Nguyên Nhân Và Phương Pháp Làm Giảm Sóng Hài - TechWay VN

Sóng hài là sản phẩm của các thiết bị điện tử, bộ chuyển đổi năng lượng tái tạo và nhiều thứ khác , thường được gọi là tải phi tuyến. Các tải phi tuyến này tạo ra các thành phần sóng hài khác nhau và trả ngược lại lưới điện thông qua mạng dây dẫn, kết hợp với tần số điện cơ bản sẽ tạo ra các biến dạng, méo mó sóng tổng trong hệ thống phân phối năng lượng.

Định nghĩa sóng hài

Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép trong hệ thống .

Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. Ví dụ dòng 250Hz trên lưới 50Hz là sóng hài bậc 5 , dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không sử dụng được với các thiết bị trên lưới. Vì vậy, nó sẽ bị chuyển hoá sang dạng nhiệt năng và gây tổn hao .

Sóng hài được đặc trưng bởi dao động hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC được định nghĩa là thành phần sin của một chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống. fh = h.fb trong đó: h là số nguyên dương

Ảnh minh họa sóng hài

Nguyên nhân xảy ra sóng hài

Là do các phụ tải dạng phi tuyến trong hệ thống điện. Điện áp đầu vào của tải phi tuyến là dạng hình sin nhưng dòng qua nó có dạng không sin.

Một dạng sóng bất kỳ là tổng của các dạng sóng hình sin. Khi đồng nhất từ chu kỳ này sang chu kỳ khác nó có thể được miêu tả như những sóng sin cơ bản và bội số của tần số cơ bản, có nghĩa là bao gồm sóng sin cơ bản và chuỗi của các dạng sóng sin hài bậc cao, gọi là chuỗi Fourier.

Quá trình tính toán có thể độc lập với mỗi hài riêng. Kết quả tính toán của mỗi tần số sẽ được kết hợp vào một dạng của chuỗi Fourier để có dạng sóng ra tổng quát nếu cần.

Thông thường chỉ cần quan tâm đến biên độ của sóng hài . Khi cả nửa chu kỳ âm, dương của một dạng sóng có dạng đồng nhất, chuỗi Fourier chỉ chứa hài bậc lẻ. Vì hầu hết các thiết bị sinh ra sóng hài thông thường có dạng sóng đồng nhất nên trong thực tế ta chỉ cần quan tâm đến sóng hài bậc lẻ 3,5,7,…

Sóng hài xuất phát từ những thiết bị gì ?

Các tải công nghiệp: Các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn, bộ khởi động điện tử, thao tác đóng cắt mạch máy biến áp công suất lớn…

Các tải dân dụng: Đèn phóng điện chất khí, tivi, máy photocopy, máy tính, lò vi sóng…

Với nhiều các biện pháp khác nhau, người ta có thể giảm sóng hài đến một giá trị nhỏ không đáng kể. Việc khử bỏ hoàn toàn chúng là không thể hoàn toàn thực hiện được.

Tác hại của sóng hài

Sóng hài là dạng nhiễu không mong muốn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện năng, xuất hiện khi sử dụng những tải không tuyến tính và ảnh hưởng rất xấu đến những thiết bị, máy móc được sử dụng trong nhà máy như:

• Giảm tuổi thọ động cơ.
• Quá tải CB, quá nhiệt và gây cháy nổ máy biến áp .
• Máy cắt, Aptomat, cầu chì có thể bị tác động mà không rõ nguyên nhân.
• Giảm tuổi thọ tụ bù, thậm chí gây nổ tụ bù bất thường.
• Gây nhiễu ảnh hưởng đến các thiết bị viễn thông, hệ thống tự động hóa .
• Các thiết bị đo hoạt động không chính xác.
• Gây lãng phí năng lượng…

  Phương pháp làm giảm sóng hài

  Thay thế các thiết bị hư hỏng mà nguyên nhân gây ra bởi sóng hài là giải pháp tốn kém, làm tăng kinh phí đầu tư và kinh phí vận hành nhưng vẫn không thể giảm được ảnh hưởng của sóng hài. Vì thế, cần lựa chọn những giải pháp ít tốn kém nhưng mai lại hiệu quả cao trong việc kiểm soát sóng hài như :

•  Dùng cuộn kháng AC hoặc cuộn kháng DC cho biến tần – giải pháp tốt nhất với các ứng dụng cần lọc cho nguồn lưới bị nhiễu nặng và yêu cầu giảm sóng hài không phải là ưu tiên hàng đầu.
•  Giải pháp chỉnh lưu 12 xung – cho hiệu suất cao nhất trong việc làm giảm sóng hài nhưng quy trình lại phức tạp nhất
• Sử dụng loại biến tần có sóng hài thấp – Biến tần sử dụng công nghệ giảm sóng hài mà không cần dùng tới bộ lọc ngoài hay biến áp đa xung với tổng độ méo dạng hài dọng điện (THDi) thấp hơn 5%
•  Sử dụng bộ lọc – được áp dụng cho nhiều biến tần gắn song song với nhau trên cùng một đường dây phân phối với nhiệm vụ chính là bù công suất, bù sóng hài điện áp và bù sóng hài dòng điện. Bộ lọc sóng hài có hai dạng như sau : – Bộ lọc sóng hài thứ tự 0 (ZSF): làm giảm hoặc triệt tiêu sóng hài thứ tự 0 với máy biến áp quấn dây theo kỹ thuật zigzag. Hiệu suất lọc khoảng 60%~95% – Bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter): làm giảm thiểu sóng hài bằng cách sản sinh các dạng sóng hài đối nghịch. Hiệu suất lọc 80%~95%