Tính toán trường nhiệt và Ampacity của đường dây truyền tải điện trên không bằng phương pháp phần tử hữu hạn

Tóm tắt

       Sự bùng nổ dân số và nền kinh tế quốc dân là hai nguyên nhân chính dẫn đến việc gia tăng nhu cầu sử dụng điện năng. Bên cạnh đó, việc xuất hiện các nguồn phát phân bố cũng làm tăng đáng kể công suất truyền trên đường dây điện. Thông thường, để giải quyết các vấn đề trên, ngành điện sẽ xây lắp các tuyến đường dây truyền tải và phân phối mới để nâng cao khả năng truyền tải điện, cung cấp đầy đủ nhu cầu phụ tải điện. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, việc xây mới này sẽ ảnh hưởng đến môi trường và thậm chí hiệu quả kinh tế không cao. Vấn đề ngày nay được xem xét là làm sao sử dụng hiệu quả đường dây truyền tải và phân phối điện hiện hữu thông qua việc tính toán và giám sát khả năng mang dòng của nó tại nhiệt độ cao hơn, và như thế việc sử dụng tối ưu đường dây sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao cho các công ty điện. Tổng quát, việc tính toán khả năng mang dòng của đường dây là dựa trên cơ sở tính toán trường nhiệt của nó được thể hiện đầy đủ trong các bộ tiêu chuẩn IEEE [1], IEC [2] hoặc CIGRE [3]. Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một tiếp cận mới đó là việc ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn trên nền của phần mềm Comsol Multiphysics cho việc mô phỏng trường nhiệt của đường dây truyền tải điện trên không. Đặc biệt, chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của điều kiện môi trường như vận tốc gió, hướng gió, nhiệt độ và hệ số bức xạ môi trường đến đường điển hình là dây nhôm lõi thép. Việc so sánh giữa kết quả số của chúng tôi với kết quả tính theo tiêu chuẩn IEEE cho thấy tính chính xác và khả năng áp dụng của phương pháp phần tử hữu hạn cho việc tính toán trường nhiệt của đường dây trên không.