Sóng hài là gì? Ảnh hưởng của sóng hài đến hệ thống điện

Sóng hài là gì? Ảnh hưởng của sóng hài đến hệ thống điện ra sao? Có những phương pháp nào được dùng để lọc sóng hài. Hãy cùng theo dõi bài viết sau để giải đáp được những thắc mắc này nhé. 

1. Sóng hài là gì?

Sóng hài là một dạng nhiễu xuất hiện không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lưới điện. Đặc biệt, khi song hài có tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ quy định cần phải được chú ý và theo dõi kỹ lượng.

Sóng hài trong hệ thống điện có thể làm tăng nhiệt độ của hệ thống cũng như gây nhiễu cho mạng lưới điện. Vì vậy mà loại sóng này được đánh giá là loại sóng không tốt cho các thiết bị điện, ảnh hưởng đến hệ thống điện, máy móc, thiết bị.

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

2. Nguyên nhân gây ra sóng hài

Nguyên nhân gây 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.

Nói dễ hiểu hơn thì dòng điện và điện áp hài được sinh ra bởi các tải phi tuyến nối với hệ thống phân phối điện. Toàn bộ các bộ biến đổi năng lượng điện sử dụng dưới các dạng khác nhau trong hệ thống điện có thể làm tăng nhiễu sóng hài bằng cách bơm trực tiếp dòng điện hài vào lưới.

Các tải phi tuyến thông thường bao gồm khởi động động cơ, các hệ truyền động điện, máy tính và các thiết bị điện tử khác, đèn điện tử, nguồn hàn…

Các biến tần hiện đang được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp hiện đại phục vụ điều khiển mô tơ, chạy tàu biển, giàn khoan, máy bơm, máy quạt… và đây chính là nguồn tạo ra sóng hài phổ biến.

3. Phân loại sóng hài

Về cách phân loại thì sóng hài được phân theo tên cũng như tần số của từng loại. Ví dụ, sóng hài thứ 2 của tần số mức 100Hz và theo trình tự của chúng.

Hiện sóng hài có hai loại chính chính là sóng hài chẵn và sóng hài lẻ. Theo như đúng tên gọi của từng loại:

• Sóng hài lẻ là loại có số lẻ như 3, 5, 7, 9… Ví dụ sóng hài bậc 3 là loại sóng hài lẻ.
• Sóng hài chẵn là loại có số chẵn như 2, 4, 6, 8… Sóng hài bậc 2 là loại sóng hài bậc chẵn.

Ngoài ra, với số hài 1 sẽ được đặt cho thành phần tần số cơ bản của sóng tuần hoàn. Trong khi đó, loại số hài 0 sẽ là biểu trưng cho thành phần của hằng số hay điện áp một chiều của dạng sóng.

4. Ảnh hưởng của sóng hài

Như đã nói ở trên thì mức ảnh hưởng của sóng hài là điều không mong muốn cho các thiết bị điện, hệ thống lưới điện. Cụ thể chúng gây ra tác hại như sau:

• Sóng hài tạo ra công suất ảo tăng vào tổng công suất tiêu thụ làm tăng lượng điện năng, năng lương tiêu thụ và mất nhiều chi phí tiền điện.
• Sóng hài làm tăng nhiệt độ, gây cháy, nổ dây dẫn, thiết bị, gây nguy hại nghiêm trọng cho hệ thống lưới điện.
• Tăng mức điện áp trung tính - đất lên cao.
• Dây trung tính trong mạch điện 3 pha có thể bị cháy, nổ.
• Cầu dao nhảy không rõ lí do.
• Gây hỏng tụ điện bù.
• Điện áp N-G (trung tính -đất) quá lớn.
• Hỏng tụ điện bù công suất phản kháng PF.

5. Phương pháp làm giảm sóng hài

Để ngăn chặn được sóng hài xuất hiện, các phương pháp khắc phục luôn là điều cần thiết. Một số phương pháp dưới đây sẽ gợi ý để bạn tìm được một phương pháp thích hợp.

Biến tần

Biến tần là một phương pháp có khả năng giảm sóng hài ngay trong các biến tần. Khi sử dụng biến tần sẽ không cần sử dụng thêm các iến áp đa xung hay bộ lọc ngoài.

Biến tần có khả năng ngăn chặn sóng dài tạo ra những thành phần hài bậc thấp ở đầu vào cùng với mức tổng dòng méo khoảng dưới 5%.

Cuộn kháng lọc hài

Cuộn kháng là thiết bị được đặt trong tủ tụ bù, có khả năng làm giảm sóng hài. Đây cũng là một trong những phương pháp khá phổ biến hiện nay.

Việc dùng cuộn kháng có tác dụng nâng chất lượng điện, hạn chế sóng hài nhờ việc lọc nguồn bị nhiễu nặng và ngăn chặn sóng của điện áp lưới không bị méo.

Phương pháp bộ lọc

Phương pháp bộ lọc được dùng trên nhiều biến tần được đặt song song tại các đường lưới dây dẫn để bù sóng hài điện áp. Bộ lọc có tác dụng bù công suất và bù sóng hài dòng điện.

Hiện nay có hai loại bộ lọc sóng hài chính: bộ lọc sóng hài có thứ tự 0 (ZSF) và bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter). Cả hai bộ lọc đều có tác dụng làm giảm sóng hài với hiệu suất cao trên 60% trở lên.

>>> Xem thêm: Tần số là gì? Công thức tính tần số