KHÁI NIỆM HỆ THỐNG ĐIỆN VÀ MẠNG ĐIỆN – Kiến thức HTĐ

Hệ thống điện bao gồm các 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 rơle…) tạo thành hệ thống làm nhiệm vụ sản xuất, truyền tải và sử dụng điện năng.

Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng và thuộc trong hệ thống kinh tế quốc dân.

Mỗi thiết bị cấu thành hệ thống điện được gọi là phần tử của hệ thống điện. Có những phần tử trực tiếp sản xuất, biến đổi, truyền tải và tiêu thụ điện năng như: Máy phát điện, máy biến áp, máy biến đổi dòng điện, dây dẫn các loại … Có các phần tử giữ nhiệm vụ điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ quá trình sản xuất và phân phối điện năng như: Tự động điều chỉnh kích thích bảo vệ rơle, máy cắt điện…

Các chế độ của hệ thống điện.

Các chế độ làm việc của hệ thống điện có thể chia làm hai loại: Chế độ xác lập và chế độ quá độ.

– Chế độ xác lập là chế độ trong đó các thông số của chế độ thực tế không thay đổi theo thời gian. Có chế độ xác lập bình thường và chế độ xác lập sau sự cố.

– Chế độ quá độ là chế độ trong đó các thông số chế độ biến thiên mạnh theo thời gian (ngắn mạch, dao động công suất của các máy phát …. ).

Đối với chế độ xác lập bình thường là chế độ làm việc thường xuyên của hệ thống điện nên yêu cầu phải đảm bảo độ tin cậy, chất lượng điện năng và các chỉ tiêu kinh tế. Đối với các chế độ xác lập sau sự cố các yêu cầu trên đây được giảm đi, song chế độ này không được kéo dài mà phải nhanh chóng chuyển về chế độ bình thường.

Đối với các chế độ quá độ yêu cầu phải kết thúc nhanh bằng các chế độ xác lập và các thông số chế độ biến thiên trong giới hạn cho phép.

Như vậy, độ tin cậy cung cấp điện, chất lượng điện năng, tính kinh tế là các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chế độ làm việc cũng như cấu trúc của hệ thống điện trong chế độ làm việc bình thường. Còn thời gian quá độ và biên độ của các thông số chế độ là chỉ tiêu chủ yếu để đánh giá các chế độ quá độ.

Phân loại hệ thống điện

Có thể phân loại Hệ thống điện theo dạng nguồn năng lượng được sử dụng, theo dạng năng lượng sản xuất, theo thành phần các hộ tiêu thụ và cuối cùng là theo sự tương quan vị trí của các nhà máy điện và các hộ tiêu thụ.

* Theo nguồn cung cấp:

– Hệ thống gồm các nhà máy nhiệt điện.

– Hệ thống gồm các nhà máy thuỷ điện.

– Hệ thống hỗn hợp bao gồm cả nhà máy nhiệt điện và thuỷ điện.

Các đặc điểm của từng loại hệ thống điện nói trên phải được thể hiện rõ ràng trong khi quy hoạch, cân bằng năng lượng và công suất, quy hoạch phát triển mạng điện và trong các nguyên tắc phân phối công suất tác dụng…

* Theo thành phần các hộ tiêu thụ năng lượng:

– Các hộ tiêu thụ với phụ tải chiếu sáng và dùng trong sinh hoạt.

– Các xí nghiệp công nghiệp.

– Các hộ tiêu thụ hỗn hợp.

Thành phần của các hộ tiêu thụ năng lượng không những ảnh hưởng tới đồ thị phụ tải mà còn quyết định các đặc tính phụ tải nghĩa là sự phụ thuộc của công suất tác dụng và phản kháng vào biến áp và tấn số. Những chỉ tiêu này có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong vấn đề đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện và điều chỉnh chất lượng điện năng.

* Theo tính chất vị trí tương quan giữa nhà máy phát điện và các trung tâm phụ tải có thể phân loại hệ thống điện như sau:

– Hệ thống điện tập trung có đặc điểm là không có những đường dây truyền tải dài vì các nhà máy điện được đặt tương đối gần các trung tâm phụ tải.

– Hệ thống điện kéo dài có đặc điểm là có những đường dây truyền tải năng lượng từ xa và có mạng lưới rất phát triển vì các nhà máy điện được xây dựng gần các nguồn nhiên liệu, xa các trung tâm phụ tải do đó cần thiết phải truyền tải điện năng tới các trung tâm sử dụng bằng các mạng khá dài.

Phân loại mạng điện

Mạng điện: bao gồm các trạm biến áp và các đường dây tải điện. Các trạm biến áp có nhiệm vụ nối các đường dây với cấp điện áp khác nhau trong hệ thống và trực tiếp cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ.

Theo tiêu chuẩn điện áp cao thấp và khoảng cách dẫn điện.

Mạng điện có thể phân ra làm hai loại:

– Mạng điện khu vực: Cung cấp và phân phối điện cho một khu vực rộng lớn. Điện áp của mạng điện khu vực thông thường là 110kV hay 220 kV.

– Mạng điện địa phương: Như các mạng điện công nghiệp, thành phố, nông thôn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ trong phạm vi hẹp. Điện áp của mạng điện địa phương thông thường là 6 kV, 10 kV, 22 kV, 35 kV.

Theo hình dáng.

Mạng điện có thể phân hai loại:

– Mạng điện hở: Là mạng điện mà trong đó các hộ tiêu thụ được cung cấp điện chỉ từ một phía. (hình 1-3). Mạng điện này có vận hành đơn giản, dễ tính toán nhưng mức bảo đảm liên tục cung cấp điện thấp.

– Mạng điện kín: Là mạng điện trong đó các hộ tiêu thụ có thể nhận điện năng ít nhất từ hai phía (hình 1- 4). Mạng điện này tính toán khó khăn, vận hành phức tạp nhưng mức bảo đảm liên tục cung cấp điện cao.

Theo công dụng: Chia ra làm hai loại – Mạng điện truyền tải: Là mạng điện truyền tải điện năng đến các trạm phân phối và cung cấp cho các mạng phân phối.

– Mạng điện phân phối: Là mạng điện phân phối trực tiếp cho các hộ tiêu thụ: Động cơ điện, máy biến áp …

Khi thiết kế thường ta gộp tất cả các mạng phân phối lại rồi tính mạng truyền tải, sau đó rồi mới tính từng mạng phân phối riêng.

Theo chế độ trung tính của mạng: Chia ra làm hai loại

– Mạng điện ba pha trung tính cách điện đối với đất hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang còn gọi là mạng điện có dòng chạm đất nhỏ.

– Mạng điện ba pha trung tính nối đất trực tiếp. Các mạng có điện áp 22kV và từ 110kV trở lên đều có trung tính trực tiếp nối đất.

Theo cấp điện áp, Mạng điện được chia làm 3 loại:

– Mạng điện hạ áp là mạng có điện áp nhỏ hơn 1 kV

– Mạng điện cao áp là mạng có điện áp từ 1kV đến 220 kV,-

– Mạng điện siêu cao áp là mạng có điện áp trên 220 kV.

Ngoài ra người ta còn phân mạng điện thành các mạng điện đường dây trên không; mạng cáp; mạng điện xoay chiều; mạng điện một chiều …