

Ở Việt Nam, đường dây truyền tải do Tổng Công ty Truyền tải Điện Quốc gia (EVNNPT), một đơn vị thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) quản lý với quy mô trải dài từ Bắc vào Nam và sang một số quốc gia lân cận. Riêng đường dây 500kV có chiều dài gần 1.500km, lần đầu tiên được đưa vào vận hành năm 1994. 

Trạm biến áp

Được sử dụng để tăng hoặc giảm điện áp cho phù hợp với yêu cầu sử dụng 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: bộ ngắt mạch CB, bộ chuyển mạch tự động và các thiết bị giám sát điện, có nhiệm vụ đảm bảo an toàn, giải quyết nhanh các sự cố, cũng như theo dõi và giám sát hoạt động của hệ thống điện.

Cáp điện

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

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

• Cáp trên không: Có cấp điện áp rất cao, từ 110kV trở lên, đảm nhận phần lớn nhiệm vụ truyền tải điện năng đường dài. Cáp trên không phụ thuộc vào không khí để cách điện nên chủ yếu sử dụng dây trần, không có lớp 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: Được sử dụng để truyền tải điện qua các khu vực đông dân cư, dưới nước, hoặc những khu vực mà việc lắp đặt cáp trên không không khả thi. Cáp ngầm ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết, không ảnh hưởng đến cảnh quan đô thị nhưng lại bị giới hạn bởi khả năng chịu nhiệt và chi phí lắp đặt, vận hành cao.

Cột điện

Dùng để hỗ trợ việc lắp đặt dây dẫn điện trên cao. Vật liệu, chiều cao của cột điện thường có sự khác biệt tùy thuộc vào cấp điện áp.

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

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

Đảm bảo an ninh năng lượng quốc gia

Đường dây truyền tải đóng vai trò huyết mạch, có nhiệm vụ kết nối toàn bộ mạng điện trên khắp cả nước. Điều này giúp lưới điện quốc gia hoạt động ổn định, có tính nhất quán và hiệu quả, đóng góp vào sự phát triển bền vững.

Hỗ trợ phát triển kinh tế vùng 

Với đường dây truyền tải từ Bắc vào Nam, nhiều vùng sâu, vùng xa trên khắp cả nước đều được tiếp cận điện, mở ra cơ hội phát triển kinh tế theo đặc trưng của từng khu vực. 

Hỗ trợ phát triển năng lượng tái tạo

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

Thách thức trong quá trình truyền tải điện

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

Tổn thất điện áp

Quá trình truyền tải, phân phối điện từ thanh cái các nhà máy điện qua hệ thống lưới điện truyền tải, lưới điện phân phối đến các hộ gia đình sử dụng điện có thể gây ra tình trạng hao hụt điện áp khiến các thiết bị hoạt động thiếu ổn định, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của nhà máy, doanh nghiệp, khu công nghiệp và cả lưới điện vận hành. Đặc biệt, tỷ lệ tổn thất điện càng cao thì số tiền mà khách hàng phải trả tiền điện hằng tháng càng tăng.

Biến động nhu cầu sử dụng điện

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

An ninh hệ thống

Các sự cố kỹ thuật điện, thiên tai – thời tiết cực đoan và tấn công mạng đều có thể làm gián đoạn quá trình cung cấp điện. Vì vậy, hệ thống truyền tải cần được bảo vệ và duy trì để lưới điện hoạt động liên tục và an toàn.

Ô nhiễm môi trường

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

Chi phí đầu tư và bảo trì

Chi phí đầu tư cho cơ sở hạ tầng của đường dây truyền tải điện là rất lớn, đi kèm chi phí nâng cấp, bảo dưỡng, bảo trì cũng không hề nhỏ. Vì vậy, việc quản lý tài chính hiệu quả là bài toán khó ngành Điện lực đang 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 hỏi 1: Tại sao cần truyền tải điện đi xa?

Trả lời: Do yêu cầu bắt buộc, các nhà máy điện thường được đặt ở những nơi có nguồn tài nguyên dồi dào để phục vụ cho quá trình sản xuất, cũng như giảm ảnh hưởng tiêu cực đến khu vực đông dân cư, nhà máy; trong khi nhu cầu sử dụng điện lại phân bố rộng khắp các vùng miền. Như vậy, việc truyền tải điện đi xa giúp tối ưu hóa chi phí xây dựng và vận hành nhà máy, cũng như tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên. 

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

Trả lời: Trong quá trình truyền tải điện, một phần điện năng sẽ bị hao hụt do hiện tượng tỏa nhiệt trên đường dây. Sử dụng điện áp cao giúp giảm thiểu tổn thất điện năng khi vận chuyển đường dài. Ngoài ra, với cùng một công suất, truyền tải điện áp cao giúp giảm tiết diện dây dẫn, từ đó tiết kiệm chi phí vật liệu và xây dựng. 

Câu hỏi 3: Đường dây truyền tải điện ở nước ta có điện áp cao nhất là bao nhiêu?

Trả lời: Ở nước ta, đường dây truyền tải có cấp điện áp cao nhất lên đến 500kV thuộc lưới hệ thống, kéo dài từ Bắc vào Nam, dùng để kết nối các nhà máy điện với nhau.