Thiết bị điện là thuật ngữ chung để chỉ nền tảng vật chất và bộ phận chức năng của hệ thống điện. Nó bao gồm nhiều thiết bị cơ, điện và điện tử khác nhau tham gia vào tất cả các giai đoạn phát điện, truyền tải, chuyển đổi, phân phối và tiêu thụ điện, đảm nhận các nhiệm vụ sản xuất, truyền tải, phân phối và điều khiển điện. Là một thành phần quan trọng của hệ thống năng lượng hiện đại, trình độ công nghệ và trạng thái vận hành của nó ảnh hưởng trực tiếp đến an ninh năng lượng, hoạt động kinh tế và chất lượng dịch vụ công, đóng vai trò cơ bản trong việc thúc đẩy tối ưu hóa cấu trúc năng lượng và chuyển đổi xanh,{2}}cácbon thấp.
Từ góc độ chức năng, thiết bị điện có thể được chia thành hai loại chính: thiết bị chính và thiết bị phụ. Thiết bị sơ cấp tham gia trực tiếp vào quá trình sản xuất và phân phối năng lượng điện, bao gồm máy phát điện, máy biến áp, cầu dao, công tắc ngắt kết nối, thanh cái, dây cáp, lò phản ứng và thiết bị bù công suất phản kháng. Chúng tạo thành mạng lưới xương sống của hệ thống điện, thực hiện chuyển đổi cấp điện áp, kiểm soát dòng điện và cách ly sự cố. Thiết bị thứ cấp đảm nhận các chức năng giám sát, bảo vệ, điều khiển và liên lạc, chẳng hạn như thiết bị bảo vệ rơle, hệ thống điều khiển tự động, thiết bị đo lường, thiết bị đầu cuối tự động điều phối và hệ thống liên lạc. Thông qua nhận thức trạng thái và thực thi lệnh của thiết bị chính, nó đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và ổn định và đạt được hoạt động kinh tế.
Ở giai đoạn phát điện, thiết bị điện thể hiện sự đa dạng dựa trên dạng năng lượng: sản xuất nhiệt điện dựa vào tổ máy phát điện tua bin hơi gồm nồi hơi, tua bin hơi và máy phát điện; thủy điện tập trung vào tua bin nước và máy phát điện; việc sản xuất điện gió sử dụng tua-bin gió, bộ tăng tốc và máy phát điện truyền động-tiếp điện kép hoặc trực tiếp{1}}; và sản xuất năng lượng quang điện chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện thông qua các mô-đun quang điện, bộ biến tần và hộp tổ hợp. Việc thiết kế các thiết bị phát điện khác nhau phải xem xét hiệu suất chuyển đổi năng lượng, khả năng thích ứng với môi trường và khả năng tương thích với lưới điện để đáp ứng nhu cầu của các cấu trúc cung cấp điện khác nhau.
Trong giai đoạn truyền tải và biến đổi, thiết bị-điện áp cao và điện áp-cao{2}}cao áp là những thành phần chính. Máy biến áp tạo điều kiện truyền năng lượng giữa các mức điện áp khác nhau, bộ ngắt mạch và bộ ngắt kết nối thực hiện chuyển mạch và cách ly mạch trong điều kiện bình thường và sự cố, đồng thời lò phản ứng và tụ điện được sử dụng để điều chỉnh trở kháng và công suất phản kháng của hệ thống, đảm bảo ổn định điện áp và phân phối dòng điện hợp lý. Trong những năm gần đây, việc ứng dụng rộng rãi thiết bị đóng cắt bọc kín (GIS) bằng kim loại cách điện-kim loại cách điện bằng khí (GIS), van chuyển đổi điện áp cực-cao{8}} và thiết bị trạm biến áp thông minh đã cải thiện đáng kể công suất truyền tải và khả năng điều khiển hệ thống.
Thiết bị tiêu thụ và phân phối điện hướng tới người dùng cuối, bao gồm máy biến áp phân phối, thiết bị đóng cắt, thiết bị mạch vòng, hộp phân phối điện áp thấp{0}}, động cơ và nhiều thiết bị điều khiển nguồn khác nhau. Với sự phát triển của lưới điện siêu nhỏ và năng lượng phân tán, các thiết bị mới như bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng, bộ biến tần kết nối-lưới và thiết bị đầu cuối phản hồi phía nhu cầu- không ngừng xuất hiện, chuyển đổi mạng lưới phân phối điện từ bức xạ một chiều sang tương tác hai chiều, cải thiện khả năng hấp thụ của năng lượng tái tạo và độ tin cậy của nguồn điện.
Sự phát triển công nghệ của thiết bị điện luôn gắn liền với khoa học vật liệu, truyền thông thông tin và lý thuyết điều khiển. Việc ứng dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao-dự kiến sẽ giảm tổn thất truyền tải; công nghệ cảm biến thông minh và IoT cho phép nhận thức toàn cảnh về trạng thái thiết bị; các thuật toán dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo hỗ trợ dự đoán lỗi và điều khiển thích ứng, thúc đẩy hệ thống điện theo hướng số hóa và trí tuệ nhân tạo. Đồng thời, các yêu cầu về bảo tồn năng lượng và bảo vệ môi trường đang thúc đẩy hoạt động sản xuất thiết bị theo hướng ít tiếng ồn, tổn thất thấp, tuổi thọ dài và tái chế dễ dàng, phù hợp với nhu cầu chuyển đổi xanh theo mục tiêu "cacbon kép".
Nhìn chung, là mối liên kết giữa sản xuất và tiêu thụ năng lượng, thiết bị điện rất đa dạng, bổ sung về chức năng và có tốc độ lặp lại nhanh chóng về công nghệ. Nó không chỉ đảm bảo nguồn cung cấp điện đáng tin cậy cho xã hội ngày nay mà còn tiếp tục đóng vai trò hỗ trợ cốt lõi trong việc xây dựng các hệ thống điện mới và thúc đẩy ứng dụng năng lượng sạch trên quy mô lớn.
