Ảnh hưởng của sóng hài bậc cao đến tổn thất điện năng

ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI BẬC
CAO ĐẾN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG
HÀ NỘI - 8/15/15
SÓNG HÀI
HẠN CHẾ SÓNG
HÀI
MÔ HÌNH HÓA
NỘI DUNG
BẢN CHẤT
NGUỒN GỐC
TÁC HẠI
SÓNG HÀI
3
SÓNG HÀI LÀ GÌ ?

Là sóng điều hòa có tần số bằng bội số nguyên
lần của tần số cơ bản

Sóng hài điện áp

Sóng hài dòng điện

Độ méo dạng sóng toàn phần

THD – Total Harmonics Distorsion
4
SÓNG HÀI LÀ GÌ ?

Sóng điều hòa bất kỳ = Σ (sóng cơ bản + các điều hòa bậc
cao hơn)
5

5
= Σ
SÓNG HÀI ĐẾN TỪ ĐÂU ? (1)
6

Phụ tải phi tuyến

Tiêu thụ công suất tần số cơ
bản

Phát công suất tần số sóng hài

Thiết bị :

Chỉnh lưu

Thiết bị hàn

Lò hồ quang

Biến tần

Biến áp bị bão hòa

…v.v
SÓNG HÀI ĐẾN TỪ ĐÂU ? (2)
7

Các hệ thống có điều
khiển góc mở Thyristor


Chỉnh lưu (ở tất cả các
gam công suất)

UPS

Biến tần không lọc EMC

Lò luyện thép hồ quang
& cảm ứng
SÓNG HÀI ĐẾN TỪ ĐÂU ? (3)
8
TÁC HẠI CỦA SÓNG HÀI (1)

Cộng hưởng

Điện cảm hệ thống LS

Điện dung tụ bù C

Dòng điện hài Ih

Quá tải & phá hủy tụ bù cosφ

Tổng trở sóng của tụ rất bé

Tụ bù hút sóng hài về nó  gây quá tải và phá hủy
9
S
S

CL
Lj
Z
2
1
ω
ω
−
=
TÁC HẠI CỦA SÓNG HÀI (2)

Không có sóng hài, chỉ
có thành phần cơ bản

Hệ số công suất

Khi tồn tại sóng hài,
hàm lượng hài lớn

Hệ số công suất hiệu
dụng bị suy giảm
10
0
.
cos
11
=
=
THD
IU

P
ϕ
( )
%44
1
cos
2
=
+
=
THD
THDi
PF
ϕ
TÁC HẠI CỦA SÓNG HÀI (3)

Phát nóng phụ trội và tổn thất điện năng (a)

Quan hệ giữa dòng hiệu dụng Irms và dòng điện
bậc nhất I1 qua độ méo dạng sóng tổng hợp THD

Khi THD lớn, với cùng công tương đương do dòng
I1sinh ra , dòng hiệu dụng sẽ lớn hơn  dây mang
tải lớn hơn và tổn thất cao hơn.
11
( )
2
1*1 THDiIIrms +=
TÁC HẠI CỦA SÓNG HÀI (3)


Phát nóng phụ trội và tổn thất điện năng (b)

Khi có sóng hài, điện trở toàn phần của dây dẫn
tăng lên do hiệu ứng bề mặt  tổn thất tăng theo

THD khoảng 10% gây tổn hao phụ thêm 6% !

Máy biến áp bị quá tải gây già hóa cách điện sớm

Phải tăng công suất lắp đặt cho MBA (UTE C15-112)
hoặc giảm trừ công suất khi phải cung cấp cho phụ tải
có thành phần sóng hài lớn

k – hệ số suy giảm công suất

Th – tỷ lệ giữa dòng hài với dòng
cơ bản
12
TÁC HẠI CỦA SÓNG HÀI (4)

Quá tải dây trung tính trong lưới phân phối

Sóng bội ba trên từng pha sẽ chảy về dây trung tính

Giá trị dòng điện hài bội ba trong dây trung tính gấp 3 lần
giá trị dòng điện hài trong từng pha

Khi THD lớn, giá trị dòng bậc nhất không đáng kể so với
dòng hài bậc cao


 Phải tăng kích thước của
dây trung tính

Dây trung tính mang dòng
tần số cao  kích thước phải
tăng thêm
13
TÁC HẠI CỦA SÓNG HÀI (5)

Suy giảm chất lượng điện năng

Méo điện áp

Tổn thất phụ

Sụt giảm điện áp
ngắn hạn (voltage sags)

Dao động momen

Chớp nháy
14
TÁC HẠI CỦA SÓNG HÀI (6)

Sai lệch hệ thống đo đếm gây tổn thất phi kỹ
thuật

Bản chất biến dòng lõi thép

Dòng điện tần số công nghiệp và dòng điện tần số

cao khi tồn tại sóng hài

Giá trị đo lường sai khác thực tế
15
CÁC BiỆN PHÁP HẠN CHẾ SÓNG
HÀI
CHẾ TÀI
PHƯƠNG PHÁP THỤ ĐỘNG
PHƯƠNG PHÁP TÍCH CỰC
PHƯƠNG PHÁP LAI
16
CHẾ TÀI

Tiêu chuẩn IEC 61000-3-2 (năm 2005)
17
CHẾ TÀI

Tiêu chuẩn IEEE 519-1992
18
Isc/IL <11 11<h<17 17<h<23 23<h<35 35<h TDD
<20* 4.0 2.0 1.5 0.6 0.3 5.0
20<50 7.0 3.5 2.5 1.0 0.5 8.0
50<100 10.0 4.5 4.0 1.5 0.7 12.0
100<1,000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15.0
>1,000 15.0 7.0 6.0 2.5 1.4 20.0
HỆ THỐNG/
Điện áp
Ứng dụng
đặc biệt
Ứng dụng

chung
Ứng dụng
chuyên biệt
120 - 600V 3.0 5.0 8.0
Đến 69KV - 5.0 -
CHẾ TÀI

Tiêu chuẩn Việt Nam

QD 37/2006 của Bộ Công nghiệp về Quy định đấu
nối vào hệ thống điện quốc gia

Quy định về méo dạng sóng điện áp tại điểm đấu nối

Không quy định về méo dạng sóng dòng điện

Kế thừa và được phép sử dụng tiêu chuẩn IEC ?

Chưa có chế tài xử phạt khi vi phạm tiêu chuẩn về ô
nhiễm sóng hài dòng điện hoặc điện áp
19
PHƯƠNG PHÁP THỤ ĐỘNG (1)

Lọc thụ động (Passif Filter)

Tạo trở kháng lớn (lọc nối tiếp)

Tạo “bẫy” (lọc song song)
20
PHƯƠNG PHÁP THỤ ĐỘNG (2)


Sử dụng các phần tử cách ly

Nhóm các phụ tải phi
tuyến với nhau

Dùng máy biến áp riêng

Dùng máy biến áp có
tổ đấu dây đặc biệt
21
PHƯƠNG PHÁP TÍCH CỰC (1)

Nguyên lý hoạt động của lọc tích cực (Actif
Filter)
22
PHƯƠNG PHÁP TÍCH CỰC (2)

Nguyên lý hoạt động của lọc tích cực (Actif
Filter)
23
PHƯƠNG PHÁP TÍCH CỰC (3)
24
PHƯƠNG PHÁP LAI

Kết hợp của cả hai phương pháp nêu trên 
mang lại hiệu quả tối ưu
25