I. Giới thiệu
Nhu cầu sử dụng điện năng ngày càng tăng cao trong bối cảnh phát triển kinh tế đã dẫn đến sự mở rộng của hệ thống điện tại Việt Nam. Việc tính toán và mô phỏng điện từ trường của các đường dây truyền tải điện trở nên cần thiết nhằm đảm bảo an toàn cho người dân và môi trường. Các trường điện từ phát sinh từ đường dây điện cao áp có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người, do đó, việc khảo sát và phân tích chúng là vô cùng quan trọng. Luận văn này trình bày các phương pháp tính toán và mô phỏng, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để xác định sự phân bố của trường điện từ trong không gian.
1.1 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
Phương pháp số đã trở thành công cụ chủ yếu trong việc giải quyết các bài toán kỹ thuật. Đặc biệt, phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) được ứng dụng rộng rãi trong tính toán trường điện từ. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng FEM có thể giải quyết các bài toán phức tạp với độ chính xác cao. Tuy nhiên, việc áp dụng FEM vào mô phỏng trường điện từ của đường dây truyền tải điện vẫn còn hạn chế ở Việt Nam. Điều này mở ra cơ hội cho các nghiên cứu sâu hơn trong lĩnh vực này.
II. Phương pháp tính toán
Trong luận văn, phương pháp FEM được sử dụng để tính toán trường điện từ của các đường dây truyền tải điện. Hệ phương trình Maxwell và phương trình Helmholtz cho sóng điện từ là cơ sở lý thuyết cho việc mô phỏng. Các bước cơ bản trong FEM bao gồm rời rạc hóa miền khảo sát, lựa chọn hàm đa thức và giải hệ phương trình. Việc áp dụng FEM giúp giải quyết nhanh chóng và chính xác các bài toán phức tạp, đảm bảo tính khả thi của mô hình. Mô hình được lập trình trên nền tảng phần mềm MATLAB, cho phép dễ dàng điều chỉnh và tối ưu hóa các thông số.
2.1 Phương pháp phần tử hữu hạn
Phương pháp phần tử hữu hạn là một trong những phương pháp số hiệu quả nhất trong việc tính toán trường điện từ. Nó cho phép phân chia miền khảo sát thành các phần tử nhỏ, từ đó áp dụng các điều kiện biên để tìm ra giải pháp gần đúng cho các phương trình vi phân. Đặc biệt, FEM có khả năng xử lý các hình dạng phức tạp và điều kiện biên khác nhau, điều này rất quan trọng trong việc mô phỏng trường điện từ của các đường dây truyền tải điện với cấu trúc đa dạng.
III. Kết quả tính toán
Kết quả tính toán cho thấy sự phân bố của trường điện từ xung quanh các đường dây truyền tải điện 500kV. Các mô hình được xây dựng cho cả mạch đơn và mạch kép, cho phép so sánh sự khác biệt trong phân bố trường điện từ. Số liệu tính toán cho thấy rằng trường điện từ giảm dần theo khoảng cách từ dây dẫn, đồng thời cũng chỉ ra rằng mạch kép có trường điện từ mạnh hơn ở các độ cao nhất định. Những kết quả này không chỉ cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế đường dây mà còn giúp đánh giá tác động đến sức khỏe con người.
3.1 Phân tích ảnh hưởng của trường điện từ
Nghiên cứu chỉ ra rằng trường điện từ từ các đường dây truyền tải điện có thể gây ra những tác động tiêu cực đến sức khỏe con người. Đặc biệt, các nghiên cứu đã chỉ ra mối liên hệ giữa trường điện từ tần số công nghiệp và các vấn đề sức khỏe như ung thư. Do đó, việc tính toán và mô phỏng trường điện từ là cần thiết để đưa ra các biện pháp bảo vệ hiệu quả cho cộng đồng.
IV. Kết luận
Luận văn đã trình bày thành công phương pháp tính toán và mô phỏng trường điện từ của đường dây truyền tải điện bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Kết quả nghiên cứu không chỉ cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sự phân bố của trường điện từ mà còn mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực này. Việc áp dụng các biện pháp giảm thiểu tác động của trường điện từ sẽ đóng góp vào việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường.
4.1 Hướng phát triển tiếp theo
Các nghiên cứu trong tương lai có thể mở rộng ứng dụng của phương pháp FEM trong việc tính toán trường điện từ của các hệ thống điện phức tạp hơn. Đồng thời, việc kết hợp giữa mô phỏng và thực nghiệm sẽ giúp xác định chính xác hơn các ảnh hưởng của trường điện từ đến sức khỏe con người, từ đó đề xuất các giải pháp hiệu quả hơn.
