HVDC là viết tắt của High Voltage Direct Current System, nghĩa là hệ thống truyền tải điện cao thế 1 chiều; sử dụng điện 1 chiều cao thé để truyền tải trên mạng lưới. HVAC là truyền tải điện cao thế xoay chiều, là hệ thống hiện nay Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới vẫn đang ứng dụng.
Tuy nhiên HVDC đã cho thấy những ưu điểm vượt trội về khả năng tiết kiệm năng lượng và chi phí hệ thống của mạng lưới nên từ đầu thế kỷ 21, các nước phát triển đã dần nâng cấp hệ thống HVAC của họ sang HVDC. Việt Nam cũng đang nghiên cứu nâng cấp đường dây 500kV Bắc Nam dài 1700km từ HVAC sang HVDC. Bạn có thể tìm hiểu nội dung tại đây.
Vậy HVDC thực sự có những điểm gì khác biệt so với HVAC, cùng tìm hiểu kỹ hơn về vấn đề này trong bài viết dưới đây.
Ngày nay, nền văn minh hiện đại chủ yếu phụ thuộc vào việc tiêu thụ năng lượng điện cho các ứng dụng sinh hoạt, công nghiệp, thương mại và nông nghiệp. Vì mục đích này, một hệ thống truyền tải hiệu quả là rất cần thiết vì các trạm phát điện nằm ở những vùng sâu, vùng xa. Yêu cầu này đòi hỏi một hệ thống truyền tải điện đi xa phải có hiệu quả, hiệu quả được đánh giá dựa trên các tiêu chí như:
- Truyền tải điện liên tục trên khoảng cách xa;
- Tổn thất năng lượng trên đường truyền dẫn thấp;
- Ít dao động điện áp;
- Khả năng truyền tải điện qua cáp ngầm;
- Hệ thống liên thông với nhau.
Bằng cách so sánh truyền tải điện xoay chiều và điện một chiều, rõ ràng là để truyền tải điện năng trên một khoảng cách xa, xoay chiều là không phù hợp nhiều như một chiều. Do đó, đối với truyền dẫn HVDC, hệ thống yêu cầu cần có thêm thiết bị đầu cuối để chuyển điện AC thành DC ở đầu nguồn và thiết bị chuyển đổi khác tại điểm cuối nguồn để chuyển điện DC này thành AC.
Sự khác biệt chính của HVDC so với HVAC
- Tổn thất năng lượng: Trong HVAC, có hiện tượng tổn thất năng lượng (tổn thất corona, tổn thất hiệu ứng bề mặt) và có thể giảm thiểu tổn thất này bằng cách tăng điện áp lên rất cao. Hiện tượng tổn thất năng lượng này không xảy ra ở HVDC;
- Chi phí đầu tư: Chi phí đầu tư HVDC cao hơn HVAC do phải bổ sung thêm 1 trạm chuyển đổi điện AC thành DC ở đầu đường dây cao thế và ngược lại, 1 trạm chuyển đổi DC thành AC ở cuối đường dây cao thế. Tuy nhiên đường dây càng dài thì hệ thống HVDC càng hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy ở khoảng cách 500- 600km thì hiệu quả của HVDC và HVAC bằng nhau, dưới khoảng cách này thì HVAC hiệu quả hơn còn trên khoảng cách này thì HVDC hiệu quả hơn. Hiệu quả được tính dựa trên chi phí đầu tư + vận hành với hiệu suất tải điện;
- Dòng ngắn mạch: Hiện tượng ngắn mạch trong truyền tải HVAC cao hơn HVDC;
- Khả năng gây nhiễu tín hiệu: Đường tải điện HVAC có tần sổ gây nhiễu nhiều hơn hẳn so với HVAC nên các đường liên lạc/ viễn thông gần đường dây HVAC sẽ rất dễ bị nhiễu, lệch sóng… Hiện tượng này ở HVDC xảy ra ít hơn;
- Khả năng kết nối liên thông không đồng bộ: Trong hệ thống HVAC, không thể kết nối việc truyền tải điện ở tần số 50Hz với hệ thống tải điện 60Hz khác, Quá trình truyền tải điện trên HVDC không có tần số dao động nên việc kết nối các hệ thống khác với nhau là rất dễ dàng.