TÁC HẠI CỦA SÓNG HÀI

Tác hại của sóng hài gây ảnh hưởng rất lớn đến các ngành điện công nghiệp, điện xây dựng? Bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu biết thêm những tác hại gây ra của sóng hài là như thế nào?

 

Sòng hài là gì?

Sóng hài là một sự cố ngoài ý muốn có dạng sóng nhiễu, làm ảnh hưởng trực tiếp tới cách vận hành sản xuất, chất lượng của lưới điện, tuổi thọ của các thiết bị khác và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép. Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. 

1.1 Ảnh hưởng sóng hài trong nhà máy

Tại nhà máy, sử dụng nhiều thiết bị điều khiển điện tử công suất, các thiết bị chỉnh lưu AC/DC, hệ thống inverter DC/AC…là những phụ tải sinh ra sóng hài gây ảnh hưởng đến nhà máy.

1.2 Sự nguy hại bởi sóng hài

(1) Gây ngừng cung cấp điện

Đối với hệ thống điện, sóng hài làm cho hệ thống relay đưa tín hiệu tác động nhầm trip máy cắt đầu cực, gây mất ổn định cung cấp điện, thực tế cho thấy tại nhà máy có những phụ tải rất quan trọng, việc trip máy cắt để đóng lại cần thời gian dài, có thể đến 1 giờ đồng hồ, gây hậu quả ngừng cấp điện làm gián đoạn làm việc.

Hình: Tác động đến hệ thống PLC điều khiển, gây hư hỏng,mất điện.

Các sóng điều hòa bậc cao làm moment tác động của relay biến dạng gây ra hiện tượng nhảy relay dẫn đến thời điểm tác động của rơle sai lệch, đứt cầu chì trong mạch gây cảnh báo nhầm đến các thiết bị điều khiển công suất, kết quả làm tác động nhầm mất điện không rõ nguyên nhân, thiệt hại cho mỗi lần ngừng cung cấp điện là rất lớn đối với nhà máy, vì thực tế có những dây chuyền chỉ cần mất điện trong thời gian ngắn vài giây thì không thể tái lập lại ngay lập tức mà phải cần thời gian lên đến hằng giờ để khởi động từng cụm nhỏ theo trình tự nhất định, do đó việc mất điện vài giây cũng có thể xem thiệt hại tương đương với mất điện hằng giờ:

Hình: Mất điện ở phụ tải quan trọng

(2) Gây ngừng cung cấp điện:

Sóng hài bậc cao làm cho tụ điện bị quá nhiệt, quá áp dẫn đến phá hủy chất điện môi làm phát nổ tụ điện.

Hình: hư hỏng tụ bù trong nhà, ngoài trời

(3) Gây tổn thất điện năng và hư hỏng điện cơ

Tại toà nhà có nhiều thiết bị chỉnh lưu, việc sinh ra sóng hài rất lớn, sóng hài làm tổn hao trên cuộn dây và tổn hao lõi thép động cơ do từ trường xoáy, tổn thất dòng xoáy Foucault của các thành phần hài tỉ lệ theo bình phương của tần số hài.

STT	Góc pha A	Góc pha B	Góc pha C	Chiều quay vector	Thứ tự pha
Tần số cơ bản (bậc 1)	00	1200	2400	A-B-C	Thuận
Hài bậc 2	2x00=00 (00)	2x1200=2400 (-1200)	2x2400=4800 (-2400)	C-B-A	Nghịch
Hài bậc 3	3x00=00 (00)	3x1200=3600 (00)	3x2400=7200 (00)	Không quay	Zero
Hài bậc 4	4x00=00 (00)	4x1200=4800 (-2400)	4x2400=9600 (-1200)	A-B-C	Thuận
Hài bậc 5	5x00=00 (00)	5x1200=6000 (-1200)	5x2400=12000 (-2400)	C-B-A	Nghịch
Hài bậc 6	6x00=00 (00)	6x1200=7200 (00)	6x2400=14400 (00)	Không quay	Zero
……	…….	……..	…….	……	…….
Chiều quay	+ Bậc 1,4,7,10,13,16,19,22,25				Thuận
	+ Bậc 2,5,8,11,14,17,20,23,26,29				Nghịch
	+ Bậc 3,6,9,12,15,18,21,24,27,30				Zero

Vấn đề giảm hiệu suất của động cơ được mô tả trên hình trên, ở đó các sóng hài bậc 1,4,7,10,13,16,19… sinh momen xoắn có chiều vector quay thuận với sơ đồ pha của dòng điện, các thành phần 2,5,8,11,14,17,20…sinh momen xoắn có chiều vector quay nghịch với sơ đồ pha của dòng điện, các thành phần 3,6,9,12,15,18,21 không sinh momen xoắn nhưng làm tăng tổn thất trong động cơ, việc xuất hiện đồng thời 3 thành phần (thuận, nghịch, zero) này làm rung trục động cơ do sự tương tác giữa khe từ và dòng trong roto, làm méo dạng momen xoắn, giảm hiệu suất máy, gây tiếng ồn; ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo.

(4) Gây cháy nhà máy

Hình: Sóng hài gây cháy cáp dẫn đến sự cố lan toả

Do ảnh hưởng dòng điện hài gây tổn hao trên cáp ngầm, phát nóng quá mức cho phép, dẫn đến cháy cáp điện, và khả năng cháy lan tỏa.

(5) Gây tổn thất điện năng và hư hỏng máy biến áp

 Đối với máy biến áp trong nhà máy: sự ảnh hưởng của sóng hài thường bị bỏ qua cho đến khi sự cố xảy ra, một số trường hợp máy biến áp hoạt động trong thời gian dài đều ổn thỏa, tuy nhiên trong một khoảng thời gian do việc thay đổi tải, đặc tính làm việc thiết bị thay đổi thì sinh ra sóng hài làm xảy ra nguy hại máy biến áp, những thay đổi có thể bao gồm việc lắp đặt biến tần, UPS, chấn lưu điện tử, tụ điện nhằm cải thiện hệ số công suất, lò hồ quang, và việc bổ sung hoặc loại bỏ các động cơ lớn. Tương tự như động cơ đó là tăng tổn hao sắt từ do dòng điện xoáy Foucault gây ra, đặc biệt gây hư hỏng cách điện dây đồng của máy biến áp dẫn đến sự cố bất cứ lúc nào. Tùy vào giá trị của các bậc sóng hài, hiệu suất làm việc của máy biến áp sẽ giảm theo tỉ số k.

Hình: Sự cố cháy máy biến áp do ảnh hưởng sóng hài

1.3 Tiêu chuẩn về sóng hài nhà máy

- Tiêu chuẩn Quốc tế về sóng hài: Đáp ứng tiêu chuẩn IEEE 519, THDi thấp hơn 5%, THDu thấp hơn 5%, giá trị TDDi phụ thuộc vào hệ số dòng sự cố và dòng tải mà có giá trị phù hợp nhưng luôn nhỏ hơn 20%.

- Tiêu chuẩn Việt Nam theo thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015:

Bảng 1: Tổng độ méo dạng sóng hài điện áp

STT	Cấp điện áp	Tổng méo dạng sóng hài điện áp	Méo dạng sóng hài điện áp riêng lẻ	Nhấp nháy điện áp dài hạn		Nhấp nháy điện áp ngắn hạn
		THDu(%)	SHDu(%)	Plt	Plt95%	Pst	Pst95%
1	Trung áp và hạ áp (u≤35kV)	6.5	3	0.9	0.8	0.7	1

Bảng 2: Tổng méo dạng sóng hài dòng điện

STT	Công suất tải (P_load)	Tổng méo dạng sóng hài dòng điện THDi(%)
1	P_tải < 50kW	20
2	P_tải ≥ 50kW	12

1.4 Kết quả đo đạc

Các thông số cơ bản được tóm tắt như sau:

STT	Tên trạm	Tóm tắt các bất thường
1	K1	+ Các giá trị THDu, THDi vượt quá ngưỡng cho phép tiêu chuẩn EN50160 và ngành điện Việt Nam, THDu max=13%, THDi max = 15%. + Điện áp thanh cái thấp, giao động khi vận hành 360-390V. + Thành phần hài dòng bậc 3,5,7 5 rất cao, nguy cơ gây hư hỏng thiết bị động cơ, máy biến áp, nổ tụ bù. + Xảy ra dip voltage nhiều trong hệ thống, mất cân bằng điện áp dễ hư hỏng thiết bị điện tử, sai lệch relay.

Công ty TNHH TM-KT Thiên Lộc Phát và đơn vị chuyên cung cấp các thiết bị điện công nghiệp với giá tốt nhất trên thị trường và hỗ trợ giao hàng trên toàn quốc. Mọi chi tiết vui lòng liên hệ:

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI KỸ THUẬT THIÊN LỘC PHÁT

• Địa chỉ: 11/34 Thoại Ngọc Hầu, phường Hòa Thạnh, quận Tân Phú, Tp.Hồ Chí Minh
• Email: nuongpham@thienlocphatelectric.com
• Hotline: 0932.706.899   -   Điện thoại: (028) 3815 88 66
• Fax:(028) 3815 88 77