Điều kiện thời tiết (như mưa, tốc độ gió, nhiệt độ môi trường…) ảnh hưởng rất lớn đến khả năng phát nhiệt của dây dẫn, từ đó ảnh hưởng lớn đến khả năng tải của đường dây. Nếu tận dụng không hết khả năng tải đường dây trên không, sẽ làm lãng phí rất lớn tài nguyên lưới điện. Ngược lại, nếu tận dụng quá mức cho phép, có thể sẽ là mối đe doạ tiềm năng rất lớn đối với sự vận hành ổn định của hệ thống điện truyền tải. Đặc biệt nghiêm trọng là hiện tượng tụt lèo do phát nhiệt, dẫn đến sự cố vĩnh cửu nguy hiểm, gây mất ổn định cho hệ thống cung cấp điện, thiệt hại rất lớn cho nền kinh tế. Rõ ràng, việc tận dụng hợp lý khả năng tải của đường dây là một vấn đề bức thiết, và thực tế đã được quan tâm nghiên cứu từ rất lâu trên thế giới. 

Thấy được vai trò quan trọng của vấn đề này, Công ty ATS đã phát triển hệ thống tính toán giám sát trực tuyến đường dây trên không (ĐDTK). Module này được tích hợp trong chương trình giám sát trực tuyến, trong đó ứng dụng giám sát khả năng tải máy biến áp. Module giám sát ĐDTK sử dụng những mô hình tính toán dựa trên tiêu chuẩn CIGRE WG 22.12 (The thermal behabior of overhead conductor, 1992) và một số nghiên cứu của một số tác giả khác, để tính toán dự báo khả năng vận hành của ĐDTK trong các điều kiện thời tiết thực tế nhằm khai thác tối đa khả năng tải, cũng như giảm thiểu sự cố trong vận hành ĐDTK.

Phương pháp luận

1. Tiêu chuẩn áp dụng

Khả năng tải cực đại của đường dây truyền tải điện trên không đã được quan tâm đúng mức trong một thời gian dài. Mô hình đánh giá khả năng tải trong trạng thái xác lập dựa trên phương trình cân bằng nhiệt của dây dẫn đã được giới thiệu vào năm 1956 (House và Tuttle, 1956). Khả năng tải ngắn hạn của dây dẫn trên đường dây truyền tải điện đã được Davidson giới thiệu vào năm 1969 trong đó sử dụng phương pháp Euler để giải phương trình vi phân nhiệt của dây dẫn. Mô hình thời tiết đánh giá khả năng tải của đường dây truyền tải điện lần đầu tiên đã được giới thiệu tại hội nghị chuyên đề của Cigré năm 1985.

Module tính toán của ATS được phát triển dựa trên cơ sở lý thuyết của mô hình theo tiêu chuẩn CIGRE WG 22.12 ( The thermal behabior of overhead conductor, 1992) và một số nghiên cứu của một số tác giả khác.

2. Mô hình tính toán

Sơ đồ khối của mô hình tính toán được mô tả trong  Hình 1.

Hình 1. Sơ đồ khối cơ bản của chương trình giám sát khả năng tải ĐDTK theo thời gian thực

Mô hình tính toán nhiệt:

Điều kiện thời tiết hiện tại và dự báo trong tương lai ở một vài vị trí dọc trên tuyến đường dây truyền tải trên không quyết định dòng điện cực đại mà đường dây có thể truyền tải ở thời điểm t. Khi đó nhiệt độ dây dẫn Tc ở một vài đoạn đường dây không vượt quá nhiệt độ cực đại cho phép khi thiết kế Tmax của đường dây. Trong giới hạn của bài báo này, chỉ xin giới thiệu với độc giả một số phương trình tính toán cơ bản nhất...

Nguyễn Vũ Hiệp - Trần Anh Thái