Sóng hài không phải là một khái niệm mới. Tuy nhiên không phải ai cũng biết tường tận về nó. Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng trả lời những câu hỏi sóng hài để hiểu rõ hơn về loại sóng này.

Những câu hỏi về sóng hài thương gặp

Sóng hài là gì?

Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn. Loại sóng này ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện. Nó 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. Chi tiết hơn…

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.

Máy đo sóng hài bậc cao

Các nguồn sinh ra sóng hài là gì?

• Các tải công nghiệp: Các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn, bộ khởi động điện tử, đóng 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 biện pháp khác nhau, người ta có thể giảm một số sóng hài đến một giá trị nhỏ không đáng kể. Việc khử bỏ hoàn toàn sóng hài tất nhiên không thể thực hiện được.

Nguyên nhân sinh ra sóng hài là gì?

Nguyên nhân sinh 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 . Vì vậy trong thực tế ta chỉ cần quan tâm đến sóng hài bậc lẻ 3,5,7,…

Có những phương pháp giúp 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, nên lựa chọn những giải pháp ít tốn kém nhưng mang lại hiệu quả cao trong việc kiểm soát sóng hài như :

Dùng cuộn kháng AC hoặc cuộn kháng DC cho biến tần

Đây là giải pháp tốt nhất với các ứng dụng cần lọc cho nguồn lưới bị nhiễu nặng. Đồng thời yêu cầu giảm sóng hài không phải là ưu tiên hàng đầu.

Cuộn kháng cho biến tần

Giải pháp chỉnh lưu 12 xung

Giải pháp này 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. Tổng độ méo dạng hài dòng điện (THDi) thấp hơn 5%.

Sử dụng bộ lọc

Cách này được áp dụng cho nhiều biến tần gắn song song với nhau trên cùng một đường dây phân phối. Nhiệm vụ chính là bù công suất, bù sóng hài điện áp và bù sóng hài dòng điện.

Các loại bộ lọc sóng hài

• 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%.

Sóng hài gây ra tác hại như thế nào lên lưới điện?

Sóng hài bậc 5 gây tác hại biến dạng lưới điện

Đây là câu hỏi về sóng hài được quan tâm nhiều nhất từ các chủ doanh nghiệp, nhà máy, xưởng sản xuất.

Sóng hài là dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện năng. Chúng xuất hiện khi sử dụng những tải không tuyến tính (biến tần, bộ chuyển điện thế, UPS,…). Sóng hài tác động 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 (trong khi lượng điện sử dụng vẫn nhỏ hơn định mức).
• 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 như PLC, Role,…
• Các thiết bị đo hoạt động không chính xác.
• Lãng phí năng lượng…

Nổ tụ bù do sóng hài bậc cao

-> Tìm hiểu thêm: Giải pháp lọc sóng hài