Về sơ đồ truyền tải và phân phối điện năng

Mạng lưới mạng lưới hệ thống điện được phân thành ba phần : Sản xuất, truyền tải và phân phối điện. Hệ thống truyền tải điện năng được sử dụng để liên kết mạng lưới hệ thống sản xuất với tải. Điện áp cao được sử dụng để truyền tải điện năng để giảm tổn thất truyền tải .Nội dung chính

• HVDC là gì?
• Hệ thống truyền tải điện năng HVDC hoạt động như thế nào?
• Các thành phần của đường truyền tải điện năng HVDC
• Máy biến áp chuyển đổi
• Bộ chuyển đổi
• Cuộn san dòng
• Điện cực tiếp địa và điện cực đường dây
• Dây truyền và cáp DC
• Nguồn năng lượng phản ứng
• Thiết bị đóng cắt AC
• Các loại đường truyền tải điện năng HVDC
• Ưu điểm của đường truyền tải điện năng HVDC
• Nhược điểm của đường truyền tải điện năng HVDC
• Video liên quan

Theo loại công suất truyền, các đường truyền được phân thành hai loại

• Đường truyền HVAC
• Đường truyền HVDC

Nguồn được tạo ra dưới dạng nguồn AC và hầu hết tải được phong cách thiết kế để hoạt động giải trí trên nguồn AC. Do đó, trong một mạng lưới hệ thống truyền dẫn thường thì, nguồn năng lượng được truyền qua đường truyền HVAC. Nhưng có 1 số ít điểm yếu kém. Để khắc phục những điểm yếu kém này và công nghệ tiên tiến mới trong điện tử hiệu suất, đường truyền HVDC được biết đến và thử nghiệm.

HVDC là gì?

HVDC là từ viết tắt của truyền tải điện năng cao áp một chiều hoặc đơn thuần là điện cao áp DC. Nó còn được gọi là đường điện cao tốc hoặc dòng điện siêu cao áp. HVDC là một cách hiệu suất cao để truyền một lượng lớn nguồn năng lượng điện sử dụng DC ( dòng điện một chiều ) qua khoảng cách xa bằng đường dây trên không, cáp ngầm đất hoặc cáp ngầm dưới biển .
Hệ thống truyền tải điện năng HVDC cũng được sử dụng để liên kết những mạng hệ thống điện riêng không liên quan gì đến nhau có đặc tính và tần số khác nhau khi không truyền được AC. Có một số ít lợi thế của HVDC so với HVAC, đó là nguyên do tại sao nó được ưa thích so với mạng lưới hệ thống HVAC nổi bật .
Chúng ta hãy tìm hiểu và khám phá tiếp để xem mạng lưới hệ thống truyền tải điện năng HVDC là gì và nó hoạt động giải trí như thế nào nhé ?
Theo thông tin Wiki :

• Đường dây truyền tải điện HVDC dài nhất thế giới là 2385km tại Madeira, Brazil.
• Gần đây tại Trung Quốc, một công suất 12GW đã được truyền đi ở mức 11kV DC trong khoảng cách 3300km.

Hệ thống truyền tải điện năng HVDC hoạt động như thế nào?

Khi tạo trạm biến áp, nguồn AC được tạo ra hoàn toàn có thể được quy đổi thành DC bằng cách sử dụng bộ chỉnh lưu. Trong trạm biến áp HVDC hoặc bộ chỉnh lưu biến áp và bộ biến tần được đặt ở cả hai đầu của một đường dây. Thiết bị chỉnh lưu biến hóa AC thành DC, trong khi biến tần quy đổi DC thành AC .
Điện áp DC chảy trên những đường dây trên không và một lần nữa DC được quy đổi thành AC bằng cách sử dụng những bộ biến tần, được đặt trong trạm biến áp. Công suất vẫn giữ nguyên ở đầu phát và nhận của đường dây. Nguồn DC được truyền qua khoảng cách xa vì nó làm giảm tổn thất và cải tổ hiệu suất cao .
Một mạng lưới hệ thống có nhiều hơn hai trạm quy đổi và một đường truyền được gọi là hai mạng lưới hệ thống truyền tải điện năng DC điểm-điểm. Tương tự, nếu trạm biến áp có nhiều hơn hai trạm quy đổi và những đường dây DC thông suốt nhau, thì được gọi là trạm truyền tải điện năng DC đa chiều .

Các thành phần của đường truyền tải điện năng HVDC

Hình dưới đây cho thấy sơ đồ đường đơn của đường truyền tải điện năng HVDC. Chúng ta sẽ bàn luận về tính năng của từng thành phần nhé .
Các thành phần được sử dụng cho mạng lưới hệ thống này gồm có :

• Máy biến áp chuyển đổi
• Bộ chuyển đổi
• Bộ lọc
• Cuộn san dòng
• Điện cực tiếp địa và điện cực đường dây
• Đường truyền hoặc cáp DC
• Nguồn năng lượng phản ứng
• Thiết bị đóng cắt AC

Máy biến áp chuyển đổi

Máy biến áp quy đổi khác với máy biến áp thường thì được sử dụng trong đường truyền HVAC. Bởi vì máy biến áp này được liên kết với những thiết bị điện tử hiệu suất và được phong cách thiết kế để chịu được điện áp DC và sóng hài .
Trong máy biến áp quy đổi, hàm lượng sóng hài thường cao hơn máy biến áp thường thì. Do đó, nó gây ra thông lượng rò rỉ nhiều hơn và nó tạo thành điểm trung tâm cục bộ trong cuộn dây. Vì vậy, những máy biến áp này nhu yếu sắp xếp làm mát thêm để tránh tác động ảnh hưởng của điểm trung tâm .
Máy tăng áp được sử dụng để tăng mức điện áp ở đầu phát và máy hạ áp được sử dụng để giảm mức điện áp ở đầu nhận của đường dây. Có những thông số kỹ thuật khác nhau tùy theo ứng dụng, tức là hai đơn vị chức năng ba pha hoặc ba đơn vị chức năng một pha được sử dụng .

Bộ chuyển đổi

Năng lượng điện tạo ra và sử dụng dưới dạng điện xoay chiều. Do đó, những bộ chuyển đổi được sử dụng ở cả hai đầu của đường truyền. Bộ chỉnh lưu được sử dụng để quy đổi AC thành DC khi truyền. Và biến tần được sử dụng để quy đổi DC thành AC ở đầu nhận của đường truyền. Kích thước của những bộ chuyển đổi này là rất lớn và nói chung, nó được đặt trong một tòa nhà riêng biệt được gọi là hội trường van ( Hội trường van là một tòa nhà chứa những van của bộ biến tần tĩnh của nhà máy sản xuất truyền tải điện năng cao áp DC ) .
Trong mạng lưới hệ thống HVDC, những thyristor được sử dụng như một công tắc nguồn điện tử hiệu suất trong bộ chuyển đổi. Những bộ chuyển đổi này được gọi là bộ chuyển đổi dòng chuyển mạch. Trong bộ chuyển đổi bản cực thyristor, van thyristor được nhóm lại theo cặp. Mỗi bộ chuyển đổi gồm có sáu hoặc mười hai van. Nó yên cầu điện áp từ mạng lưới hệ thống AC để truyền. Nhưng sau đó, những bộ chuyển đổi nguồn điện áp được trình làng. Loại bộ chuyển đổi này đã sử dụng IGBT ( Transitor cổng lưỡng cực cách điện ) thay cho thyristor. Và bộ chuyển đổi này không cần điện áp xoay chiều để liên kết .

Bộ lọc

Các bộ chuyển đổi sử dụng công tắc nguồn điện tử hiệu suất. Các sóng hài được tạo ra do bật mở điện trong bộ chuyển đổi ở cả hai đầu của đường truyền. Những sóng hài này được chuyển đến mạng lưới hệ thống AC. Và điều đó hoàn toàn có thể được dẫn đến quá nóng thiết bị. Do đó, cần phải giảm hoặc vô hiệu sóng hài. Các bộ lọc được sử dụng để giảm sóng hài .

Các bộ lọc này được sử dụng ở cả phía AC và DC. Bộ lọc được sử dụng trong hệ thống AC được gọi là bộ lọc AC và bộ lọc được sử dụng trong hệ thống DC được gọi là bộ lọc DC. Nó bao gồm các chuỗi kết hợp của tụ điện và cuộn cảm và điều chỉnh để loại bỏ các tần số hài dự kiến.

Bộ lọc AC phân phối trở kháng thấp và những thành phần thụ động được sử dụng. Bộ lọc AC phân phối hiệu suất phản kháng thiết yếu cho hoạt động giải trí của bộ chuyển đổi. Các bộ lọc DC có size nhỏ và ít tốn kém hơn so với những bộ lọc AC. Cường độ sóng hài ít hơn trong những bộ biến hóa nguồn điện áp so với những bộ đổi khác chuyển mạch .

Cuộn san dòng

Cuộn sang dòng được liên kết tiếp nối đuôi nhau với bộ chuyển đổi ở phía DC. Nó được sử dụng để làm cho dòng gợn sóng tự do và giảm sóng hài trong mạng lưới hệ thống DC. Cuộn san dòng cũng được sử dụng cho mục tiêu bảo vệ bằng cách hạn chế dòng sự cố. Nó hoàn toàn có thể được liên kết ở dây nóng hoặc trung tính .
Các cuộn sang dòng cũng được sử dụng để kiểm soát và điều chỉnh dòng điện một chiều. Nếu một sự biến hóa bất thần xảy ra trong dòng điện một chiều, nó sẽ ảnh hưởng tác động và được cho phép dòng điện một chiều chảy ở một giá trị cố định và thắt chặt. Do đó, nó làm giảm xung đột trên van quy đổi bằng cách ngăn ngừa những biến hóa bất thần. Cuộn san dòng là cuộn làm mát bằng dầu có độ tự cảm cao .

Điện cực tiếp địa và điện cực đường dây

Điểm giữa của bộ chuyển đổi là mass trải qua điện cực tiếp địa ở cả hai phía của đường truyền. Các điện cực này được đặt ở khoảng cách xa ( 5 đến 20 km ) từ trạm biến áp. Và đường dây điện cực được sử dụng để tạo liên kết với những điện cực tiếp địa. Để giảm sự ăn mòn điện, thảm đất cũng được sử dụng .

Dây truyền và cáp DC

Tuỳ theo loại mạng lưới hệ thống HVDC, mà số lượng dây dẫn được chọn. Nó được sử dụng để truyền nguồn HVDC từ đầu phát đến đầu nhận. Trong mạng lưới hệ thống DC, không có hiệu ứng mặt phẳng do không có tần số. Và so với mạng lưới hệ thống HVAC, kích cỡ của dây dẫn là nhỏ hơn nếu xét cùng một hiệu suất .

Nguồn năng lượng phản ứng

Công suất phản kháng là thiết yếu cho hoạt động giải trí của bộ chuyển đổi. Công suất này hoàn toàn có thể được cung ứng trải qua giàn tụ điện, tụ điện đồng nhất hoặc trạm phát phù hợp nằm gần bộ chuyển đổi .
Trong trường hợp bộ chuyển đổi chuyển mạch, hiệu suất phản kháng thiết yếu nằm trong khoảng chừng 40-60 % mức hiệu suất của nó. Nhu cầu này hoàn toàn có thể được giảm bằng máy biến áp quy đổi có đủ khoanh vùng phạm vi biến hóa điểm nối dây trên tải. Bộ lọc sóng hài phân phối một lượng hiệu suất phản kháng .
Trong trường hợp bộ chuyển đổi nguồn điện áp, nó hoàn toàn có thể tạo ra hoặc hấp thụ hiệu suất phản kháng hoặc hiệu suất thực. Do đó, nó không yên cầu một nguồn nguồn năng lượng phản ứng bổ trợ .

Thiết bị đóng cắt AC

Trạm quy đổi gồm có nhiều thiết bị bảo vệ khác nhau như bộ ngắt mạch, công tắc nguồn nối đất, công tắc nguồn cách ly và thiết bị chiếu sáng. Bộ ngắt mạch được sử dụng để bảo vệ những bộ chuyển đổi chống lại quá nhiệt .
Thiết bị chống sét được sử dụng để bảo vệ trạm quy đổi khỏi sự cố sét trên mạng lưới hệ thống AC. Nó cũng gồm có một máy biến áp để thống kê giám sát cũng như những mục tiêu trấn áp và bảo vệ .

Các loại đường truyền tải điện năng HVDC

Tuỳ theo sự sắp xếp của những đường cáp truyền tải điện năng HVDC. Các đường truyền được phân thành bốn loại, như sau :

• Hệ thống đơn cực
• HVDC ưỡng cực
• Hệ thống đồng cực
• Hệ thống HVDC giáp lưng

Ưu điểm của đường truyền tải điện năng HVDC

Lý do chọn truyền tải điện năng HVDC thay vì AC cho một dự án Bất Động Sản đơn cử thường rất nhiều và phức tạp. Có thể là dựa trên một số ít đặc thù như :

• Chi phí đầu tư thấp hơn
• Truyền tải đường dài tốt hơn
• Giảm bù lỗ
• Cho phép kết nối các mạng điện không đồng bộ
• Khả năng kiểm soát cao
• Hạn chế dòng điện ngắn mạch
• Môi trường ít ảnh hưởng…

Nói chung, những nguyên do khác nhau để sử dụng HVDC rơi vào hai nhóm chính ,

• HVDC là cần thiết hoặc mong muốn theo quan điểm kỹ thuật (đó là khả năng kiểm soát).
• HVDC dẫn đến tổng đầu tư thấp hơn (bao gồm cả tổn thất thấp hơn) và; hoặc vượt trội về môi trường.

Trong nhiều trường hợp, những dự án Bất Động Sản được chứng tỏ bằng sự phối hợp quyền lợi từ hai nhóm. Các góc nhìn môi trường tự nhiên cũng ngày càng quan trọng. Và HVDC có lợi thế về tác động ảnh hưởng thiên nhiên và môi trường thấp hơn AC. Do những đường truyền nhỏ hơn nhiều và cần ít khoảng trống hơn cho cùng hiệu suất .
Một trong những độc lạ quan trọng nhất giữa HVDC và AC ; là năng lực trấn áp đúng mực hiệu suất hoạt động giải trí được truyền trên đường dây HVDC. Điều này trái ngược với những dòng AC, nơi dòng điện không hề được trấn áp theo cùng một cách trực tiếp. Khả năng điều khiển và tinh chỉnh của nguồn HVDC thường được sử dụng để cải tổ những điều kiện kèm theo hoạt động giải trí của mạng AC ; nơi đặt những trạm quy đổi .

Nhược điểm của đường truyền tải điện năng HVDC

Bên cạnh những ưu điểm của đường truyền tải điện năng HVDC, thì chúng cũng còn sống sót những mặt hạn chế ; những khuyết điểm cần khắc phục trong tương lai, ví dụ điển hình như :

• Bộ chuyển đổi và bộ lọc được sử dụng ở cả hai đầu của đường truyền. Và chi phí của thiết bị này là rất cao.
• Chi phí của bộ ngắt mạch DC rất cao so với bộ ngắt mạch AC. Đó là công nghệ mới nổi và vẫn đang được phát triển.
• Các máy biến áp được sử dụng để thay đổi mức điện áp trong hệ thống AC. Nhưng rất khó để thay đổi mức điện áp, đặc biệt trong trường hợp điện áp cao cho các hệ thống DC.
• Trong điều kiện bất thường, rất khó kiểm soát bộ chuyển đổi. Và nó đòi hỏi kiến thức và công nghệ tiên tiến của điện tử công suất. Ngoài ra, có một vấn đề với việc làm mát các công tắc điện tử công suất được sử dụng trong bộ chuyển đổi.
• Bộ chuyển đổi không thể hoạt động trong tình trạng quá tải. Vì vậy, hệ thống này không thể hoạt động trong điều kiện quá tải.

Các bạn thấy hệ thống truyền tải điện năng HVDC như thế nào? Có phải là tuyệt vời để thay thế hệ thống HVAC phải không nào?

Bài viết nhằm mục đích cung ứng cho những bạn những thông tin về công nghệ tiên tiến mới trong truyền tải điện năng .
Hy vọng sẽ nhận được những góp ý và san sẻ của những bạn. Cảm ơn !