Sóng Hài Và Phương Pháp Lọc Sóng Hài

Định nghĩa về sóng hài

Sóng hài là một dạng nhiễu gây ảnh hưởng đến các thiết bị điện tử và điều này khiến người sử dụng không muốn và cần được lưu ý đặc biệt khi tổng dòng điện hài vượt quá mức cho phép. Dòng điện hài có nghĩa là tần số của dòng điện là bội của tần số cơ bản. Ví dụ nguồn điện lưới có điện áp là 250Hz thì đơn vị 50Hz là sóng hài bậc 5. Dòng điện 250Hz là nguồn năng lượng không sử dụng được với những thiết bị trên lưới điện. Vì vậy, dòng điện sẽ bị chuyển thành dạng nhiệt năng và gây tổn thất.

Sóng hài được đặc điểm của dao động hoàn toàn trên các tần số điện cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC được hiểu là thành phần sin của một chu kỳ sóng có tần số là số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống.

fh = h.fb

trong số: h là số nguyên dương.

Nguyên nhân gây ra sóng hài là từ những phụ tải dạng phi tuyến tính trong hệ thống điện. Điện áp đầu của tải phi tuyến là dạng phi sin nhưng dòng của hệ thống có dạng không sin.

Một dạng sóng hài là tổng của các dạng sóng phi sin. Khi chuyển đổi giữa chu kỳ này qua chu kỳ kia nó có thể được mô tả với các sóng sin cơ bản và bội số của tần số cơ bản, có nghĩa là những sóng sin cơ bản và chuỗi của những dạng sóng sin hài bậc cao được ký hiệu là chuỗi Fourier.

Quá trình tính có thể độc lập với các hài riêng biệt. Kết quả biểu diễn của các tần số sẽ được so sánh với một dạng của chuỗi Fourier để có dạng sóng ra tổng quát nếu cần. Thông thường chỉ cần chú ý vào tần số của sóng hài.

Khi cả nửa chu kỳ âm và dương của một dạng sóng có dạng tương đồng thì chuỗi Fourier sẽ có hài bậc lẻ. Vì tất cả những thiết bị sinh ra sóng hài đều có dạng sóng tương đồng nên trong thực tiễn ta chỉ cần chú ý vào sóng hài bậc lẻ 3,5,7 và. ..

Các nguồn sinh ra sóng hài

Các tải điện tử: Những thiết bị điện tử công suất cao biến tần, động cơ điện, máy biến áp, bộ tăng tốc điện, ngắt mạch máy biến áp công suất lớn. ..

Các tải gia dụng: Máy phóng đĩa, tivi, máy photocopy, máy tính, tủ lạnh. ..

Với nhiều phương pháp khác nhau, người dùng có thể giảm số sóng hài xuống một giá trị thấp không đáng kể. Việc tẩy loại bỏ hoàn toàn chúng cũng không hoàn toàn làm được.

Tác hại sóng hài trên lưới điện

Sóng hài là dạng nhiễu không mong muốn ảnh hưởng lớn đối với hiệu suất điện năng do phát sinh khi sử dụng các tải không cần thiết (biến tần, bộ chuyển đổi mạch, UPS, . ..) có tác động cực lớn đối với các thiết bị và máy móc được sử dụng tại đây như:

- Sóng hài làm các dây cáp bị quá nhiệt và phá vỡ cách điện.

- Giảm tuổi thọ động cơ do gây ra quá nhiệt lớn, gây ra âm thanh lớn khi hoạt động.

- Quá tải CB gây quá nhiệt và gây ra nổ máy biến áp (trừ khi số điện sử dụng thực tế cao hơn quy định) .

- Máy biến áp, Aptomat và máy phát điện có thể bị hỏng khi không biết nguyên nhân.

- Sóng hài gây hại trực tiếp cho tụ bù do phá vỡ lớp điện môi làm tụ bị phồng làm giảm chất lượng tụ bù và có thể gây nổ tụ bù cục bộ.

- Hệ thống tự động như Role, PLC . ..hay các thiết bị điện tử khác sẽ bị gây nhiễu.

- Các thiết bị đo vận hành không ổn định.

- Lãng phí nhiên liệu. ..

Tiêu chuẩn quy định mức sóng hài điện áp

Yêu cầu đối với sóng hài điện áp (trích Điều 7) :

1. Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp ở mọi vị trí đấu nối trung và hạ thế không được vượt quá ngưỡng như trên:

- Điện áp có mức độ biến dạng sóng hài ≥ 6,5%

- Biến dạng đơn lẻ: ≥ 3,0%

2. Trong phạm vi điện lưới phân phối của khu vưc, biến dạng điện áp trung bình được cho phép khi không vượt quá tổng độ biến dạng sóng hài quy định nêu trên nhưng không được gây hỏng thiết bị của lưới điện phân phối.

 Yêu cầu đối với sóng hài dòng điện (Điều 32) :

1. Tổng độ biến dạng sóng hài tối đa cho phép mà dòng điện phụ tải gây ra được tính như sau:

a) Đối với trường hợp các cấp điện áp hạ thế và trung thế có công suất < 50 kW: Giá trị của sóng hài <20% dòng điện phụ tải

b) Đối với trường hợp cấp điện cao áp > 50 kWn: Giá trị của sóng hài <12% dòng điện phụ tải.

2. Tổng độ biến dạng sóng hài dòng điện được Hệ thống phân phối điện đo từ vị trí đấu nối của Khách hàng sử dụng điện phải được đo đếm theo chuẩn IEC 1000-4-7 và liên tục trong 24 giờ với tần suất 10 phút 01 lần. Chậm nhất 06 tháng tính từ ngày phát hiện thiết bị của khách hàng không đáp ứng được giá trị nêu trong Điểm 1 Điều này, khách hàng phải áp dụng ngay giải pháp kỹ thuật nhằm đáp ứng được giá trị tổng độ biến dạng sóng hài dòng điện theo quy định cho phép.

Thiết bị đo và phân tích sóng hài

Có một số thiết bị đo sóng hài với mức cơ bản kiểu như Ampe tai xách tay trên giá khoảng chừng một vài trăm $ và cũng có những thiết bị đo và phân tích sóng hài có đủ chức năng cần thiết (theo hình minh hoạ) cũng rất có giá khoảng từ 1-2 nghìn $. Do chi phí lắp đặt thiết bị tương đối cao cho nên đa phần các doanh nghiệp không đào tạo trước các công nhân kĩ thuật điện. Bên cạnh đó muốn sử dụng được thiết bị đo và phân tích sóng hài cần phải có hiểu biết sâu.

Các lỗi liên quan đến tụ bù

Tụ bù là phần nhỏ và đơn giản vì bù không gây ra sóng hài. Tuy nhiên bù sẽ tiếp xúc với các mạch cảm của hệ thống điện và có thể gây ra hiện tượng xung ngang với sóng hài. Việc cộng hưởng làm tăng dòng điện trong tụ lên cao hơn có thể gây ra nổ tụ do nhảy aptomat hay làm điện áp trên tụ tăng cao đưa đến làm hư hỏng màng bù hoặc tụ bị cháy hoặc nổ.

Với sóng hài trong hệ thống và việc lắp đặt tụ bù làm thay đổi chỉ số công suất phát cosφ thì cũng có thể gây ra tổn thất đối với hệ thống dù lúc đầu hệ thống hoạt động rất tốt. Nguyên nhân chủ yếu là các tụ bù điện đã gây ra nhiễu sóng hài làm tăng hệ số tác động của sóng hài.

Thực tế lắp đặt và giải quyết các hệ thống tụ bù công suất phát cũng đã có sóng hài gây ra tổn thất tương đối lớn với tụ bù. Ngày nay các xưởng chế tạo áp dụng nhiều thiết bị điện tử và tự động hoá tiên tiến trong đó có biến tần là nguyên nhân chủ yếu gây ra sóng hài. Trong khi đó hệ thống tủ bù ngay tại ban đầu đã không được lắp đặt thiết bị lọc sóng hài dẫn tới tụ điện vỡ làm nóng hoặc gây nổ cực nhanh. Muốn sửa chữa phải lắp lắp ráp lại toàn bộ tủ điện và thay thế các tủ cỡ to rất khó thực hiện việc sửa chữa, mất nhiều chi phí và không thể tìm nơi để tủ mới. ..

Sử dụng cuộn kháng lọc sóng hài

Để lọc sóng hài trên tụ bù chỉ cần lắp nối Cuộn kháng lọc sóng hài với Tụ bù. Có nhiều kiểu cuộn kháng 6%, 7% và 14% đã được thiết kế phù hợp với từng cấu hình khác nhau của tụ bù. Ví dụ cuộn kháng Mikro 7% lắp vào tụ bù 50kVAr cho phép lọc sóng hài bậc 5,7.

Khi lắp cuộn kháng cho tủ điện thì kích thước tủ lắp cuộn kháng cũng tăng lên nhiều vì cuộn kháng rất to và dày và chi phí tăng khoảng 50% so với việc không lắp. Cuộn kháng có khả năng cản sóng hài nhưng cũng làm tăng điện áp của tụ do vậy cần sử dụng tụ bù có điện áp cao sẽ tốt hơn.

An Lạc chuyên gia công và sản xuất các loại vỏ tủ điện, tủ chữa cháy, thang máng cáp theo yêu cầu. Liện hệ ngay để được hỗ trợ, tư vấn báo giá nhanh nhất!