Bộ Lọc Sóng Hài Tích Cực

Có thể bạn quan tâm

BỘ LỌC SÓNG HÀI TÍCH CỰC

(ACTIVE HARMONIC FILTER)

XUẤT XỨ: CHLB ĐỨC - ẤN ĐỘ

NHÀ PHÂN PHỐI: CTY CP TƯ VẤN & THIẾT BỊ ĐIỆN TÂN TRUNG NAM

1. Giới thiệu chung

Bộ lọc sóng hài tích cực được sản xuất để khử sóng hài trong hệ thống điện, bộ lọc được sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến, và tại Việt Nam đây là dòng sản phẩm mới để đáp ứng tiêu chuẩn ngày càng cao của ngành điện.

Bộ lọc sóng hài tích cực lọc được nguồn sóng hài gây ra từ phụ tải cũng như từ nguồn cung cấp. Có rất nhiều nguyên nhân tạo ra nguồn sóng hài trong hệ thống điện công nghiệp, chúng đều có một đặc điểm chung là quan hệ phi tuyến giữa dòng điện và điện áp hoạt động. Tải phi tuyến có dòng không liên tục và không tương ứng với dạng sóng điện áp giáng lên nó. Tất cả các thiết bị biến đổi dạng sóng sin của điện áp hay dòng điện đều là nguồn gây ra hài.

Tủ bộ lọc sóng hài tích cực (Ative Harmonic Filter)

Bộ lọc sóng hài tích cực đáp ứng tốt với các nguồn sóng hài:

Nguồn phi tuyến, chủ yếu từ các thiết bị điện tử công suất:

- Diode (Chỉnh lưu dạng đơn giản), transistor

- SCR hay thyristor được sử dụng rộng rãi trong nhiều các ứng dụng điều khiển hay điều tiết.

- Điều khiển đầu ra chỉnh lưu, UPS, STARCOM.

- Bộ biến đổi tần số, điều tốc DC-AC.

- Lò luyện hồ quang, máy hàn hồ quang…

2. Tác hại sóng hài trên lưới điện

Đối với hệ thống điện truyền tải, sóng hài gây ra tác động nhầm trip máy cắt đầu cực, gây mất ổn định cung cấp điện, do đó sự phát hiện bảo vệ lưới điện trước sóng hài là cần thiết, các role có thể tính toán và chỉnh định với cả hài bậc lẻ và chẵn (và cả thành phần dòng thứ tự 0) để bảo đảm không nhầm lẫn giữa trường hợp khởi động và sự cố.

Phổ của dạng sóng hài trong lưới điện

Khi giá trị hiệu dụng và giá trị biên độ của điện áp hay dòng điện tăng do sóng hài sẽ kéo theo một loạt những nguy hại xảy ra với toàn bộ hệ thống lưới điện như làm tăng phát nóng của dây dẫn điện, tăng tổn hao, giảm dung lượng truyền tải.

Làm cho tụ điện bị quá nhiệt và trong nhiều trường hợp có thể dẫn tới phá hủy chất điện môi. Các sóng điều hòa bậc cao còn có thể làm momen tác động của rơle biến dạng gây ra hiện tượng nhảy rơle dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch, gây cảnh báo nhầm của các UPS đồng thời gây ra tổn thất đồng, tổn thất từ thông tản và tổn thất sắt làm tăng nhiệt độ MBA dẫn đến làm tăng tổn thất điện năng.

Ngoài ra, sóng hài còn làm tổn hao trên cuộn dây và lõi thép động cơ tăng, làm méo dạng momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng ồn; ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo, làm cho kết quả đo bị sai lệch. Nguy hại hơn, các sóng điều hòa bậc cao còn có thể sinh ra momen xoắn trục động cơ hoặc gây ra dao động cộng hưởng cơ khí làm hỏng các bộ phận cơ khí trong động cơ; làm các thiết bị sử dụng điện và đèn chiếu sáng bị chập chờn ảnh hưởng đến con người đồng thời gây bức xạ sóng điện từ lan truyền trong không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng, ô nhiễm điện từ trường.

Bộ lọc sóng hải tích cực là thiết bị đáp ứng nhanh để giải quyết được các vấn đề trên lưới, giảm độ méo dạng sóng hài về tiêu chuẩn, tăng hệ số công suất, ổ định điện áp làm việc, tăng độ cung cấp điện, giảm tổn thất lưới điện.

3. Bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter)

Sơ đồ khối bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter AHF)

3.1 Nhiệm vụ bộ lọc sóng hài tích cực

a. Bù công suất: Bộ lọc sóng hài tích cực thực hiện bù công suất phản kháng, đồng thời với chức năng lọc thì các cấu hình thiết kế, có thể chỉ giới hạn ở mức độ công suất nhỏ. Do nhiều thiết bị bù tuy có đáp ứng chậm hơn nhưng giá thành rẻ, ví dụ bù bằng SVC –đóng ngắt bằng thyristor.

b. Bù sóng hài điện áp: Bộ lọc sóng hài tích cực được xem xét đến khi phụ tải nhạy cảm với sự xuất hiện sóng hài điện áp từ nguồn. Bù điện áp ít được chú ý nhiều trong hệ thống điện vì nguồn thường có trở kháng thấp và điện áp tiêu thụ tại điểm đấu dây chung thường duy trì trong phạm vi giới hạn cơ bản đối với các sự cố tang hoặc giảm áp. Bù điện áp thường đấu nối nối tiếp với hệ thống tải, tốc độ đáp ứng khoảng vài chục μs đến vài ms.

c. Bù sóng hài dòng điện: Bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter) bù các thành phần sóng hài dòng điện có ý nghĩa quan trọng đối các tải công suất nhỏ và vừa. Việc giảm thành phần sóng hài dòng điện trong lưới còn có tác dụng giảm độ méo dạng điện áp lưới tại điểm đấu dây chung. Bù dòng điện thường được đấu nối song song với tải, tốc độ đáp ứng khoảng vài chục ms. Bù sóng hài dòng điện, bù công suất phản kháng, bù thành phần dòng điện không đối xứng, giảm nhấp nháy điện áp.

3.2 Cấu tạo bộ lọc sóng hài tích cực

Bộ lọc sóng hài tích cực được cấu thành từ 5 thành phần chính như sau:

3.3 Thông số kỹ thuật (AHF60-360A-540A-720A-960A)

SỐ TT	ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT	THÔNG SỐ
1	Pha hệ thống	3-pha 3 dây/ 3 pha 4 dây
2	Điện áp định mức	3-dây: 380 VAC ± 15% – 480 VAC ± 10% 4-dây: 380 VAC ± 15% – 415 VAC ± 10%
3	Cấu trúc liên kết chuyển đổi	Cấp 3 NPC topology, IGBT
4	Tần số chuyển đổi	16 kHz
5	Thời gian đáp ứng	300 μs
6	Khả năng lọc sóng	Đến bậc 50
7	Tổng méo dạng sóng hài dòng điện sau khi lắp đặt THID	< 5%
8	Điều chỉnh hệ số công suất	Cosϕ = -0,7 … 1 … 0,7 (bao gồm tụ điện)
9	Kích thước mỗi module	440 mm x 420 mm x 220 mm
10	Kích thước tủ	600 mm x 805 mm x 2095 mm
11	Dòng pha định mức	60A – 360A – 540A – 720A – 960A
12	Dòng trung tính định mức	180A – 120A – 180A – 240A – 300A
13	Khả năng quá tải (Amp trong 10 ms)	150A – 300A – 450A – 600A – 750A
14	Vị trí lắp biến dòng	Main side or load side
15	Tỉ số biến dòng	xx:5 A or xx:1 A
16	Lắp đặt	Lắp trong tủ
17	Khối lượng	650-1500 kg
18	Chế độ làm mát	Không khí
19	Giao tiếp	Ethernet TCP/IP, Modbus RTU RS 485
20	Digital I/O	3 DI
21	Nhiệt độ môi trường	0 – 50C° tải đầy liên tục, >50C° non tải
22	Cấp IP bảo vệ	IP 20/ IP 21 cho module IP 23/ IP 54 cho tủ
23	Độ ồn
24	Khả năng tự bảo vệ	Có
- Overheat protection	Có
- Over voltage and under voltage protection	Có
25	Nối đất hệ thống	So đồ tải: TT, TN-C, TN-S, TN-C-S, IT
26	Cao độ mặt nước biển	< 4000m
27	Điều kiện môi trường	Độ ô nhiễm: 2 Độ ẩm < 95% không ngưng tụ, 3 K3 Nhiệt độ: lưu kho 55C°, 1 K3, 1 K4 Vận chuyển: -25C° đến 75C°, 2 K3
28	Tổ chức chấp thuận	CE, RoHS, UL
29	Tiêu chuẩn thiết kế	IEC 61000-4-2, 4-4, 4-5, 4-6 EN 61000-3-11, 3-12 EN 61000-6-2 EN 55011 EN 62277-1 EN 61800-3

3.4 Vị trí đấu nối

Lắp đặt bộ lọc sóng hài tích cực AHF tại tủ điện đầu vào: +Ưu điểm: Giảm giá thành lắp đặt khi trong nhà máy có nhiều phụ tải, giảm triệt để sóng hài từ nhà máy đi vào lưới điện.

+Nhược điểm: Thiết bị đấu nối giữa tủ lộ tổng và phụ tải vẫn bị ảnh hưởng của sóng hài. Do vậy phương án này chỉ áp dụng khi nhà máy có nhiều phụ tải nhỏ và tập trung, được cấp điện trực tiếp từ tủ tổng.

4. Ứng dụng bộ lọc sóng hài tích cực trong dự án

4.1 Ứng dụngBộ lọc sóng hài tích cực AHF được ứng dụng trong các ngành công nghiệp:

- Nhà máy thép luyện thép, nhà máy cán thép.

- Nhà máy sản xuất cement.

- Nhà máy sản xuất oto.

- Khách sạn, khu nghỉ mát Resort

- Đường sắt chạy điện

- Tuyến tàu điện Metro

- Hệ thống cáp treo

- Khu thương mại, building

- Khu công nghệ cao sản xuất thiết bị điện tử.

- Nhà máy sản xuất giấy và bột giấy

- Hệ thống làm lạnh Chiller.

- Xưởng in ấn

- Nhà máy dệt may.

- Các phòng thí nghiệm điện, xưởng bảo

- Và tất cả các nhà máy sản xuất công nghiệp loại khác...

4.2 Ưu điểm lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter)

- Lọc đến bậc sóng hài 50 và giảm đến 97% sóng hài sinh ra.

- Đáp ứng tức thời với sự thay đổi hệ thống.

- Điện áp từ 380V đến 1140V.

- Có khả năng dễ dàng mở rộng trong tương lai vì thiết kế theo dạng module (50A, 100A, 150A, 200A, 500A, 1000A), tương đương với công suất lắp đặt máy biến áp của trạm khách hàng đến 3000kVA.

- Khả năng bù công suất phản kháng đến 500kVAr

- Giao diện đơn giản dễ sử dụng với màn hình cảm ứng.

- Đặc tính của thiết bị lọc không ảnh hưởng bởi nguồn và không công hưởng với hệ thống nên hoạt động an toàn.

- Thi công đấu nối với nguồn dễ dàng.

- Thời gian đáp ứng nhanh đối với các event trong hệ thống điện

- Xuất xứ Châu Âu, Ấn Độ, chất lượng và giá thành hợp lý.

- Phù hợp tiêu chuẩn G5/4 hoặc IEEE-519, TCVN.

4.3 Trình tự thực hiện dự án lọc sóng hài

Đáp ứng THDi của bộ lọc

- Công ty CP TV&TBĐ Tân Trung Nam tiến hành đo đạc thông số tại nhà máy bằng máy đo chuyên dụng tại nhà máy và tiến hành phân tích dữ liệu, đưa ra giải pháp xử lý lọc sóng hài.

4.4 Hình ảnh lắp đặt bộ lọc tích cực