TÌM HIỂU SỰ CỐ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG

TÌM HIỂU SỰ CỐ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
H

Whatnhớ
Ghi
to Remember
Voltage
Điện
áp Fluctuation
chớp nháy

G

 Nhận biết và xác định nguyên
nhân và tác hại của các sự cố
chất lượng điện năng

F

E

D

C

?

B

Chất lượng
Power

quality
điện
năng
A

Lệch
pha
Voltage
Unbalance

Frequency
Thay
đổi tần
Variations
số

Long
Sự cốDuration
dài hạn Variations

Short
Sự
cố Duration
ngắn hạnVariations

Harmonic
Sóng
hài Distortion

Sóng

lan truyền
Transients

Expert: Jeremi JERMAKOWICZ
Pédagogy: C.CAYLA
Translared: by Le Quang Duc

Discover disturbances–
Discover disturbances–
2006/04 2006/03
1
1


- Chất lượng điện năng là gì?
 Chất lượng điện năng
IEC 61000-4-30

“Tính chất của năng lượng điện
Tại một điểm nào đó trong hệ thống điện
Được đánh giá theo một số giá trị kỹ thuật chuẩn

Ví dụ:

chất lượng điện áp

 Nhiễu loạn
Các khác biệt so với điện áp lý tưởng
Hiện tượng

sự cố trên thiết bị

Discover disturbances– 2006/04
2


- Tín hiệu điện cần tuân thủ
Theo:
– Tiêu chuẩn
– Quy định
– Hướng dẫn vận hành
Để ngăn ngừa sự cố

EN50160
ITIC (

I EE E

IEC 6100
0-4-30

NFC 14 100

T)
M
E
B
C

TCVN

1159

615
0
5
0
0
IEC 6

98
NEMA MG-1-19
Discover disturbances– 2006/04
3


- Ví dụ về tiêu chuẩn
SEMI F47-0200

: nhà sản xuất linh kiện bán dẫn

Điẹn áp định mức

Phần trăm thiết bị

Thời gian sụt áp (giây)

Area included in specification
0,05 to 1 second

Discover disturbances– 2006/04
4


A/ SÓNG LAN TRUYỀN
H

What to Remember
Voltage Fluctuation

G

F

E

D

C

?

B

Power
quality
A

Voltage Unbalance

Frequency Variations

Long Duration Variations

Short Duration Variations

Harmonic Distortion

Transients

Discover disturbances– 2006/03
5


- Sóng lan truyền là gì?
 Sự thay đổi đột ngột tần số không mang năng lượng lớn
– Điện áp
Hoặc
– Dòng điện

Quá trình quá độ

Thời gian ngắn:
10-9  0.001 seconds

 Trong mạch điện, dữ liệu hoặc mạch truyền thông

IEEE 1159

 Một số loại

– Dạng
Impulsive
xung
– Dạng
Oscillatory
giao động
– Dạng tình cờ

Discover disturbances– 2006/04
6


- Hai loại sóng lan truyền theo cực tính
 Sóng lan truyền dạng xung

 Dạng dao động

Một chiều

Chiều
dương
&

âm

Thời gian tăng trưởng nhanh
Tần số rât cao

Nguồn
xung

Dung kháng
Cảm kháng

v.d. đóng ngắt các tụ bù

Đánh hỏng thiết bị điện tử

Discover disturbances– 2006/04
7


- Đặc tính của sóng lan truyền
 Dạng xung

 Dạng dao động
Hz

Hz

7000

Peak
magnitude

[V]

Peak
magnitude

4400

Damping
factor

1800

Duration

-800

Rise time

Frequency

-3400

Duration
ms

-6000
0
5
(file Dell.pl4; x-var t)
v:1

10

Hệ số tắt dần=

Hệ số tắt dần bé

15

=

20

25

30

35

[ms] 40

ms

load impedence
source impedence

Thời gian dài

Hại nhiều hơn

= các thông số quan trọng cho tính lan truyền
Năng lượng của sóng lan truyền sẽ quan trọng để xác định tác hại
Discover disturbances– 2006/04
8

- Ví dụ sóng lan truyền

Hàng trăm đến nghìn V/m

Discover disturbances– 2006/04
9


- Lan truyền của sóng do sét đánh

Truyền theo dây dẫn không bảo vệ

Voltage Potential

Ohm's law 

V=

I

x

Z

= 10 000 x 500
= 5 000 000 Volts!
Discover disturbances– 2006/04
10

- Nguồn gốc của sóng lan truyền
80%
 Ngoài nhà máy

 Trong nhà máy

– Sét đánh

– Đóng cắt các thiết bị điện

– Đóng cắt tụ điện

– Đóng cắt tải dung kháng

– Đóng cắt điện cho đường
dây
– Đóng cắt máy biến áp

– Ngắt dòng điện (motors, etc.)
– Các thiết bị ĐTCS (SCRs, etc.)
– Xả các thiết bị tĩnh điện

– Hoạt động của các cầu chì

– Hàn hồ quang
– Đấu dây sai
– Đóng cắt các tiết điểm
– Khởi động hoặc ngắt thiết bị
Discover disturbances– 2006/04

11


- Đóng cắt tụ bù của điện lực

Utility
Source

Loads

Phần lớn các dao động
không hại đến thiết bị

qui
ckl
y fi
lter
ed

out

Capacitor

switch on

end of
transient
Discover disturbances– 2006/04
12

- Tác hại của sóng lan truyền
Năng lượng không lớn, nhưng điện áp thay đ ổi r ất nhanh

 Làm hỏng
– Dữ liệu, điện thoại, các thiết bị truyền thông
– Các bộ nguồn AC

 Tác hại
– Sập hệ thống truyền thông và điều khiển
– Mất dữ liệu

 Làm giảm chất lượng
– Gây ra các hư hại nhỏ trên bề mặt

Discover disturbances– 2006/04
13


B/ SÓNG HÀI
H

What to Remember
Voltage Fluctuation

G

F

E

D

C

?

B

Power
quality
A

Voltage Unbalance

Frequency Variations

Long Duration Variations

Short Duration Variations

Harmonic Distortion

Transients

Discover disturbances– 2006/03
14


- Sóng hài là gì?

 Hiện tượng dạng sóng điện (áp, dòng) xoay chiều thay
đổi có nhiều tần số cao

Dòng điện Hình Sin

Dòng điện biến dạng

Tải tuyến tính

Tải phi tuyến

Discover disturbances– 2006/04
15


- Hình dạng sóng hài
Tần số cơ sở 50 Hz
Dạng sóng dòng điện
tải phi tuyến

IEC 61000-4-30
Sóng hài

= Tần số là bội số của tần số cơ bản

H3 = 3 x H1
= 3 x 50 = 150 Hz

Chuỗi Fourier

Bội số chẵn gây ít tác hại (2nd, 4th, 6th, ...)

Discover disturbances– 2006/04
16


- Phân tích phổ
Biến đổi Fourier:

1st Harmonic (fundamental)
Small 7th Harmonic
Smaller 5th Harmonic
Complexity of harmonic assessment is greatly reduced!

Discover disturbances– 2006/04
17


- THD or thd: 2 cách tính
Total Harmonic Distortion (THD):

 Europe

Harmonics
Fundamental

 USA
∞

thd =

Cho Điện áp
& dòng điện

2
I
∑ h
h=2

Irms

∞

THD =

Giá trị hiệu dụng

2
I
∑ h
h=2

I1
Giá trị tần số cơ bản

Tải tuyến tính= THD nhỏ
Tải phi tuyến= THD lớn
Discover disturbances– 2006/04
18

Phân tích phổ

Characteristic harmonics
= predominant

5

7

Discover disturbances– 2006/04
19


- Hệ số công suất
y

θ

t

k

CS hiệu dụng

 Hệ số công suất thực:

CS phản tác dụng

uấ

s
ng
ô
C

u
biể

i ến

PFTHD =

CS hiệu dụng
CS biểu kiến

 Hệ số công suất theo góc
x

PFDISP =

cos θ

z

Discover disturbances– 2006/04
20


- Biến dạng điện áp
Nguồn điện áp

Dòng hài qua tải
Trở khác của thiết bị
truyền dẫn

Điện áp biến
dạng ít

Biến dạng
điện áp

Cảm kháng

Nguồn điện áp
Hình sin

Điện áp biến
dạng nhiều

Tải phi tuyến

Dòng hài
PM700

Discover disturbances– 2006/04
21


- Tiêu chuẩn EN50160
Các giá trị giới hạn mà khách hàng mua điện phải tuân thủ
LV

and
MV

 Điện áp

 Dòng điện
THDi

THDu

Cao

CAO
50%
Chú ý

8 % Chú ý
5 % Thông thưồng

10%
Thường

Discover disturbances– 2006/04
22


- Các nguồn của sóng hài
Tải phi tuyến Các mạch chỉnh lưu
 Đồ gia dụng: TV, Máy tính
 Dịch vụ: IT, biến tần, đèn phóng điện

 Công nghiệp: IT, biến tần, đèn phóng điện, hàn điện

Discover disturbances– 2006/04
23


- Các thông số đặc trưng
© copyright

IEEE 1996

Loại tải

Biến dạng dòng điện

Dạng sóng phổn biến

Hệ số đánh giá

1.0

80%
(bậc 3rd)cao

0.5

C u r re n t

Bộ điều khiển điện áp một pha

0.0

-0.5

2.5

-1.0
0

10

20

30

40

Time (mS)

1.0

C u rre n t

Semiconverter

0.5

0.0

-0.5

Các bậc 2nd, 3rd, 4th
cao tuỳ loại tải

2.5

80%

2

40%

1

28%

0.8

15%

0.5

Phụ thuộc vào
tuôti thọ dây cable

0.7

17%

0.5

-1.0
0

10

20

30

40

30

40

Time (mS)

1.0

0.5

C u rre n t

6-Pulse Converter, capacitor
smoothing, no series reactance

0.0

-0.5

-1.0
0

10

20

Time ( mS)

0.5

C u rre n t

6-Pulse Converter, capacitive smoothing
w/series inductance >3%, or dc drive

1.0

0.0

-0.5

-1.0
0

10

20

30

40

30

40

30

40

Ti me (mS)

1.0

0.5

C u rre n t

6-Pulse Converter w/ large inductor for
current smoothing

0.0

-0.5

-1.0

0

10

20

Ti me (mS)

1.0

C u r re n t

12-Pulse Converter

0.5

0.0

-0.5

-1.0
0

10

20

Ti me (mS)

Bộ điều chỉnh điện áp AC

C u r re n t

1.0

0.5

0.0

-0.5

-1.0
0

10

20

30

40

Ti me (mS)

Đèn phóng điện

C u rre n t

1.000

0.500

0.000

-0.500

-1.000
0.0

10.0

20.0

30. 0

40.0

Time ( mS)

Discover disturbances– 2006/04
24


- Ảnh hưởng của sóng hài
Hậu quả
Tăng nhiệt của máy cắt và cable

Nóng máy, hoả hoạn…

Ngắt các CB

Ngưng trễ sản xuất ...

Máy rung và kêu

Chóng mòn, hỏng thiết bị...

Nhiễu điện từ đến điện thoại,
máy tính..

Hoạt động sai, mất chương trình …

Quá tải dây trung tính (sóng
hài bộ số của 3)

Nóng dây, cháy …

Tần số cao trên các tụ bù

Hỏng tụ điện ...

Discover disturbances– 2006/04
25