phân tích các thành phần và các khái niệm trong hệ thống Điện phân phối và truyền tải tại việt nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCKHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÔN NĂNG LƯỢNG CHO PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG ĐỀ TÀI 9: Phân tích các thành phần và các khái niệm trong hệ thống điện phân phố

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ MÔN NĂNG LƯỢNG CHO PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG

ĐỀ TÀI 9: Phân tích các thành phần và các khái niệm trong hệ thống điện phân phối và truyền tải tại Việt Nam Thể hiện ý tưởng và quan điểm về cơ hội việc làm,

sự phát triển bản thân trong lĩnh vực năng lượng liên quan đến lưới điện

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quốc Uy

Các thành viên nhóm:

 Lê Đức Thái

 Nguyễn Ngọc Hoàn

 Lê Minh Tiến

 Dương Văn Tuân

Lớp: D17DIENLANH2

Hà Nội, 5/2023

MỤC LỤC

A MỞ ĐẦU

B NỘI DUNG

I Cơ sở lí luận

1 Các thành phần trong hệ thống điện phân phối và truyền tải tại Việt Nam

2 Các khái niệm trong hệ thống điện phân phối và truyền tải tại Việt Nam

II Vận dụng

Ý tưởng và quan điểm về cơ hội việc làm, sự phát triển bản thân trong lĩnh vực năng lượng liên quan đến lưới điện

C KẾT LUẬN

D DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

A MỞ ĐẦU

Ngày nay khi nói đến hệ thống năng lượng, thông thường người ta thường hình dung nó là hệ thống điện, đó không phải là hiện tượng ngẫu nhiên mà nó chính là bản chất của vấn đề Lý do là ở chỗ năng lượng điện đã có ưu thế trong sản xuất, khai thác và truyền tải, cho nên hầu như toàn bộ năng lượng đang khai thác được trong tự nhiên người

ta đều chuyển đổi nó thành điện năng trước khi sử dụng nó Từ đó hình thành một hệ thống điện nhằm truyền tải, phân phối và cung cấp điện điện năng đến từng hộ sử dụng điện

Hệ thống điện Việt Nam hiện nay đang tồn tại vấn đề không đồng đều trong việc phân bổ nguồn điện giữa các vùng miền Muốn truyền tải điện Bắc vào Nam thì phải sử dụng dòng điện công suất lớn.Tuy nhiên, khả năng truyền tải điện giữa các vùng còn hạn chế nên khả năng dự phòng thấp Khi đường dây 500kV xuyên miền bị sự cố dễ gây sụt

áp, mất điện cục bộ Điều này làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống điện, phụ tải điện và sự phát triển kinh tế – xã hội Trong hệ thống điện Việt Nam, lưới điện truyền tải

có vai trò đặc biệt quan trọng trong việc kết nối điện năng giữa các vùng miền, kết nối các nhà máy điện và các trung tâm phụ tải, cung cấp điện năng cho mọi miền đất nước Vì vậy, việc thiết lập hệ thống truyền tải điện an toàn, ổn định, bền vững không chỉ là mục tiêu của ngành điện mà còn là mong muốn của các khách hàng sử dụng điện

Lĩnh vực năng lượng luôn được sự quan tâm đặt biệt từ cả thế giới, vì vậy cơ hội việc làm của ngành năng lượng cũng rất rộng mở Nhận thấy tầm quan trọng của vấn đề,

em xin lựa chọn tên đề tài :” Phân tích các thành phần và các khái niệm trong hệ thống điện phân phối và truyền tải tại Việt Nam Thể hiện ý tưởng và quan điểm về cơ hội việc làm, sự phát triển bản thân trong lĩnh vực năng lượng liên quan đến lưới điện”

B NỘI DUNG

I Cơ sở lý luận

1 Các thành phần trong hệ thống điện phân phối và truyền tải tại Việt Nam

Hệ thống điện Việt Nam thực hiện việc sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng cho toàn bộ 64 tỉnh thành trên cả nước, được cấu thành bởi 3 thành phần chính: Nguồn điện, lưới điện và phụ tải

Nguồn điện

Hệ thống điện Việt Nam có các dạng nguồn điện đa dạng: thủy điện, nhiệt điện than, tuabin khí, nhiệt điện dầu, điện mặt trời, điện gió, điện sinh khối… với tổng công suất đặt năm 2020 là hơn 60.000 MW, trong đó tỷ trọng các loại nguồn như sau:

Các nguồn điện phân bố không đồng đều giữa các miền do đặc thù của nguồn nhiên liệu

sơ cấp Thủy điện tập trung chủ yếu ở Miền Bắc và miền Trung, nơi có nhiều sông ngòi

và địa hình phù hợp Trong khi đó nhiệt điện than lại tập trung ở miền Bắc gần các mỏ than và ở miền Nam nơi có các cảng biển lớn thuận lợi cho việc nhập khẩu than Điện mặt trời và điện gió có tiềm năng lớn ở miền Trung và miền Nam nên hầu hết các nhà máy điện gió và mặt trời đều phân bố ở đây Trong gần 9.000 MW điện mặt trời thì gần 6.000MW ở miền Nam và 2.600MW ở miền Trung Nguồn tuabin chạy khí chỉ có ở miền Nam, là nơi có các mỏ khí Nam Côn Sơn, Cửu Long, PM3 với tổng công suất các nguồn chạy khí lên tới gần 7.400MW

Lưới điện.

Lưới điện truyền tải trên hệ thống điện Việt Nam có các cấp điện áp 500kV, 220kV, lưới điện phân phối có cấp điện áp từ 110kV trở xuống Lưới điện 500kV trải dài từ Bắc vào Nam với gần 9.000 km chiều dài, 92 trạm 500kV và 33 mạch đường dây Đây là đường dây truyền tải huyết mạch của hệ thống điện Việt Nam, truyền tải lượng công suất lớn trao đổi giữa các miền

Miền Bắc kết nối với miền Trung qua 2 mạch đường dây 500kV:

 Hà Tĩnh – Đà Nẵng

 Vũng Áng – Đà Nẵng

Miền Trung kết nối với miền Nam qua 4 mạch đường dây 500kV:

 ĐakNông – Cầu Bông

 Pleiku 2 – Chơn Thành – Cầu Bông

 Pleiku 2 – Xuân Thiện Ea Súp – Chơn Thành – Cầu Bông

 Pleiku - Di Linh – Tân Định

Đường dây 500kV mạch 3 đang được gấp rút xây dựng, sau khi hoàn thành sẽ kết nối Vũng Áng – Quảng Trạch – Dốc Sỏi, tăng cường khả năng truyền tải công suất giữa miền Bắc và miền Trung

Phụ tải.

Sản lượng phụ tải hệ thống điện Quốc gia năm 2020 gần 250.000 triệu kWh, trong

đó sản lượng ngày lớn nhất hơn 800 triệu kWh, công suất đỉnh gần 40.000 MW Tăng trưởng hàng năm của phụ tải trong 10 năm trở lại đây là rất lớn, có năm lên tới hơn 14% Tuy nhiên do ảnh hưởng của dịch Covid-19, tăng trưởng của năm 2020 chỉ 3,1%

Cơ cấu phụ tải với 2 thành phần chủ yếu là Công nghiệp & xây dựng (54%) và Quản lý & tiêu dùng dân cư (34%) Thành phần điện sử dụng cho sinh hoạt vẫn chiếm tỷ trọng lớn, ảnh hưởng nhiều tới hình dáng của biểu đồ phụ tải, chênh lệch cao điểm-thấp điểm lớn… do ảnh hưởng của thói quen, tập quán sinh hoạt của cư dân

Máy phát điện là thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Nguồn cơ năng sơ cấp có thể là các động cơ tua bin hơi, tua bin nước động cơ đốt trong tua bin gió, , hoặc các nguồn cơ năng khác

Máy biến áp là một thiết bị điện thực hiện việc truyền và đưa năng lượng hoặc các tín

hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua các cảm ứng điện từ Trên thực tế, máy biến áp là một thiết bị giúp làm biến đổi điện áp của dòng điện xoay chiều từ mức này sang mức khác; có thể tăng thế hoặc hạ thế đầu ra cho một hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng và không làm thay đổi tần số của nó

Các thiết bị bảo vệ : 1 Cầu Chì – Thiết bị bảo vệ mạch điện thông dụng.

2 Thiết bị bảo vệ mạch điện tự động aptomat

3 Contactor – ( khởi động từ)

4 Relay nhiệt – Thiết bị bảo vệ các thiết bị điện

5 Rơle thời gian

6 Thiết bị bảo vệ mất pha trong mạch điện

2 Các khái niệm trong hệ thống điện phân phối và truyền tải tại Việt Nam

Truyền tải và phân phối là 2 giai đoạn khác nhau giúp đưa điện từ nhà máy phát điện tới người tiêu dùng Đôi khi nhiều người nhầm lẫn 2 khái niệm này, về cơ bản không có gì nghiêm trọng cả nhưng để hiểu rõ hơn về hệ thống điện thì chúng ta nên hiểu rõ hơn vì sao truyền tải và phân phối lại khác nhau

Sự khác nhau về điện áp truyền tải sẽ kéo theo nhiều sự khác nhau từ giai đoạn truyền tải trong hệ thống, máy biến áp, các thành phần cho đường dây điện, mạng lưới…

 Truyền tải điện là quá trình đưa điện từ nhà máy điện hoặc trạm biến áp nguồn

(có máy phát điện) tới các trạm biến áp phân phối (substation)

 Phân phối điện là quá trình đưa điện từ các trạm biến áp phân phối tới người tiêu

dùng cuối cùng Thực tế điện từ trạm phân phối tới khách hàng phải đi qua máy hạ

áp (mỗi nhóm khách hàng sẽ sử dụng mức điện áp khác nhau, nghĩa là sẽ cần một máy hạ áp khác nhau), nhưng vì máy hạ áp này nhỏ và thường được treo trực tiếp trên cột điện, nên chúng ta sẽ nhóm chung máy hạ áp + khách hàng là nhóm người tiêu dùng cuối cùng

Sự khác nhau cơ bản giữa truyền tải và phân phối là mức điện áp Theo đó, đường dây truyền tải điện có mức điện áp rất cao, từ 66kV tới 1.100kV trong khi đó đường dây phân phối có mức điện áp tải cao nhất thường là 66kV

Mạng lưới truyền tải sử dụng tháp truyền tải có kết cấu bằng thép và rất cao, mạng lưới phân phối chủ yếu sử dụng cột điện bằng bê tông/ gỗ với chiều cao nhỏ hơn tháp

Ngoài ra, điện truyền tải là điện 3 pha trong khi điện áp phân phối tới người tiêu dùng có thể là 1 pha hoặc 3 pha

Nhà máy điện là một cơ sở công nghiệp sản xuất điện từ năng lượng sơ cấp – năng lượng

chứa trong tài nguyên thiên nhiên như: Dầu mỏ, khí thiên nhiên, than… Hầu hết các nhà máy điện đều sử dụng một hoặc nhiều máy phát điện để biến đổi cơ năng thành điện năng nhằm cung cấp năng lượng cho lưới điện phục vụ nhu cầu sử dụng điện của xã hội Ngoại lệ là các nhà máy điện mặt trời, sử dụng các tế bào quang điện (thay vì tuabin )

để tạo ra dòng điện

Loại nhiên liệu chính hoặc dòng năng lượng sơ cấp cung cấp cho nhà máy điện năng lượng chính của nó khác nhau Các loại nhiên liệu phổ biến nhất là than đá , khí đốt tự nhiên và uranium (năng lượng hạt nhân) Một dòng năng lượng chính được sử dụng đáng

kể để phát điện là thủy điện (nước) Các dòng chảy khác được sử dụng để tạo ra điện bao gồm gió, năng lượng mặt trời, địa nhiệt và thủy triều

Các quốc gia khác nhau nhận được điện từ các loại nhà máy điện khác nhau Ví dụ,

ở Việt Nam, hầu hết sản lượng điện đến từ các nhà máy thủy điện và nhiệt điện, điện năng lượng mặt trời và điện gió chỉ phát triển vài năm gần đây và chiếm tỷ lệ nhỏ

Các loại nhà máy điện hiện nay:

Nhà máy nhiệt điện

Hầu hết các nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu để làm nóng nước từ bể chứa, tạo

ra hơi nước ở áp suất cao Sau đó, hơi nước có áp suất cao sẽ đi qua các đường ống để quay các cánh quạt của tuabin Khi tuabin bắt đầu quay, nó làm cho các cuộn dây khổng

lồ bên trong máy phát điện quay theo Điều này tạo ra chuyển động tương đối liên tục giữa cuộn dây và nam châm, đẩy các electron và bắt đầu dòng điện

 Nhà máy nhiệt điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch đốt nhiên liệu tạo ra nhiệt

năng để chạy các động cơ nhiệt bên ngoài của chúng Một nhà máy khí chu trình đơn giản không không sử dụng hơi nước, nó hoạt động tương tự như một động cơ phản lực nơi khí thiên nhiên được đốt cháy và bị đốt cháy và nhiệt tạo

ra áp lực có thể biến tuabin Các nhà máy khí chu trình hỗn hợp cũng sử dụng nhiệt và hơi nước Các loại nhà máy sử dụng nhiên liệu hóa thạch bao gồm nhà máy nhiệt điện than và nhà máy điện khí đốt tự nhiên – nơi cung cấp các nhà sản xuất điện lớn nhất trên thế giới

 Các nhà máy điện hạt nhân sử dụng quá trình phân hạch để tạo ra điện Trong

các nhà máy này, các hạt nhân uranium bị tách ra tạo ra nhiệt năng cần thiết để tạo ra hơi nước Sau đó, nó hoạt động giống như các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch, nơi hơi nước quay một tuabin, tạo ra điện Các nhà máy điện yêu cầu sử dụng các lò phản ứng hạt nhân để thực hiện các quá trình phân hạch này Một số loại lò phản ứng bao gồm lò phản ứng nước có áp, lò phản ứng CANDU, lò phản ứng RBMK và lò phản ứng nước sôi

 Các nhà máy nhiệt mặt trời sử dụng nhiệt từ các tia nắng mặt trời để tạo ra hơi nước cần thiết để quay tuabin

Các nhà máy nhiệt điện đều bị giới hạn bởi định luật nhiệt động lực học thứ hai, nghĩa là chúng không thể biến đổi toàn bộ nhiệt năng thành điện năng, điều này làm hạn chế hiệu quả của chúng

Nhà máy điện năng lượng tái tạo

Các nhà máy điện năng lượng tái tạo lấy năng lượng trực tiếp từ các dòng chảy tương ứng

để tạo ra điện Các nguồn năng lượng chính này cuối cùng sẽ tự bổ sung, nhưng bị giới hạn về lượng năng lượng có sẵn tại bất kỳ thời điểm hoặc địa điểm nhất định Do đó chúng thường không liên tục và không thể thay thế được

 Các công trình thủy điện sử dụng năng lượng từ nước đổ xuống ở các con

sông và hồ chứa để quay máy phát điện và tạo ra điện Nguồn năng lượng này

có xu hướng đáng tin cậy hơn (có thể thay đổi được) so với các nguồn năng lượng tái tạo khác

 Các tuabin gió lấy năng lượng từ gió, khi tiếp xúc sẽ làm chậm lại và chuyển

động năng sang tuabin Lực cản của không khí làm cho tuabin quay và hiệu suất tối đa của tuabin được đưa ra bởi giới hạn Betz

 Các tấm pin mặt trời sử dụng các tế bào quang điện để tạo ra

điện Các photon tới từ mặt trời va vào các nguyên tử bên trong chất bán dẫn của tấm pin khiến các electron chuyển động Năng lượng mặt trời là không liên tục nhưng kết hợp với công nghệ lưu trữ năng lượng, sức mạnh của chúng

có thể đáng tin cậy hơn nhiều

Trạm biến áp được biết đến là thiết bị tĩnh điện có tác dụng dùng nhằm mục đích để

truyền tải năng lượng hoặc tín hiệu điện xung quanh chiều giữa các mạch điện thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ.Trạm biến áp cũng chính là nơi đặt máy biến áp và các thiết

bị phân phối điện khác nhằm tạo nên một hệ thống truyền tải điện năng hoàn chỉnh làm nhiệm vụ cung cấp điện.Để nhằm mục đích giúp cho trạm biến áp hoạt động tốt và phát huy hiệu quả cao nhất thì sẽ cần phải có kèm các máy biến áp Bởi trạm biến áp được đánh giá là vị trí để các chủ thể sẽ có thể lắp đặt của máy biến áp và các thiết bị phân phối điện để nhằm có thể tạo nên một hệ thống điện hoàn chỉnh cho mỗi công trình

Có rất nhiều loại trạm biến áp khác nhau, mỗi loại trạm biến áp đều có những đặc điểm cấu tạo khác nhau, tuy nhiên tất cả các trạm biến áp đều gồm những bộ phận sau: Máy biến áp; Hệ thống thanh cái, dao cách ly; Hệ thống chống sét nối đất; Hệ thống điện tự dùng; Khu vực điều hành; Khu vực phân phối

Đường dây truyền tải điện là huyết mạch, là xương sống của nền kinh tế Quốc gia

Mạng lưới truyền tải điện là một hệ thống truyền tải năng lượng từ nhà máy phát điện đến người tiêu dùng, trong đó đường dây truyền tải là huyết mạch chính

Về cơ bản đường dây có 2 thành phần chính là dây dẫn điện (dây pha) và cột điện dùng để

cố định dây dẫn điện và giữ dây dẫn điện ở một khoảng cách an toàn với mặt đất Ngoài 2 thành phần này còn có thêm các thành phần phụ trợ khác, chủ yếu là các thiết bị cách điện và giảm chấn giúp cho đường dây vận hành ổn định và an toàn trong suốt vòng đời Tóm lại, một hệ thống đường dây tải điện gồm những thành phần (cấu tạo) như thế nào?

Dây dẫn (Conductors) – Dùng để truyền tải điện từ nhà máy phát điện hoặc trạm biến áp đến người tiêu dùng Điện truyền tải trên đường dây hiện nay chủ yếu là điện xoay chiều

3 pha (trừ các mạng lưới điện 1 chiều HDVC) nên sẽ có 3 dây hoặc 6 đường dây điện (đường dây mạch đơn và mạch kép) Mỗi pha được truyền tải thông qua 1 hoặc 2 dây

 Đối với điện cao thế trên 132 kV thường gây ra tổn thất điện năng do hiệu ứng phóng điện hào quang (corona discharge) và hiệu ứng tổn thất bề mặt (skin effect), gây ra tổn thất điện đáng kể và cũng dễ gây nhiễu cho các đường dây thông tin liên lạc Vì vậy để giảm hiệu ứng hào quang này, thay vì sử dụng một dây dẫn cho mỗi pha thì sẽ sử dụng một bó dây gồm nhiều dây nhỏ hơn (bundled conductors).

 Để giữ khoảng cách an toàn giữa các dây nhỏ trong bó dây này, chúng ta sử dụng giá đỡ khoảng cách (Spacers) Số lượng dây dẫn trong bó dây dẫn phụ thuộc vào mức điện áp truyền tải Nó có thể là 2, 3, 4, 6, 8 dây…

II Vận dụng

* Ý tưởng và quan điểm về cơ hội việc làm, sự phát triển bản thân trong lĩnh vực năng lượng liên quan đến lưới điện.

Một số ví dụ về nơi làm việc của kỹ sư năng lượng, điện như:

- Kỹ thuật viên trình độ đại học tại các nhà máy điện gió, mặt trời, thủy điện, Có thể làm phòng kỹ thuật tại các nhà máy, trưởng kíp, trưởng ca vận hành nhà máy điện

- Kỹ sư tư vấn lập nghiên cứu tiền khả thi, khả thi dự án điện gió, điện mặt trời, thủy điện nhỏ, sinh khối

- Kỹ sư xây dựng dự án năng lượng mới và tái tạo như điện gió, điện mặt trời, sinh khối,

- Kỹ sư thiết kế nhà máy điện gió, điện mặt trời, sinh khối

- Kỹ sư thiết kế các hệ thống năng lượng tích hợp (điện – nhiệt – mặt trời – sinh khối)

- Kỹ sư bảo trì, bảo dưỡng các thiết bị năng lượng trong các dự án năng lượng - Kỹ sư giám sát thi công các dự án năng lượng như thi công hệ thống năng lượng nhà máy, khu công nghiệp, dự án năng lượng tái tạo như dự án điện gió, điện mặt trời, sinh khối, thủy điện nhỏ,

- Kỹ sư kiểm định tại các trung tâm kiểm định về lĩnh vực năng lượng - Kỹ sư nghiên cứu phát triển sản phẩm thiết bị, hệ thống năng lượng tại phòng nghiên cứu và phát triển (Research and development) của các tập đoàn, công ty lớn như Siemen, ABB, Toshiba,

- Kỹ sư bán hàng (sale) các sản phẩm, thiết bị năng lượng của các công ty trong nước và ngoài nước trong lĩnh vực năng lượng - Kỹ sư phát triển thị trường (market development) của các công ty trong nước và ngoài nước trong lĩnh vực năng lượng

- Kỹ sư phân tích, đánh giá việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả tại các công ty,

tổ chức sử dụng năng lượng

- Kỹ sư năng lượng phụ trách mảng năng lượng (điện – nhiệt) trong các tòa nhà - Kỹ sư năng lượng phụ trách mảng năng lượng (điện – nhiệt) trong các xí nghiệp, nhà máy, khu công nghiệp

- Vị trí người quản lý năng lượng trong các công ty, xí nghiệp sử dụng năng lượng trong điểm (theo quy định của nhà nước)

- Kỹ sư năng lượng trong Tập đoàn điện lực Việt Nam (EVN)

- Kỹ sư tại các công ty điện lực, phụ trách mảng đấu nối với các nguồn điện mặt trời, gió, sinh khối,