Truyền tải điện
Máy phát điện trong hầu hết các nhà máy điện hiện đại là 25 kV, và sau đó điện áp này được chuyển lên 400 kV để truyền tải. Tất cả các máy phát điện trên toàn thế giới đều là máy phát điện ba pha đồng bộ.
Máy phát điện bao gồm phần động lực quay và phần phát điện từ cố định. Từ trường tạo ra dòng điện từ dòng điện một chiều (DC) đi qua lõi sắt, tạo ra trên ba cuộn dây ba pha trên stator của máy. Từ trường biến đổi tạo ra từ việc chuyển động cánh tua bin bằng động cơ tuabin hơi, tuabin nước, tuabin khí hoặc tuabin gió.
Các máy phát điện trong nhà máy điện hiện đại công suất luôn từ 500 đến 1000 MW.
Một nhà máy 2000 MW có thể bao gồm 4 tổ máy 500 MW, 3 tổ 660 MW + 20 MW tổ máy bin khí hoặc 2x1000 MW.
Một nhà máy gồm nhiều tổ máy để thuận tiện việc phát điện linh hoạt cần thiết để thay đổi theo mùa trong tải và bảo trì thiết bị. Khi máy phát điện được kết nối với một hệ thống duy nhất, chúng cần quay chính xác ở cùng một tốc độ, do đó gọi là máy phát điện đồng bộ.
Điện áp rất cao được sử dụng cho hệ thống truyền tải bởi vì, như một nguyên tắc chung, điện áp cao hơn sẽ làm giá thành cung cấp điện rẻ hơn.
Công suất trong hệ thống điện xoay chiều được tính theo công thức P = V Icos θ, khi tăng điện áp sẽ giảm dòng điện để đạt cùng công suất. Dòng điện giảm sẽ làm giảm kích thước cáp điện, thiết bị chuyển mạch và tổn thất điện năng dòng, tính theo P = I2R, cũng sẽ giảm.
Lưới điện 132 kV và 400 kV supergrid, hầu hết các phần là dây dẫn nhôm lõi thép treo trên cột thép, có giá thành rẻ hơn so với cáp ngầm tương đương khoảng 16 lần.
Hình 1. Móc treo cáp trên lưới điện.
Các dây dẫn được treo vào chuỗi sứ cách điện được cố định trên thanh ngang cột điện thể hiện trong hình 2. Ba dây dẫn thành một mạch hệ thống 3 pha, cột sẽ có 6 thanh ngang mang 2 mạch ba pha riêng biệt.
Điện phân phối cho người tiêu dùng được lấy ra từ trạm biến áp 11 KV, mà hầu hết giảm áp từ trạm biến áp 33 KV, nhưng chuyển đổi trực tiếp giữa 132 và 11 kV đang trở nên phổ biến tại các thành phố nơi có hơn 100 MW được tiêu thụ từ một trạm 11 kV.
Hình 3 cho thấy một sơ đồ khối cho thấy điện áp tại các giai đoạn khác nhau trong truyền tải và phân phối điện. Hình 4 dưới đây cho thấy một sơ đồ đơn giản của việc truyền tải và phân phối điện cho người tiêu dùng.
Hình 3 - Phát điện, phân phối và truyền tải
Hệ thống phân phối tại 11 kV có thể theo mô hình ring hoặc xuyên tâm, nhưng một hệ thống ring đảm bảo an toàn nguồn cung cấp tốt hơn.
Việc duy trì một nguồn cung cấp điện an toàn là một yêu cầu quan trọng đối với bất kỳ kỹ sư điện, nhà cung cấp nào bởi điện vì đóng một vai trò quan trọng trong một xã hội công nghiệp, và mất nguồn cung cấp có thể gây ra sự bất tiện, mất mát tài chính hoặc nguy hiểm cho người tiêu dùng hoặc cộng đồng.
Mô hình ring là trạm biến áp tiêu thụ điện được cấp từ hai hướng, và tách riêng các máy cắt và bảo vệ nên lỗi từ nguồn cung không làm mất điện người dùng.
Hình 4. Mô hình đơn giản hệ thống điện từ trạm biến áp đến người dùng.
Lưới phân phối điện áp cao
Lưới phân phối điện áp cao từ trạm biến áp chính được sử dụng bởi các công ty điện lực cho khu công nghiệp, thương mại và khách hàng trong nước.
Phương pháp phân phối này cũng thích hợp cho người tiêu dùng trong khu công nghiệp lớn, nơi trạm biến áp 11kV, như thể hiện trong hình 5 có thể được đặt tại trung tâm phụ tải xung quanh nhà máy.
Điều 9 của Quy chế cung cấp điện yêu cầu các trạm biến áp được bảo vệ bởi hàng rào cao 2,44 m hoặc kèm theo một số cách để người không có nhiệm vụ không được vào trạm biến áp, gây nguy hiểm cho thiết bị 11 KV. Ở các thị trấn và thành phố trạm biến áp thường được đặt trong một tòa nhà gạch, như thể hiện trong hình 6.
Dây dẫn đến nhà máy, thiết bị phân phối thường dùng cáp ngầm 400 V/230 V.
Hình 6. Mặt bằng trạm biến áp
Các dây ra thường được bảo vệ bằng rơ le. 400V/230 V được lấy ra từ trạm biến áp 11 kV/400 V bằng cách đấu hình sao như trong hình 7.
Điểm sao được nối đất với một điện cực đấu đất bên dưới trạm biến áp, và từ điểm này có dây dẫn thứ tư, trung tính. Tải được đấu giữa các pha thành 400 V, và giữa dây trung tính và một pha thành 230 V.
Hình 7. Lưới điện phân phối 3 pha 4 dây.
Điện ba pha 400 V cung cấp được sử dụng trong công nghiệp và khu thương mại. Một pha 230 V thường cung cấp cho hộ gia đình.
Tham khảo: Advanced Electrical Installation Work – TREVOR LINSLEY Senior Lecturer Blackpool and The Fylde College.