Điện phát ra từ máy phát điện của nhà máy điện chỉ có 1000 vôn đến hơn 20.000 vôn. Trong quá trình chuyển tải điện, trước hết phải dùng máy biến áp tăng áp đưa điện áp lên đến vài trăm ki-lo-vôn đã, rồi mới nối vào mạng điện truyền tải. Khi đến địa phương dùng điện, lại dùng máy biến áp giảm áp hạ điện áp từng cấp cho tới điện áp cần thiết. Vì sao trong quá trình truyền tải điện phải áp dụng cách truyền bằng điện cao áp siêu cao nhỉ? Qua bài viết Vì sao truyền tải điện đường dài cần dòng điện cao áp nhé!
VÌ SAO TRUYỀN TẢI ĐIỆN ĐƯỜNG DÀI CẦN DÒNG ĐIỆN CAO ÁP?
Mục đích chủ yếu của việc áp dụng cách truyền bằng điện áp siêu cao là để giảm thấp sự lãng phí điện năng trên đường truyền tải. Chúng ta biết rằng, điện chạy qua bếp điện sẽ phát nhiệt là vì khi dòng điện đi qua dây điện trở đã chuyển điện năng thành nhiệt năng. Cũng với nguyên lí ấy, dây tải điện cũng có một trị số điện trở nhất định. Cho dù sử dụng nhôm hoặc đồng có điện trở suất rất nhỏ để làm dây điện, song vì dây điện dùng để truyền tải đường dài rất dài, điện trở của nó không thể bỏ qua được. Khi ấy, phần điện năng chuyển đổi thành nhiệt năng trên đường dây tải sẽ trở thành một con số tương đối đáng kể. Phần điện năng này hoàn toàn lãng phí một cách vô ích trong quá trình truyền tải điện.
Chắc bạn sẽ nghĩ, liệu có cách gì giảm nhỏ hoặc loại bỏ điện trở của dây dẫn hay không? Biện pháp thì có đấy, song lại không kinh tế. Cách giảm nhỏ điện trở của dây tải điện đơn giản nhất là làm tăng diện tích mặt cắt ngang của nó. Nếu như vậy, chẳng những làm cho lượng vật liệu cần thiết để chế tạo dây dẫn tăng lên rất nhiều, mà dây điện vì đó sẽ nặng lên, cột điện và tháp dây điện để đỡ dây cũng phải gia cố, tốn phí cho toàn đường dây tải điện sẽ rất lớn. Các nhà khoa học phát hiện, khi nhiệt độ của một số vật liệu hạ thấp đến một trị số nhất định, điện trở của chúng sẽ mất hoàn toàn, tức là xảy ra hiện tượng siêu dẫn. Song cho đến nay, vật liệu siêu dẫn có nhiệt độ tới hạn cao nhất mà con người phát hiện được, cũng phải xuống tới –10077°C thì điện trở mới có thể biến mất. Cho nên dùng vật liệu siêu dẫn để tải điện còn xa vời với ứng dụng thực tế.
Kiến thức vật lí mách bảo chúng ta: trong điều kiện điện trở không đổi, công suất tiêu hao của nó tỉ lệ thuận với bình phương của dòng điện. Vì vậy, giảm nhỏ dòng điện là một cách làm khác để giảm nhỏ lãng phí truyền tải điện năng. Nhưng làm thế nào mới có thể giảm nhỏ dòng điện? Vì công suất truyền tải bằng tích số của dòng điện và điện áp, trong điều kiện công suất truyền tải cố định, có thể dùng cách tăng cao điện áp để đạt được mục đích giảm nhỏ dòng điện, giảm nhỏ sự lãng phí truyền tải điện năng. Ví dụ, muốn truyền tải điện có công suất 200 kW, nếu sử dụng điện 2 kV để truyền tải, dòng điện trong dây dẫn sẽ là 100 ampe. Lại giả thiết rằng, điện trở của dây dẫn là 10 ôm. Thế thì công suất tổn thất trên dây tải điện sẽ là 100 kW, chiếm một nửa của cả công suất truyền tải. Nếu điện áp truyền tải cao lên 100 lần, đạt tới 200 kV, dòng điện trong dây dẫn chỉ còn là 1 ampe. Khi ấy, công suất tổn thất trên dây tải điện chỉ có 10 kW, tương đương với 1/10000 của năng lượng tổn thất khi dùng điện áp 2 kV để truyền tải.
Nâng cao điện áp truyền tải có thể giảm bớt lãng phí truyền tải điện năng, thế thì, có thể nâng cao không hạn chế điện áp truyền tải được không? Do việc nâng cao điện áp truyền tải có thể mang lại rắc rối khác, ví dụ như không khí giữa dây điện với dây điện bị đánh xuyên, xảy ra sự phóng điện hồ quang khi mất điện đột ngột…, hiện nay, điện áp siêu cao dùng trong việc tải điện đường xa là 500 – 1000 kV. Nếu muốn nâng cao điện áp tải điện hơn mức ấy thì còn có nhiều khó khăn về kĩ thuật cần được giải quyết.
Ở ngoại ô, bạn có thể trông thấy trên các tháp thép cao đỡ dây tải điện có treo nhiều xâu sứ cách điện. Chúng được chế tạo ra vì việc tải điện bằng điện áp siêu cao. Những người thiết kế chẳng những phải bảo đảm an toàn cho đường tải điện, mà đồng thời còn cân nhắc tới mĩ quan tạo hình nữa.
