Sóng hài là gì? Nguyên nhân, tác hại và cách khắc phục

Sóng hài là gì? Cùng Mesenco tìm hiểu nguyên nhân, tác hại và phương pháp lọc sóng hài hiệu quả nhé !

Sóng hài là gì?

Sóng hài là một dạng nhiễu, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lưới điện và cần được chú ý tới  và khắc phục khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép.

Sóng hài là gì?
Sóng hài là gì?

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

Công thức tính sóng hài

Sóng hài đặc trưng bởi dao động hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản.

Thành phần của sóng hài ở nguồn AC là thành phần sin của một chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên (h) lần tần số cơ bản của hệ thống.

fh = h.fb

Trong đó h : số nguyên dương

Nguyên nhân gây ra sóng hài

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

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

Quá trình tính toán có thể tính độc lập với mỗi sóng hài. Kết quả của mỗi tần số sẽ được kết hợp vào một dạng chuỗi Fourier để có dạng sóng ra tổng quát. Thông thường ta chỉ cần quan tâm đến biên độ của sóng hài.

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

Nguồn sinh ra sóng hài

Tải công nghiệp

  • Thiết bị điện tử công suất
  • Biến tần
  • Lò hồ quang
  • Máy hàn
  • Bộ khởi động điện tử
  • Đóng mạch máy biến áp công suất lớn…

Tải dân dụng

  • Đèn phóng điện chất khí
  • Tivi
  • Máy photo
  • Máy tính
  • Lò vi sóng…

Với nhiều cách khắc phục khác nhau, ta có thể giảm một số sóng hài đến một giá trị nhỏ không đáng kể. Việc khử bỏ hoàn toàn chúng là rất khó tất nhiên không thể hoàn toàn thực hiện được.

Tác hại của sóng hài

Sóng hài bậc cao gây ra thiệt hại rất to lớn về mặt kinh tế, môi trường xung quanh nếu như chúng ta không có hướng giải quyết, khắc phục :

Tiêu chuẩn quy định ngưỡng sóng hài

Để giảm ảnh hưởng sóng hài trong hệ thống điện Việt Nam, Theo thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015 của Bộ Công Thương quy định:

Yêu cầu về điện áp của sóng hài (trích Điều 7):

1. Tổng độ biến dạng của sóng hài điện áp tại điểm đấu nối trung và hạ áp không được vượt quá giới hạn sau:

  • Tổng biến dạng sóng hài: ≤ 6,5%
  • Biến dạng riêng lẻ: ≤ 3,0%

2. Cho phép đỉnh nhọn điện áp bất thường trên lưới điện phân phối trong thời gian ngắn vượt quá tổng mức biến dạng sóng hài quy định như trên nhưng không được phép làm gây hư hỏng thiết bị của lưới điện phân phối.

Yêu cầu về dòng điện sóng hài (Điều 32):

1. Giá trị cực đại cho phép của tổng độ biến dạng dòng điện của sóng hài do phụ tải gây ra được quy định như sau:

  • Đấu nối cấp điện áp trung áp và hạ áp có công suất nhỏ hơn 50 kW: Giá trị dòng điện sóng hài bậc cao không vượt quá 20% dòng điện của phụ tải
  •  Đấu nối cấp điện áp cao áp hoặc các đấu nối có công suất từ 50 kW trở lên: Giá trị dòng điện sóng hài bậc cao không vượt quá 12% dòng điện của phụ tải.

2. Tổng độ biến dạng sóng hài dòng điện do Đơn vị phân phối điện được đo tại điểm đấu nối sử dụng lưới điện phân phối được đo theo tiêu chuẩn IEC1000-4-7, được kéo dài ít nhất 24 giờ với chu kỳ 10 phút 1 lần. Chậm nhất là 6 tháng kể từ thời điểm phát hiện thiết bị của khách hàng không đạt được giá trị quy định, Khách hàng phải áp dụng các biện pháp khắc phục để đạt được giá trị cho phép.

Tác hại sóng hài lên lưới điện

Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của điện năng, chúng xuất hiện khi sử dụng những tải không tuyến tính (bộ biến tần, chuyển điện thế, UPS,…) có tác dụng xấu đến những thiết bị điện tử, máy móc được sử dụng trong nhà máy:

  • Làm cho cáp điện bị quá nhiệt, phá hỏng lớp cách điện.
  • Giảm tuổi thọ động cơ, gây ra quá nhiệt động cơ, gây tiếng ồn lớn khi vận hành máy.
  • Quá tải CB, MCB, gây quá nhiệt và gây cháy nổ máy biến áp.
  • Aptomat, cầu chì bị tác động mà không rõ nguyên nhân.
  • Gây tác hại nghiêm trọng đến tụ bù : làm phá hỏng chất điện môi, phồng tụ, giảm tuổi thọ tụ bù, thậm chí có thể gây nổ tụ bù bất thường.
  • Ảnh hưởng đến các thiết bị viễn thông, hệ thống tự động hóa như PLC, Rơ le,…
  • Các thiết bị đo đạc hoạt động không chính xác.
  • Làm lãng phí năng lượng…

Tác hại sóng hài lên động cơ

Sóng hài bậc cao gây tổn hao trên cuộn dây và lõi thép

  • Gây méo dạng momen
  • Rung lắc động cơ
  • Giảm hiệu suất công việc
  • Gây tiếng ồn lớn
  • Phát nóng động cơ

Trong trường hợp xấu, sóng hài sinh ra momen xoắn trục động cơ, làm hỏng hộp số do dao động cộng hưởng cơ khí.

Tác hại sóng hài lên hệ thống tụ bù

Dung kháng của tụ bù giảm khi tần số tăng. Các sóng hài bậc cao tạo dòng điện lớn đi qua tụ : làm nóng, có thể phát nổ gây nguy hiểm lớn.

Nổ tụ bù do sóng hài
Nổ tụ bù do sóng hài

Một số biện pháp khắc phục sóng hài

Sử dụng cuộn kháng lọc sóng hài

 

Cuộn kháng lọc sóng hài
Cuộn kháng lọc sóng hài

 

Để lọc sóng hài cho tụ bù thì ta chỉ cần lắp nối tiếp Cuộn kháng lọc sóng hài với Tụ bù. Có nhiều loại cuộn kháng trên thị trường: 6%, 7%, 14% và được chế tạo tương ứng với các dung lượng của tụ bù. Ví dụ: cuộn kháng Mikro 7% được dùng cho tụ bù 50kVAr ,chúng cho phép lọc sóng hài bậc 5 và bậc 7.

Lắp cuộn kháng làm có thể làm tăng khá nhiều chi phí( khoảng 50% so với phương án không lắp cuộn kháng). Cùng với đó kích thước tủ lắp cuộn kháng cũng lớn hơn nhiều do cuộn kháng (cồng kềnh và nặng hơn). Cuộn kháng có tác dụng làm triệt tiêu sóng hài bậc cao nhưng cũng làm tăng điện áp vào tụ vì vậy nên sử dụng tụ bù có điện áp cao sẽ bền hơn.

Đo đạc, kiểm tra sóng hài thường xuyên

Đo đạc kiểm tra sóng hài thưởng xuyên để phát hiện vấn đề, tìm cách khắc phục sớm nhất có thể kết hợp với các thiết bị phân tích điện năng chuyên dụng

Thiết bị đo sóng hài
Thiết bị đo sóng hài
Đo đạc sóng hài
Đo đạc sóng hài

Các phương pháp lọc cơ bản: Lọc hài cho thiết bị, lọc hài tích cực, lọc hài thụ động và lọc ghép tổng hợp

Biện pháp khắc phục sóng hài

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết trên của Mesenco. Nếu có thắc mắc hay hỏi đáp gì vui lòng liên hệ qua email : info@mesenco.com !

 

 

Công ty TNHH MESENCO 
Chuyên cung cấp và lắp đặt các sản phẩm :  Công tắc, Ổ cắm, Đèn Led, Camera giám sát, Pin năng lượng mặt trời, Thiết bị khách sạn,… cho các dự án, chung cư,khách sạn,TBA,..
HOTLINE : 098 588 2002( Mr Vũ)
Email : info@mesenco.com

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

0985882002