Hệ thống điện và sản xuất điện năng

Hệ thống điện gồm ba thành phần liên hệ với nhau: **nguồn điện, lưới điện và tải tiêu thụ**. Nguồn điện sản xuất điện năng; lưới điện truyền tải và phân phối điện; tải tiêu thụ nhận điện rồi biến đổi thành ánh sáng, nhiệt, cơ năng hoặc dạng năng lượng cần thiết. Dòng điện năng trong một hệ thống điển hình có thể theo chuỗi: **nhà máy điện → trạm tăng áp → đường dây truyền tải → trạm hạ áp và phân phối → nơi tiêu thụ**. Sơ đồ này cho thấy chức năng của từng khâu; số trạm và cách nối cụ thể có thể thay đổi theo từng mạng điện. Truyền tải đưa công suất lớn đi xa; phân phối đưa đến các khu vực và phụ tải. Máy biến áp thay đổi điện áp xoay chiều theo nguyên lí cảm ứng điện từ, không tạo thêm năng lượng. Thiết bị đóng cắt, đo lường và bảo vệ giúp vận hành, theo dõi và cô lập phần sự cố.

| Nguồn | Chuyển hóa và đặc điểm | |---|---| | Thủy điện | Năng lượng nước làm quay turbine, máy phát; phụ thuộc nước, có tác động hồ chứa | | Nhiệt điện dùng nhiên liệu | Hóa năng chuyển thành nhiệt, cơ năng rồi điện; cần nhiên liệu, quản lí khí thải | | Điện hạt nhân | Năng lượng phân hạch tạo nhiệt rồi phát điện; cần yêu cầu an toàn và quản lí chất thải riêng | | Điện gió | Gió làm quay turbine; công suất thay đổi theo gió | | Điện mặt trời quang điện | Bức xạ chuyển trực tiếp thành điện ở pin; phụ thuộc ánh sáng | Gió, mặt trời là nguồn tái tạo, không đốt nhiên liệu khi trực tiếp phát điện. Điều đó không có nghĩa toàn bộ quá trình chế tạo, xây dựng, sử dụng không có tác động môi trường. Hạt nhân không được xếp là nguồn tái tạo chỉ vì phát thải carbon trực tiếp thấp. Cần phối hợp nguồn, lưới và khả năng điều chỉnh để đáp ứng nhu cầu theo thời gian. Không đánh giá nguồn điện chỉ bằng công suất lắp đặt: sản lượng còn phụ thuộc thời gian, điều kiện hoạt động.

Mạng sản xuất quy mô nhỏ cấp động cơ, máy móc, chiếu sáng qua phân phối và bảo vệ phù hợp. Tách nhánh sản xuất, chiếu sáng giúp vận hành và cô lập sự cố thuận tiện; không có nghĩa hai phần không liên quan nguồn chung. Mạng hạ áp ba pha bốn dây gồm ba dây pha và dây trung tính. Trong ví dụ nguồn 380/220 V, 380 V là giữa hai pha, 220 V là giữa pha và trung tính. Tải một pha 220 V cần đúng điện áp; tải ba pha nối theo yêu cầu thiết bị. Phân bố các tải một pha tương đối đều giúp giảm mất cân bằng. Nghề điện gồm thiết kế, thi công, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa. Công việc cần hiểu sơ đồ, đo kiểm, thiết bị bảo vệ và tuân thủ an toàn; kiến thức bài học giúp đọc nguyên lí, thao tác thực tế cần người có chuyên môn.

Một nguồn phát đều 3 kW trong 4 giờ tạo 3 × 4 = 12 kWh. Các tải đồng thời 2, 4, 6 kW có tổng công suất 12 kW khi bỏ qua tổn hao. Đổi đơn vị: 0,4 kV = 400 V. Trạm nhận 22 kV, đưa ra 0,4 kV là hạ áp vì điện áp ra nhỏ hơn vào. Tủ phân phối chính nhận nguồn và phân chia tới các nhánh với thiết bị đóng cắt, bảo vệ. Nguồn ba pha phù hợp động cơ ba pha tạo từ trường quay theo thiết kế. Trước khi nối tải cần đối chiếu điện áp, tần số, số pha, công suất và điều kiện bảo vệ. Mối nối nóng bất thường có thể báo tiếp xúc kém hoặc quá tải, cần kiểm tra theo quy trình. Độ tin cậy cung cấp điện thể hiện khả năng cấp điện liên tục, ổn định theo yêu cầu, không chỉ điện áp cao.