TẠI SAO KHI TRUYỀN DẪN ĐIỆN ĐƯỜNG XA
PHẢI TRUYỀN DẪN BẰNG ĐIỆN CAO ÁP?
Điện được phát ra từ máy phát điện ở các nhà máy phát điện chỉ khoảng từ 1000V đến hơn 2000V. Trong quá trình truyền điện, trước tiên phải dùng máy biến áp tăng áp để tăng điện áp lên tới vài trăm ngàn vol rồi sau đó mới nối vào mạng lưới truyền dẫn điện; khi truyền tới các nơi dùng điện, lại phải dùng máy biến áp hạ áp để hạ thấp điện áp xuống mức cần dùng. Vậy tại sao trong quá trình truyền điện phải truyền bằng điện cao áp?
Mục đích chính của việc sử dụng điện cao áp để truyền dẫn là để giảm bớt sự lãng phí điện năng trên đường truyền dẫn. Chúng ta biết rằng, sau khi cắm điện, lò điện sẽ phát ra nhiệt là vì khi dòng điện thông qua dây điện trở sẽ chuyển hoá điện nang thành điện năng. Tương tự như vậy, dây dẫn điện cũng có điện trở lớn nhỏ nhất định. Tuy sử dụng những kim loại có hiệu suất điện trở rất thấp như đồng, nhôm làm dây dẫn điện nhưng dây điện dùng khi truyền ở khoảng cách xa thì có điện trở rất lớn. Lúc này, điện năng trên dân dẫn điện chuyển hoá thành một phần nhiệt năng và trở thành một con số khá khả quan. Phần điện năng này bị lãng phí một cách vô ích trong quá trình truyền dẫn.
Nhất định bạn sẽ nghĩ rằng có cách nào để giảm bớt hoặc loại bỏ điện trở dây dẫn không? Biện pháp thì có nhưng không được hợp lý cho lắm. Cách đơn giản nhất để giảm điện trở của dây dẫn là tăng điện tích mặt cắt ngang của nó. Như vậy không những đã làm tăng lượng nguyên liệu để chế tạo ra dây dẫn mà còn làm tăng độ chắc chắn cho các quả sứ cách điện, cột điện dùng để chống đỡ dây điện khi dây điện nặng hơn, chi phí cho toàn bộ đường dây dẫn sẽ tăng đáng kể. Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng, khi nhiệt độ một số nguyên liệu giảm xuống tới một giá trị nhất định, điện trở sẽ biến mất hoàn toàn, tức là xảy ra hiện tượng siêu dẫn. Nhưng đến nay các nguyên liệu siêu dẫn có nhiệt độ tới hạn cao nhất mà con người phát hiện ra cũng phải đạt tới -100oC thì điện trở mới biến mất hoàn toàn. Vì vậy dùng nguyên liệu siêu dẫn để dẫn điện là việc còn khá xa với ứng dụng thực tế.
Các nhà vật lí học đã cho rằng: trong trường hợp điện trở không đổi thì tỉ lệ tiêu hao điện năng và bình phương của điện lưu là như nhau. Vì vậy, giảm dòng điện là một cách khác để giảm điện năng truyền đi một cách lãng phí. Làm thế nào mới có thể giảm bớt dòng điện? Bởi vì công suất truyền đi bằng tích của dòng điện và điện áp. Trong trường hợp nhất định, công suất truyền đi có thể dùng cách tăng cao điện áp để giảm dòng điện và giảm điện năng truyền đi lãng phí. Ví dụ muốn truyền đòng điện có công suất 200 kW, nếu sử dụng điện áp 2000V để truyền thì dòng điện trong đường dây dẫn điện sẽ là 100 kw, chiếm 1/2 công suất toàn bộ dây đẫn. Nếu điện áp truyền dẫn tăng 100 lần, tức là đạt tới 200 kw (kilovol) thì dòng điện trong dây dẫn chỉ bằng 1A. Lúc này, công suất trên dây dẫn chỉ tổn thất 10W, chỉ tương đương với 1/10 000 năng lượng tổn thất khi sử dụng điện áp truyền dẫn 2kV.
Nâng cao điện áp truyền dẫn có thể giảm điện năng truyền đi lãng phí, vậy thì điện áp truyền đi có thể tăng cao một cách không hạn chế không? Câu trả lời là không. Do việc tăng điện áp truyền dẫn có thể dẫn đến những vấn đề khác, ví dụ như không khí giữa các dây điện sẽ bị hở, khi bất ngờ mất điện sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện hồ quang,...Ngày nay, điện áp cao được sử dụng khi truyền dẫn hơn nữa thì còn rất nhiều vấn đề khó về mặt kỹ thuật cần phải giải quyết.
Ở ngoại ô, bạn có thể nhìn thấy rất nhiều cục sứ cách điện được đặt trên các cột điện có mắc nhiều dây điện, chúng được thiết kế cho việc truyền điện áp cao, nhà thiết kế không chỉ bảo đảm độ an toàn cho đường dây dẫn mà còn chú ý đến giá trị mỹ quan.
