Bản lĩnh Bách khoa và kỳ tích Đường dây tải điện siêu cao áp 500 kV Bắc - Nam

Trong những năm đầu thập niên 1990, khi không ít nghi ngại cho rằng công trình đường dây tải điện siêu cao áp 500 kV Bắc - Nam dài gần 1.500 km là điều “không tưởng” do hiện tượng 1/4 bước sóng gây mất ổn định điện áp, chính các giảng viên - nhà khoa học Đại học Bách khoa Hà Nội đã thức trắng đêm bên những trang tính toán phức tạp. Lời giải khoa học chính xác về việc đặt 5 trạm bù dọc tuyến đã tháo gỡ điểm nghẽn kỹ thuật lớn nhất, tiếp thêm niềm tin sắt đá để Chính phủ phê duyệt và khởi công siêu dự án năng lượng của thế kỷ.

Trở thành điểm nhấn tại Triển lãm Thành tựu khoa học công nghệ chào mừng 70 năm thành lập Đại học Bách khoa Hà Nội tháng 10/2026 tới đây, công trình Đường dây 500 kV Bắc - Nam khẳng định sứ mệnh của đội ngũ giảng viên, nhà khoa học Bách khoa: Dùng tri thức đỉnh cao giải quyết những bài toán thực tiễn quan trọng, cấp thiết của đất nước.

Bài toán 1/4 bước sóng và lời giải từ giảng đường Bách khoa

Vào đầu những năm 1990, nền kinh tế Việt Nam bước vào giai đoạn đổi mới nhưng gặp phải rào cản lớn do tình trạng thiếu điện trầm trọng ở miền Trung và miền Nam. Tại nhiều tỉnh thành phía Nam, điện lưới phải cắt luân phiên chừng 4 - 5 ngày mỗi tuần khiến hoạt động sản xuất bị đình trệ. Trái ngược với cơn khát năng lượng ở phương Nam, miền Bắc lại rơi vào trạng thái thừa công suất khi các tổ máy của Nhà máy Thủy điện Hòa Bình lần lượt đi vào vận hành. Việc điều hòa dòng năng lượng giữa hai miền trở thành nhiệm vụ cấp bách của toàn ngành điện.

Ý tưởng xây dựng một đường dây siêu cao áp truyền tải điện năng dư thừa từ miền Bắc vào miền Nam với cấp điện áp 500 kV đã được đề xuất. Tuy nhiên, phương án này phải đối mặt với vô vàn hoài nghi và thách thức kỹ thuật chưa từng có. Trên thế giới thời bấy giờ, các đường dây siêu cao áp dài nhất cũng chỉ khoảng 700 - 800 km. Việc xây dựng tuyến đường dây 500 kV kéo dài gần 1.500 km xuyên qua địa hình đồi núi hiểm trở của dải đất hình chữ S được xem như nhiệm vụ vượt quá khả năng thực tiễn.

Thách thức kỹ thuật lớn nhất nằm ở hiện tượng vật lý có tên gọi “1/4 bước sóng”. Với dòng điện xoay chiều tần số 50 Hz, bước sóng truyền tải trên đường dây có độ dài khoảng 6.000 km. Chiều dài gần 1.500 km của tuyến đường dây Bắc - Nam vô tình đúng bằng đúng 1/4 bước sóng. Theo lý thuyết truyền tải điện cao áp, hiện tượng này sẽ gây ra hiện tượng cộng hưởng điện áp nghiêm trọng, khiến điện áp ở cuối đường dây vọt cao hoặc sụt giảm dao động dữ dội, hệ thống không thể vận hành ổn định.




Trước bài toán hóc húa nguy cơ làm phá sản đề án, đội ngũ các nhà khoa học Bách khoa, trong đó có Giáo sư Trần Đình Long giữ vai trò cố vấn kỹ thuật cho Bộ Năng lượng cùng Giáo sư Lã Văn Út và các đồng nghiệp Bộ môn Hệ thống điện, đã khẩn trương bắt tay vào nghiên cứu. Bằng tri thức chuyên sâu và phương pháp tính toán hệ thống điện tiên tiến, các nhà khoa học Bách khoa đã chứng minh hiện tượng 1/4 bước sóng hoàn toàn có thể kiểm soát.

Giải pháp kỹ thuật được đưa ra là chia toàn bộ tuyến đường dây thành nhiều đoạn ngắn thông qua việc xây dựng 5 trạm bù dọc tuyến. Các trạm bù này sử dụng tụ bù dọc và cuộn kháng bù ngang nhằm can thiệp vào thông số đường dây, san bằng biên độ dao động điện áp và duy trì sự ổn định cho toàn hệ thống.

Kết quả tính toán khoa học thuyết phục đã đập tan những nghi ngại về mặt kỹ thuật, mang lại căn cứ khoa học vững chắc để cố Thủ tướng Võ Văn Kiệt quyết định bấm nút khởi công công trình vào ngày 5/4/1992.

Biến lý thuyết phức tạp thành giải pháp kỹ thuật trên công trường
 

Sau khi luận chứng kinh tế - kỹ thuật được phê duyệt, công trình đường dây 500 kV Bắc - Nam mạch 1 triển khai theo phương thức đặc biệt chưa từng có tiền lệ: Vừa thiết kế, vừa thi công, vừa kiểm tra. Toàn bộ khối lượng công việc khổng lồ yêu cầu hoàn thành trong thời gian vỏn vẹn 2 năm, trong khi các nước khác kéo dài khoảng 7 - 8 năm. Trọng trách xây dựng phương án thiết kế kỹ thuật chi tiết được giao cho Bộ môn Hệ thống điện Đại học Bách khoa Hà Nội phối hợp chặt chẽ với Công ty Khảo sát Thiết kế điện 1 thực hiện.

Trong quá trình thi công kéo dài gần 1.500 km qua 14 tỉnh thành, hàng loạt vấn đề kỹ thuật phát sinh liên tục đòi hỏi sự sáng tạo linh hoạt của đội ngũ kỹ sư. Địa hình tuyến đường dây đi qua đại ngàn Trường Sơn với nhiều vùng đèo cao, sông rộng vô cùng hiểm trở. Việc đào móng, dựng cột ở những vị trí cheo leo trên đỉnh đèo Hải Vân, đèo Lò Xo hay vùng núi Đại Lộc, Khâm Đức là thử thách cực kỳ gian nan.
 

Đội ngũ chuyên gia Bách khoa đã đưa ra những cải tiến kỹ thuật quan trọng áp dụng trực tiếp cho công trình. Một trong những sáng kiến nổi bật là việc đề xuất sử dụng loại cột néo một thân cho một pha. Giải pháp này giúp đơn giản hóa kết cấu chế tạo trong nước, tạo điều kiện thuận lợi cho công tác vận chuyển, lắp dựng trên địa hình vùng núi cao và chủ động điều chỉnh khoảng vượt giữa các cột mà không phụ thuộc vào khoảng cách pha. Toàn bộ 3.474 vị trí cột trên toàn tuyến với tổng khối lượng thép khoảng 60.000 tấn đã được tính toán, thiết kế tối ưu bởi trí tuệ của các kỹ sư Việt Nam.

Phương pháp thi công lắp cột cũng ghi dấu ấn sáng tạo độc đáo. Do điều kiện địa hình miền núi khó khăn không thể dùng máy bay cẩu cột như các quốc gia phát triển, lực lượng thi công đã áp dụng kỹ thuật “trụ leo” dùng dây tời thép chắc chắn để lắp ráp từng đoạn cột ngay trên đỉnh núi cao. Nhờ những giải pháp kỹ thuật phù hợp thực tiễn, tiến độ thi công toàn tuyến đã đạt được tốc độ kỷ lục, khiến các đoàn chuyên gia quốc tế đến quan sát phải thán phục.

Bên cạnh giải pháp kết cấu, hệ thống bảo vệ rơ-le, điều khiển kỹ thuật số cùng tuyến cáp quang dài 1.500 km với 20 trạm lặp cũng được các nhà khoa học Bách khoa tham gia tính toán, hiệu chỉnh tỉ mỉ. Việc làm chủ công nghệ hiện đại ngay trên công trường đã bảo đảm cho công trình vận hành an toàn và đạt tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt.
 

Dấu ấn tri thức Bách khoa trong dòng chảy năng lượng quốc gia

Đúng 19 giờ 16 phút ngày 27/5/1994, tại Trạm biến áp 500 kV Đà Nẵng, lệnh hòa mạng điện quốc gia chính thức được thực hiện thành công. Dòng điện siêu cao áp 500 kV khởi nguồn từ Thủy điện Hòa Bình đã thông suốt, hòa nhập hệ thống điện ba miền Bắc - Trung - Nam thành một khối thống nhất. Thời khắc lịch sử này đánh dấu sự vươn mình mạnh mẽ của ngành điện lực Việt Nam, chấm dứt tình trạng chia cắt lưới điện vùng miền kéo dài nhiều thập kỷ.

Hiệu quả kinh tế và xã hội của dự án NCKH này mang lại vượt xa những dự báo ban đầu. Ngay sau khi đi vào vận hành, đường dây 500 kV đã đáp ứng ngay 30% nhu cầu điện năng cho miền Nam và chấm dứt hoàn toàn cơn khát điện ở miền Trung. Công suất phát của các nhà máy điện miền Bắc được khai thác tối đa, giúp tiết kiệm hàng nghìn tỷ đồng mỗi năm so với việc phải chạy các nguồn nhiệt điện dầu diezel chi phí cao. Chỉ sau chưa đầy 3 năm vận hành, công trình đã thu hồi toàn bộ vốn đầu tư hơn 500 triệu USD (tương đương hơn 6.000 tỷ đồng thời bấy giờ).

Thành công của đề tài nghiên cứu đường dây 500 kV Bắc - Nam vượt xa khuôn khổ một công trình hạ tầng năng lượng, tạo nên sự trưởng thành vượt bậc cho đội ngũ cán bộ, kỹ sư ngành điện Việt Nam. Qua thử thách từ siêu dự án này, hàng nghìn kỹ sư trẻ - nhiều người trong số đó là sinh viên xuất thân từ mái trường Bách khoa – đã làm chủ được công nghệ truyền tải điện siêu cao áp tiên tiến nhất thế giới.

Nhìn lại dấu ấn tri thức Bách khoa trong dòng chảy năng lượng quốc gia nhân dịp kỷ niệm 70 năm thành lập Đại học Bách khoa Hà Nội, sản phẩm khoa học công nghệ mang tên Đường dây 500 kV Bắc - Nam khẳng định triết lý đào tạo và nghiên cứu gắn liền với thực tiễn của Nhà trường. Đứng sau thành công vĩ đại đó là hình bóng của những người thầy Bách khoa như Giáo sư Trần Đình Long, Giáo sư Lã Văn Út cùng rất nhiều cán bộ giảng dạy Bộ môn Hệ thống điện. Họ đã miệt mài cống hiến chất xám, đặt nền móng cho những công trình mang tầm vóc quốc gia.
 

Với những cống hiến xuất sắc cho sự nghiệp khoa học công nghệ và sự phát triển của ngành điện lực đất nước, năm 2005, Giáo sư Trần Đình Long cùng tập thể các nhà khoa học, nhà giáo Bộ môn Hệ thống Điện, Đại học Bách khoa Hà Nội vinh dự được Nhà nước phong tặng danh hiệu Anh hùng Lao động thời kỳ đổi mới cùng các phần thưởng cao quý. Đây chính là sự tôn vinh xứng đáng cho những trí tuệ xuất sắc, đồng thời là niềm tự hào to lớn của các thế hệ thầy và trò Bách khoa.

Mạch điện 500 kV vẫn đang liên tục vận hành, mang dòng năng lượng dồi dào chảy qua bao miền quê đất nước. Đó là thành quả của tinh thần dám nghĩ, dám làm, dám dấn thân của các nhà giáo - nhà khoa học Bách khoa Hà Nội - những con người luôn sẵn sàng lấy tri thức khoa học để giải bài toán lớn của dân tộc, kiến tạo giá trị bền vững cho cuộc sống.