Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện năng do sóng hài gây ra trong hệ thống cung cấp điện các công trình dân dụng và các yếu tố ảnh hưởng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

---------------------------------------

HOÀNG TRẦN THÀNH

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO SÓNG HÀI
GÂY RA TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN CÁC CƠNG TRÌNH
DÂN DỤNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
Chuyên ngành: HỆ THỐNG ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
NGÀNH HỆ THỐNG ĐIỆN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. BẠCH QUỐC KHÁNH

Hà Nội – Năm 2017


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn: Hoàng Trần Thành
Đề tài luận văn: Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện năng do sóng
hài gây ra trong hệ thống cung cấp điện các cơng trình dân dụng và các
yếu tố ảnh hưởng .
Chuyên ngành: Hệ thống điện
Mã số HV: CA160500
Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác

nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày
27/10/2017 với nội dung sau:
1. Chỉnh sửa mơ hình tính tốn sóng hài và tính tốn lại dịng điện
nhánh và tổn thất điện năng.
2. Bổ sung chỉ dẫn tài liệu tham khảo.
3. Chỉnh sửa các hình vẽ rõ ràng hơn.
Ngày ……./……./ 2017
Giáo viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

TS. Bạch Quốc Khánh

Hoàng Trần Thành

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS. Đặng Quốc Thống




Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................ 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................... 8

1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG ......................................... 8
1.1.1 Khái niệm về chất lượng điện năng .......................................................... 8
1.1.2 Các tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng điện năng ............................. 8
1.2 TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI, NGUỒN GỐC SINH SÓNG HÀI VÀ CÁC
YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI ........................................................ 13
1.2.1 Giới thiệu chung.................................................................................... 13
1.2.2 Định nghĩa về sóng hài: ......................................................................... 16
1.2.3 Số lượng méo sóng hài. ......................................................................... 21
1.2.4 Giới hạn méo sóng hài............................................................................ 23
1.2.5 Ảnh hưởng của sóng hài bậc 3................................................................ 24
1.2.6. Hiện tượng cộng hưởng ......................................................................... 26
1.2.7. Các nguồn gây ra sóng hài..................................................................... 28
1.2.8. Các ảnh hưởng của sóng hài. ................................................................. 35
I.2.9. Khử sóng hài.......................................................................................... 41
1.3 TỔNG QUAN VỀ LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI HẠ THẾ TRONG CƠNG
TRÌNH DÂN DỤNG ......................................................................................... 44
1.3.1 Các sơ đồ phân phối hạ thế trong cơng trình dân dụng............................ 44
1.3.2 Các quy chuẩn, tài liệu làm cơ sơ tính tốn trong hệ thống điện tồ nhà . 47
CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MƠ HÌNH TÍNH TỐN ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT
ĐIỆN NĂNG DO SÓNG HÀI GÂY RA TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN
CÁC CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG ........................................................................ 51
2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: ............................................................................................ 51
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG
LƯỚI ĐIỆN ....................................................................................................... 51
2.2.1 Các phương pháp tính tốn tổn thất điện năng (TTĐN)[1]...................... 51

Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 1 of 100

Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

2.2.2 Lựa chọn phương pháp tính tốn TTĐN trong lưới điện cơng trình dân
dụng................................................................................................................ 53
2.3 TÍNH TỐN TTĐN DO SÓNG HÀI GÂY RA TRONG NHÀ CAO TẦNG
........................................................................................................................... 55
2.3.1 Xây dựng mơ hình tính tốn lưới điện ở tần số sóng hài. ........................ 55
2.3.2 Lựa chọn mơ hình lưới điện ở tần số sóng hài ........................................ 55
2.3.3. Xây dựng lưu đồ trình tự tính tốn........................................................ 57
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ ĐÁNH GIÁ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG DO SĨNG
HÀI CHO TÒA NHÀ N07-B3 DỊCH VỌNG CẤU GIÁY HÀ NỘI. ..................... 60
3.1. ĐỐI TƯỢNG TÍNH TỐN THEO MƠ HÌNH CHƯƠNG 2 LÀ TÒA NHÀ
CHUNG CƯ N07-B3 DỊCH VỌNG CẦU GIẤY............................................... 60
3.2 TÍNH TỐN TTĐN VỚI SĨNG HÀI CƠ BẢN ( 50Hz) ............................. 65
3.3 TÍNH TỐN TTĐN DO SĨNG HÀI CHUNG CƯ N07-B3 DỊCH VỌNG
CẦU GIẤY ........................................................................................................ 75
3.3.1.Tính tốn TTĐN do sóng hài thời gian từ 0h6h và 23h24h mùa hè . 75
3.3.2 Tính tốn tổn thất điện năng ở sóng hài ở những khoảng thời gian khác
nhau trong mùa hè........................................................................................... 81
3.4. ẢNH HƯỞNG CỦA TỤ BÙ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG. .................... 83
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. ........................................................ 97
4.1 TỔNG HỢP KẾT QUẢ TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG VÀ CHI PHÍ HÀNG
NĂM PHẢI TRẢ THÊM DO SĨNG HÀI ......................................................... 97
4.2

KẾT LUẬN: ............................................................................................. 99

4.3

KIẾN NGHỊ. ............................................................................................ 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO: .................................................................................. 100

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 2 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

Ký hiệu
CSPK
TTĐN
TTCS
CLĐN
ĐTPT
HTCCĐ
RMS
THD
TDD
IDH
IEEE
PC
SMPS
ASD
TOV
CTC

START
STOP
KQ
BIBC
BCBV

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Ý nghĩa
Công suất phản kháng
Tổn thất điện năng
Tổn thất công suất
Chất lượng điện năng
Đồ thị phụ tải điện
Hệ thống cung cấp điện
Giá trị căn của các tổng bình phương( căn quân phương)
Tổng méo sóng hài
Tổng méo nhu cầu
Méo sóng hài riêng lẻ
Tiêu chuẩn do viện kỹ thuật điện điện tử ban hành
Máy tính cá nhân
Bộ chuyển đổi chế độ nguồn cấp
Biến tần
Qúa điện áp tạm thời
Chương trình con
Bắt đầu
Kết thúc
Kết quả
Ma trân biến đổi từ dòng nút sang dòng nhánh

Ma trận tính tốn tổng độ lệch điện áp nút so với nút cơ sở từ dòng điện
nhánh

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1 Tiêu chuẩn quy định Việt Nam (QCVN:2015)về giới hạn méo điện áp.. 12
Bảng 1. 2 Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 quy định giới hạn méo điện áp................... 13
Bảng 1. 3 IEEE 519-1992 và tổng giới hạn dòng điện sóng hài bậc lẻ đưa ra trong
phần trăm dịng điện phụ tải. Các sóng hài bậc chẵn được giới hạn đến 25% của giới
hạn sóng hài bậc lẻ ................................................................................................ 23
Bảng 1. 4 Bảng dữ liệu phổ sóng hài các phụ tải điện có khả năng sinh ra sóng hài.
.............................................................................................................................. 50

Bảng 3. 1 Thông số đường dây .............................................................................. 61
Bảng 3. 2 Thông số máy biến áp............................................................................ 61
Bảng 3. 3 Thông số thiết kế chiếu sáng theo các tiêu chuẩn Việt nam .................... 62
Bảng 3. 4 Thông số phụ tải căn hộ ......................................................................... 62

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 3 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Bảng 3. 5 Hệ số đồng thời trong căn hộ chung cư ( theo tiêu chuẩn IEC 2016). ..... 62
Bảng 3. 6 Hệ số đồng thời của các phụ tải điển hình ( theo tiêu chuẩn Việt nam). 63
Bảng 3. 7 Số liệu máy biến áp ( nút 1 đến nút 2)................................................... 65
Bảng 3. 8 Số liệu cáp điện tổng (nút 1 đến nút 2 )................................................. 65

Bảng 3. 9 Số liệu cáp điện tại các nhánh .............................................................. 65
Bảng 3. 10 Bảng tổng hợp thông số đường dây ở tần số 50Hz .............................. 66
Bảng 3. 11 Thông số tải ở khoảng thời gian 0 6h và 23h 24h ngày mùa hè ... 67
Bảng 3. 12 Cấu trúc kết nối dữ liệu nút lưới điện .................................................. 67
Bảng 3. 13 Bảng thơng số tải: ............................................................................... 70
Bảng 3. 14 Dịng điện nhánh................................................................................ 71
Bảng 3. 15 Điện áp tại các nút .............................................................................. 71
Bảng 3. 16 Dòng điện qua các phụ tải sinh sóng hài ( tại tần số 50Hz) ................. 72
Bảng 3. 17 TTCS của HTCCĐ tòa nhà theo từng khoảng thời gian ...................... 74
Bảng 3. 18 Thông số đường dây ở tần số sóng hài bậc 3 ....................................... 77
Bảng 3. 19 Bảng thơng số phụ tải ở tần số sóng hài bậc 3 tại các nút tải ............... 77
Bảng 3. 20 Dòng qua các thiết bị ở chế độ xác lập trong 0 6h và 23h 24h mùa
hè .......................................................................................................................... 78
Bảng 3. 21 Dịng sóng hài bậc 3 bơm vào lưới tại các nút. ................................... 78
Bảng 3. 22 Dòng điện trên nhánh và dịng điện tải do sóng hài bậc 3 gây ra ....... 79
Bảng 3. 23 Điện áp tại các nút do sóng hài bậc 3 gây ra ...................................... 79
Bảng 3. 24 TTCS trên đường dây DPdd và gia tăng TTCS trên các phụ tải thụ động
DPpt do sóng hài ở tất cả các bậc ........................................................................... 80
Bảng 3. 25 Bảng tổng hợp tổn thất cơng suất do sóng hài gây ra trong khoảng thời
gian ....................................................................................................................... 83
Bảng 3. 26 Bảng thông số điện trở các nhánh ....................................................... 89
Bảng 3. 27 Bảng thông số tải các nhánh ................................................................ 89
Bảng 3. 28 Bảng tính dung lượng bù CSPK ........................................................... 89
Bảng 3. 29 Bảng so sánh dịng điện qua các nhánh khi có hoặc khơng có tụ bù cơng
suất phản kháng trong thời gian từ 19-23h (xét sóng hài bậc 5) ........................... 90
Bảng 3. 30 Bảng so sánh dịng điện tại nút tải khi có hoặc khơng có tụ bù cơng
suất phản trong thời gian từ 19-23h (xét sóng hài bậc 5) ..................................... 91
Bảng 3. 31 Bảng so sánh điện áp nút khi có hoặc khơng có tụ bù cơng suất phản
kháng trong thời gian từ 19-23h ........................................................................... 91
Bảng 3. 32 Bảng so sánh tổn thất cơng suất trên đường dây khi có hoặc khơng có tụ

bù cơng suất phản kháng trong thời gian từ 19-23h .............................................. 92
Bảng 3. 33 Bảng so sánh gia tăng tiêu thụ cơng suất ở phụ tải khi có hoặc khơng
có tụ bù cơng suất phản kháng trong thời gian từ 19-23h ..................................... 92
Bảng 3. 34 Bảng so sánh tổn thất điện năng trong trường hợp có tụ bù ................. 94

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 4 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Bảng 3. 35 Bảng tính dung lượng công suất phản kháng sau khi lắp tụ bù tập trung
.............................................................................................................................. 94
Bảng 3. 36 Bảng tính dung lượng cơng suất phản kháng sau khi bù phân nhóm tại
nút số 3 .................................................................................................................. 95
Bảng 3. 37 Bảng tổng hợp kết quả CSPK khi lắp tụ phân nhóm........................... 95
Bảng 3. 38 Bảng đánh giá dịng điện qua tụ sau khí bù bị ảnh hưởng tần số sóng hài
.............................................................................................................................. 96

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ
Hình 1. 1 Ảnh hưởng của sóng hài trên dạng sóng dịng điện và điện áp chế độ bình
thường ................................................................................................................... 14
Hình 1. 2 Dạng sóng khác nhau giữa phụ tải phi tuyến và tuyến tính ..................... 15
Hình 1. 3 Suy giảm dạng sóng điện áp với ảnh hưởng sóng hài ............................. 18
Hình 1. 4 Minh họa các hình dạng sóng hài bậc 3 ở dây cáp trung tính .................. 26
Hình 1. 5 Đặc tính từ tính của máy biến áp ............................................................ 31
Hình 1. 6 Sơ đồ thay thế điển hình mạng lưới phân tán hình tia ............................ 45

Hình 1. 7 Dạng sóng dịng điện của đèn huỳnh quang và phố tần THD = 45,57% 48
Hình 1. 8 Dạng phố tần dòng điện của điều hòa THD = 88,5% ............................. 48
Hình 1. 9 Dạng phố tần dịng điện của tivi THD = 72,5% ................................... 49
Hình 1. 10 Dạng phố tần dịng điện của tủ lạnh THD = 68,1%............................ 49
Hình 1. 11 Dạng phố tần dòng điện của PC THD = 60,1% ................................... 49
Hình 2. 1 Lưu đồ thuật tốn tính tốn TTCS ở tần số cơ bản 50Hz ..................... 55
Hình 2. 2 Lưu đồ thuật tốn tính tốn TTĐN do sóng hài gây ra trong HTCCĐ... 59

Hình 3. 1 Sơ đồ một sợi HTCCĐ tòa nhà NO7-B3 – Dịch vọng – Cầu Giấy........ 60
Hình 3. 2 Sơ đồ thay thế HTCCĐ tòa nhà NO7-B3 – Dịch vọng – Cầu giấy. ........ 61
Hình 3. 3 Đồ thị phụ tải của từng thiết bị trong 1 căn hộ mùa hè.......................... 63
Hình 3. 4 ĐTPT của từng thiết bị trong 1 căn hộ................................................. 64
Hình 3. 5 Tổng hợp ĐTPT điển hình ngày mùa hè và mùa đơng cho 1 căn hộ .... 64
Hình 3. 6 Sơ đồ thay thế HTCCĐ tòa nhà NO7-B3 – Dịch vọng ( tại 50Hz) ...... 66
Hình 3. 7 . TTCS của HTCCĐ tòa nhà trong ngày mùa hè và ngày mùa đơng. ..... 75
Hình 3. 8 Sơ đồ đánh số HTCCĐ khi phân tích tổn hao do sóng hài .................... 76
Hình 3. 9 TTCS trên đường dây và gia tăng TTCS ở phụ tải thụ động trong thời
gian từ 19h 24h ngày mùa hè ............................................................................. 81
Hình 3. 10 Biểu đồ gia tăng TTĐN ở phụ tải khi lắp tụ. ....................................... 93

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 5 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

MỞ ĐẦU

a. Lý do chọn đề tài:
Vì tác giả rất quan tâm đến chất lượng điện năng, mà sóng hài làm ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng điện năng. Sau khi nghiên cứu môn chất lượng điện
năng, tác giả quyết định chọn đề tài về sóng hài để nghiên cứu. Do đó tác giả đến
gặp Thầy hướng dẫn, được Thầy nhiệt tình giúp đỡ định hướng nghiên cứu và thống
nhất tên đề tài:” Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện năng do sóng hài gây ra trong hệ
thống cung cấp điện các cơng trình dân dụng và các yếu tố ảnh hưởng”. Tác giả
nhận thấy đây là đề tài mang tính thực tế, đồng thời đây là đề tài mới tại Việt nam,
có tính khoa học rất cao. Do đó tác giả muốn đi sâu tìm hiểu nghiên cứu để có thể
đóng góp thêm cho cơng việc thực tế trong cuộc sống.
b. Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu.
-Mục đích nghiên cứu:
Đi sâu tìm hiểu về sóng hài, đồng thời nghiên cứu các mơ hính tính tốn và
mơ phỏng để đánh giá tổn thất điện năng do sóng hài gây ra và các yếu tố ảnh
hưởng khác.
-Đối tượng nghiên cứu:
Các phụ tải tiêu thụ phát sinh sóng hài như đền chiếu sáng, điều hịa khơng
khí, tivi, tủ lạnh, máy tính PC trong gia đình.
Máy biến áp là nơi cấp điện, tụ điện bù công suất phản kháng để năng hệ số
công suất.
Các dây dẫn điện để đưa điện từ máy biến áp đến phụ tải điện
-Phạm vi nghiên cứu:
“Nghiên cứu đánh giá tổn thất điện năng do sóng hài gây ra trong hệ thống
cung cấp điện trong phạm vi các công trình dân dụng và các yếu tố ảnh hưởng”
c. Tóm tắt cơ đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 6 of 100

Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Tác giả xây dựng mơ hình tính tốn sóng hài, mơ phỏng tính tốn bằng
chương trình Matlab về tổn thất điện năng do sóng hài gây ra theo phương pháp ma
trận tổng dẫn nút và phướng pháp khử gauss.
Tác giả tính tốn mơ phỏng đánh giá ảnh hưởng của sóng hài khi lắp tụ bù
cơng suất phản kháng
Đóng góp mới: Tác giả đã đóng góp bằng việc mơ phỏng tính tốn TTĐN
theo phương pháp ma trận tổng dẫn nút và dùng phương pháp khử gauss để tính
tốn tổn thất điện năng do sóng hài gây ra trong hệ thống điện các cơng trình dân
dụng và phân tích sóng hài ảnh hưởng đến tụ bù cơng suất phản kháng. Mơ phỏng
trên phần mềm matlab. Đề tải này có thể mở rộng để tính tốn quy mơ lưới phân
phối hạ thế với số lượng nút lớn
d. Phương pháp nghiên cứu:
Tác giả xây dụng mơ hình tính tốn sóng hài, xây dựng lưu đồ thuật tốn để
tính tốn tổn thất điện năng trên lưới điện phân phối các tòa nhà do sóng hài gây ra.

Để hồn thành luận văn này, tác giả xin trân thành biết ơn đến sự tận tình
hướng dẫn của TS. Bạch Quốc Khánh và các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện –
Khoa Điện – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
Do thời gian có hạn, vấn đề nghiên cứu trong lĩnh vực mới, chắc chắn luận văn
sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được sự góp ý của các
Quý thầy cô và đồng nghiệp.
Xin trân trọng cảm ơn./.

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 7 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG
1.1.1 Khái niệm về chất lượng điện năng
Khái niệm về chất lượng điện năng, có nhiều cách hiểu cũng như cách định
nghĩa về chất lượng điện năng đó là tùy thuộc vào người đánh giá. Có ba đối tác
chính là đơn vị cung cấp điện, nhà sản xuất thiết bị điện và khách hàng tiêu thụ
điện. Họ rất quan tâm đến chất lượng điện năng. Các nhà sản xuất thiết bị mong
muốn nâng cao hiệu suất và tuổi thọ thiết bị, đơn vị cung cấp điện luôn phấn đấu
giảm tổn thất công suất và điện năng trên lưới, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện,
giảm thiểu sự phàn nàn của khách hàng về chất lượng dịch vụ trong đó chủ yếu là
chất lượng điện năng được cung cấp, cịn về phía khách hàng là các hộ tiêu thụ điện
thì chất lượng điện năng có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả sử dụng điện, tiện
nghi an toàn và tuổi thọ của thiết bị.
Nên khái niệm chất điện năng được định nghĩa như sau
a. Quan điểm nhìn nhận từ phía nhà cung cấp điện: Định nghĩa chất lượng điện năng
là chất lượng điện áp, tần số và độ tin cậy cung cấp điện đảm bảo theo tiêu chuẩn
quy đinh.
b. Quan điểm nhìn nhận từ nhà chế tạo sản xuất thiết bị thì có định nghĩa chất lượng
điện năng là tập hợp các thông số của điện năng được cung cấp đảm bảo cho thiết bị
hoạt động tốt. Tập hợp các thơng số này có thể rất khác nhau đối với từng chủng
loại thiết bị và từng nhà sản xuất, khách hàng sử dụng điện.
c. Quan điểm nhìn nhận từ các hộ tiêu thụ điện( khách hàng sử dụng điện) định
nghĩa chất lượng điện năng như sau: Chất lượng điện năng là bất cứ vấn đề nào liên

quan đến sai lệch điện áp, dòng điện hoặc tần số mà có thể gây ra sự cố hoặc tác
động nhầm của thiết bị tại hộ tiêu thụ.
1.1.2 Các tiêu chuẩn cho phép đối với chất lượng điện năng
a) Chất lượng điện năng theo độ tin cậy cung cấp điện

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 8 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Độ tin cậy:” Độ tin cậy là khả năng làm việc của thiết bị thực hiện đầy đủ chức
năng của nó, đảm bảo các chỉ tiêu vận hành trong giới hạn cho trước tương ứng với
điều kiện và chế độ sử dụng, chế độ bảo hành kỹ thuật, sửa chữa, tàng chữ và
chuyên chở đã được quy định” và đó cũng là sắc xuất làm việc tốt của một thiết bị
trong một chu kỳ dưới các điều kiện vận hành được thử nghiệm.
Sắc xuất làm việc tin cậy là sắc xuất khơng sảy ra hỏng hóc trong giới hạn
thời gian làm việc đã cho.
Các chỉ tiêu đánh giá độ tin cậy của hệ thống bao gồm:
+ Số lần ngừng điện trung bình cho 1 phụ tải trong 1 năm.
+ Thời gian ngừng điện trung bình cho một phụ tải trong 1 năm.
+ Điện năng mất do ngừng điện.
+ Tổn thất kinh tế do mất điện.
b) Chất lượng điện áp
Chất lượng điện áp bao gồm các chỉ tiêu sau
*Độ lệch điện áp phần trăm là sự sai khác giữa điện áp vận hành và điện áp định
mức của lưới điện

δU=

U-Udđ
*100[%]
Udđ

Trong đó:
U- Điện áp vận hành (V)
Udđ- Điện áp danh định (V).
Sai lệch điện áp sẽ ảnh hưởng đến chế độ làm việc và tuổi thọ của thiết bị, thể hiện
như tăng quá điện áp hoặc giảm điện áp. Sự tăng giảm phải nằm trong phạm vi cho
phép.
Tiêu chuẩn cho phép sai lệch theo liện hệ sau:

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 9 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

δU- ≤ δU ≤ δU+
Trong đó U- và U+: là giới hạn dưới và giới hạn trên của độ lệch điện áp.
Hệ thống điện Việt Nam, độ lệch điện áp cho phép trong khoảng 5% so với điện
áp danh định của lưới điện và được xác định tại vị trí đặt thiết bị đo đếm điện hoặc
tại vị trí khác do hai bên thỏa thuận. Đối với lưới điện chưa ổn định sau sự cố, độ
lệch điện áp cho phép từ +5% đến -10%. Trong lưới điện phân phối, ở chế độ vận
hành bình thường, điện áp vận hành tại điểm đấu nối được phép dao động so với

điện áp danh định( độ lệch điện áp cho phép) như sau:
+ Tại điểm đấu nối với khách hàng sử dụng điện là 5%.
+ Tại điểm đấu nối với nhà máy điện là +10% và -5%.
*. Biến thiên điện áp ngắn hạn: Theo tiêu chuẩn IEC 1159-1995, biến thiên điện áp
ngắn hạn là sự thay đổi trị số điện áp hiệu dụng ở tần số hệ thống điện ( 50Hz hoặc
60Hz) trong khoảng thời gian dưới 1 phút. Theo biên độ thì biến thiên điện áp được
phân loại như sau:
+ Mất điện áp ngắn hạn là biến thiên điện áp ngắn hạn trong đó trị số điện áp hiệu
dụng giảm xuống dưới 10% điện áp danh định.
+ Sự giảm điện áp ngắn hạn hoặc lõm điện áp là biến thiên điện áp ngắn hạn trong
đó trị số điện áp hiệu dụng giảm xuống dưới 90% và trên 10% điện áp danh định
+ Tăng điện áp ngắn hạn hoặc lồi điện áp là biến thiên điện áp ngắn hạn trong đó trị
số điện áp hiệu dụng tăng từ 110% đến 180% giá trị điện áp danh định.
Lõm điện áp là hiện tượng có tần suất lớn nhất
Theo thời gian tồn tại cịn có thể phân loại các biến thiên điện áp ngắn hạn
thành các loại sau:
+ Tức thời nếu thời gian tồn tại từ 0.5 đến 30 chu kỳ.
+ Thoáng qua nếu thời gian tồn tại từ 30 chu kỳ đến 3 giây

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 10 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

+ Tạm thời nếu thời gian tồn tại từ 3 giây đến 1 phút.
Đưa ra chỉ tiêu về biến thiên điện áp ngắn hạn

Bảng tần suất lõm điện áp theo khoảng chia đặc trưng được giám sát tại một vị trí.
Biên độ[%Udd]
80-90
70-80
60-70
50-60
40-50
30-40
20-30
10-20
0-10

0-0,2 giây 0,2-0,4 giây 0,4-0,6 giây 0,6-0,8 giây >0,8 giây
18
2,8
1,2
0,5
2,1
7,7
0,7
0,4
0,2
0,5
3,9
0,6
0,2
0,1
0,2
2,3
0,4

0,1
0,1
0,1
1,4
0,3
0,1
0,1
0
1
0,2
0,1
0
0,1
0,4
0,1
0,1
0
0
1
0,1
0,1
0
0,1
0,1
0,1
0
2,1

Bảng giới hạn độ nhấp nháy điện áp
Điện áp

110kV,220kV,500kV
Trên 1kV đến 35kV
Đến 1kV

Mức nhấp nháy cho phép
Pst95%=0,80
Plt95%=0,60
Pst95%=1,00
Plt95%=0,80
Pst95%=1,00
Plt95%=0,80

Tại điểm đấu nối của lưới điện đến 1kV với lưới điện đến 35kV, độ nhấp nháy
điện áp thời gian ngắn (P st) không được vượt quá 0.9 và độ nhấp nháy điện áp thời
gian dài (Plt ) không được vượt quá 0.7 căn cứ tiêu chuẩn IEC 1000-3-7.
c) Chất lượng tần số - sóng hài bậc cao:
+ Chất lượng tần số là một trong chỉ tiêu quan trọng nhất của hệ thống điện.
Điều khiển tần số là bài tốn có quy mơ hệ thống. Việc duy trì tần số nằm trong
vùng giới hạn cho phép là cân bằng tức thời giữa công suất tác dụng của nguồn phát
và công suất tác dụng phụ tải tại tần số danh định của hệ thống điện.
+ Hài bậc cao trong hệ thống cung cấp điện.

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 11 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Trong trạng thái cơ bản tại tần số 50Hz, ngồi tần số cơ bản 50Hz ra thì hệ
thống có tần số khác 50Hz được gọi chung là sóng hài.
Dạng sóng điện áp do nguồn phát sẽ có dạng hình sin, nhưng khi điện áp
hình sin này được cấp đến phụ tải phi tuyến, dòng điện mà phụ tải phi tuyến này có
dạng sóng khơng sin. Trong trường hợp tổng trở nguồn không phải là giá trị vô
cùng bé mà đạt một giá trị xác định nào đó, dịng điện khơng sin sẽ gây một điện áp
giáng trên tổng trở nguồn này. Điều này dẫn đến hiện tượng méo dạng sóng tín hiệu
điện áp tại cực phụ tải, hay nói cách khác là phát sinh sóng hài. Méo dạng sóng điện
áp nếu đặt lên phụ tải tuyến tính khác sẽ lại sinh ra méo dòng điện tương ứng trên
phụ tải đó.
Sóng hài trong hệ thống điện được định nghĩa là dạng điện áp và dịng điện
hình sin nhưng lại có tần số bằng bội của một số nguyên lần tần số cơ sở( 50Hz),
sóng hài này sẽ làm méo dạng sóng điện áp nguồn và dịng điện tải.
Chỉ tiêu đánh giá méo dạng sóng điện áp là chỉ số méo dạng sóng tổng hợp
THD, chỉ tiêu này được biểu thị tỷ số giữa giá trị hiệu dụng của các thành phần hài
bậc cao so với thành phần sóng điện áp cơ bản
∑



=

(1.1)

Trong đó:
Un: Giá trị hiệu dụng của sóng hài bậc n và N là bậc cao nhất của sóng hài.
U1: Giá trị hiệu dụng của điện áp bậc cơ bản ( 50Hz).
Bảng 1. 1 Tiêu chuẩn quy định Việt Nam (QCVN:2015)về giới hạn méo điện áp
Cấp điện áp

Cao áp(110kV;220kV,500kV)
Trung và hạ áp ( dưới 35kV)

Tổng độ méo sóng hài
(%)
3,0
6,5

Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Độ méo riêng lẻ
(%)
1,5
3,0

Trang 12 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Bảng 1. 2 Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 quy định giới hạn méo điện áp
Cấp điện áp
≤69kV
69kV đến 161kV
≥161kV

Tổng độ méo sóng hài (%)
5,0

2,5
1,5

Độ méo riêng lẻ (%)
3,0
1,5
1,0

1.2 TỔNG QUAN VỀ SÓNG HÀI, NGUỒN GỐC SINH SÓNG HÀI VÀ CÁC
YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI
Phần này định nghĩa về sóng hài là gì, sóng hài sinh ra từ đâu và các yếu tổ ảnh
hưởng của nó.
1.2.1 Giới thiệu chung
Hệ thống điện ngày hôm nay được kết nối đến nhiều phụ tải phi tuyến. Đó là
gồm bộ biến đổi cơng suất, thiết bị phóng hồ quang điện, và thiết bị điều khiển điện
tử bởi thiết bị bán dẫn, thiết bị có từ tính bị bão hịa, và máy điện quay. Các đặc tính
của các phụ tải phi tuyến này thay đổi đặc tính tự nhiên hình sin dịng điện cơng
suất xoay chiều, kết quả dẫn đến dịng sóng hài trong hệ thống điện xoay chiều.
Nếu nghiên cứu các sóng hài được bỏ qua, nó có thể cộng hưởng trong một vài
sóng hài phát ra giữa các tụ điện cải thiện hệ số công suất và độ tự cảm nguồn có
thể đưa đến các dịng điện dao động lớn hơn và điện áp các bậc sóng hài cao. Các
dịng điện và điện áp sóng hài bậc cao này có thể gây ra tổn thất hệ thống điện tăng,
hư hỏng cách điện, nổ cầu chì tụ điện, lỗi trong đồng hồ đo đếm và rơ le bảo vệ và
làm nhiễu đến các khách hàng khác.
Sóng hài là thành phần của sóng chu kỳ có tần số là cấp số nhân theo số nguyên
của tần số cơ bản 50Hz. Các dạng sóng được thể hiện hình 1.1, Tổng méo sóng hài
là sự tập hợp của tất cả các dòng điện tần số sóng hài và tần số cơ bản.

Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 13 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Hình 1. 1 Ảnh hưởng của sóng hài trên dạng sóng dịng điện và điện áp chế độ bình
thường
Dịng điện từ các phần tử sinh ra sóng hài giả định được biết. Do đó phần tử phi
tuyến có thể được biểu diễn như là nguồn dịng điện sóng hài mà biên độ và góc pha
của nó tại mỗi tần số là cố định theo tính chất của thiết bị. Với thơng tin dịng điện
đã biết, thì ma trận bơm dịng điện cho mỗi tần số sóng hài( ma trận In) dễ dàng
được xây dựng.
Phần tử mạch tuyến tính được biểu diễn như là tổng dẫn tuyến tính Yn phụ
thuộc tần số và do đó ma trận tổng dẫn có thể được thiết lập cho mỗi tần số sóng
hài.
Phương trình của ma trận tổng dẫn là:
[In] = [Yn]´[Vn]

(1.2)

Ẩn số [Vn] được giải theo phương pháp kỹ thuật khử Gauss hoặc ma trận
nghịch đảo, nhưng theo phương pháp nghịch đảo ma trận sẽ dẫn đến sai số tích lũy.
Do đó trong luận văn này được dùng phương pháp khử Gauss để tính tốn và được
lập trình trên phần mềm Matlab.
Sóng hài được sinh ra bởi các thiết bị điện tử hiện đại. Chúng xuất hiện thường
xuyên khi có số lượng lớn của máy tính cá nhân( phụ tải điện 1 pha),bộ lưu điện
(UPS), biến tần (xoay chiều AC và một chiều DC) hoặc bất kể thiết bị điện tử nào

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 14 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

mà sử dụng các bộ chuyển nguồn bán dẫn để chuyển đổi từ dòng điện xoay chiều
AC đến dòng điện một chiều DC.
Các phụ tải phi tuyến tạo ra các sóng hài bởi sự đưa ra dịng điện với các sung
ngắn gián đoạn hơn so với đường hình sin tuyến tính phẳng ( Xem hình vẽ 1.2)

Hình 1. 2 Dạng sóng khác nhau giữa phụ tải phi tuyến và tuyến tính
Các giới hạn của đường tuyến tính và phi tuyến xác định mối liên hệ của dòng điện
với điện áp. Mối liên hệ tuyến tính tồn tại giữa dịng điện và điên áp, loại điển hình
của phụ tải qua đường tuyến tính. Phụ tải phi tuyến có mối liên hệ dịng điện khơng
liên tục đó là khơng tương ứng với dạng sóng của điện áp.
Đặc tính của tồn bộ phụ tải điện phục vụ các tiện ích đã phát triển mạnh mẽ
qua nhiều thập kỷ gần đây và đang thay đổi một cách nhanh chóng với việc áp dụng
công nghệ mới. Với sự tăng sử dụng các thiết bị điều chỉnh tần số, ba lát điện tử,
chế độ chuyển đổi các nguồn điện và các thiết bị điện tử khác, phụ tải tiện ích đang
trở thành phụ tải phi tuyến và hoạt động nhiều hơn. Theo kết quả thì mức độ méo do
sóng hài trong hệ thống điện đang tăng lên. Các sóng hài bậc 7 và 5 là đặc trưng của
phụ tải điện tử và các phương pháp hiệu quả được phát triển để giảm các bậc sóng
hài ví dụ như các bộ biến đổi cơng suất nhiều sung, nguyên lý dịch chuyển pha của
máy biến áp, bộ lọc tích cực và thụ động.... Với nhiều phụ tải điện tử được kết nối
pha – trung tính, các tiện ích phân phối được tìm ra rằng trong nhiều trường hợp
sóng hài có ảnh hưởng lớn là sóng hài bậc 3, loại này gây ra các dòng điện trung

tính cao và ngồi ra các điện áp trung tính-đất tăng đáng kể trong méo điện áp. Méo

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 15 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

sóng hài dịng điện có thể ảnh hưởng nghiêm trọng trên các hệ thống phân phối điện
vì máy biến áp cần cung cấp các dòng điện cơ bản đến các phụ tải phi tuyến sẽ
không thể cung cấp dòng điện cở bản định mức( các máy biến áp bị giới hạn bởi
dòng điện RMS) kết quả dẫn đến là khả năng cấp điện hệ thống bị giảm đi. Méo
sóng hài điện áp, loại có thể được tạo ra bởi méo sóng hài dịng điện có thể ảnh
hưởng xấu trên phụ tải trong nhà máy. Ví dụ, trong hệ thống điện 3 pha, sóng hài
bậc 5 có thể gây ra mô men âm tác động đến động cơ điện cảm ứng, loại mô men
âm này cố gắng điều khiển động cơ có hướng ngược với hướng hoạt động bình
thường của động cơ. Điều này gây cho động cơ tiêu tốn dòng điện nhiều hơn, dẫn
đến tác động thiết bị bảo vệ cắt điện hoặc lỗi động cơ do quá nhiệt.
Công cụ phổ biến được sử dụng để phân tích phổ trong miền tần số là phép
phân tích chuỗi Fourier và phép biến đổi ngược chuỗi Fourier
1.2.2 Định nghĩa về sóng hài:
Sóng hài là điện áp và dịng điện hình sin với tần số là cấp số nhân của tần số
cơ bản( 50 Hz tại Việt Nam). Giá trị của phép nhân tương ứng với thứ tự sóng hài.
Trong hệ thống 3 pha, sóng hài có thể là thứ tự thuận, nghịch hoặc thứ tự không,
phụ thuộc vào dịch chuyến pha giữa 3 pha. Sóng hài của thứ tự 4,7,10,13… ln là
thứ tự thuận vì chúng theo thứ tự của bậc cơ bản, đó là hê thống cân bằng dòng điện
pha B trễ pha với dòng điện pha A bới 120 độ điện và dòng điện pha C sớm pha hơn

pha A là 120 độ điện. Dịng sóng hài của thứ tự 2,5,8,11 … thì ln ln theo thứ tự
nghịch vì bậc thứ tự là đối ngược của thứ tự sóng hài cơ bản, đó là hệ thống cân
bằng dòng điện pha B sớm pha hơn với dòng điện pha A và dòng điện pha C trậm
pha hơn dòng điện pha A là 120 độ điện. Sóng hài bậc 3,6,9,12… ln là thứ tự
khơng, đó là dịch chuyến pha giữa pha A, pha B, pha C là zero. Chú ý rằng trong hệ
thống khơng cân bằng mỗi sóng hài có thành phần thứ tự thuận, nghịch và thứ tự
khơng.
Méo sóng hài trong hệ thống cung cấp điện chủ yếu bắt nguồn từ phụ tải, trong
đó dịng điện khơng liên quan một cách tuyến tính với điện áp. Sóng hài với bội

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 16 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

nhân bậc lẻ của tần số cơ bản luôn được xem xét tới vấn đề đặc biệt từ khi nhiều
nguồn bơm dịng điện với tần số sóng hài bậc lẻ. Nếu có cộng hưởng hệ thống được
hình thành bởi trở kháng hệ thống mà trùng với dòng điện phụ tải sóng hài, dịng
điện sóng hài có thể được khuếch đại kết quả trong điện áp cao hơn và mức độ méo
dịng điện. Cộng hưởng sóng hài bậc 3 sẽ có thể là cộng hưởng tồi tệ nhất. Cuộn
dây máy biến áp đấu tam giác ngăn chặn được các dịng điện sóng hài thứ tự
khơng. Tuy nhiên cuộn dây đấu tam giác trong máy biến áp là không phổ biến trong
hệ thống phân phối điện và thay vào đó là loại đấu nối Wye, loại này khơng ngăn
chặn được sóng hài thứ tự khơng, nhưng mạch đấu sao nối đất lại chiếm ưu thế. Chú
ý rằng bộ chuyển đổi hoặc đi ốt 3 pha sẽ sinh ra sóng hài bậc 3 khi mất cân bằng
điện áp cơ bản ( thứ tự nghịch). Sóng hài bậc 3 được sinh ra trong trường hợp này

không phải là thứ tự không. Trong thực tế, nó khơng thể cho cầu graetz( hoặc phần
lớn là cầu 3 pha IGBT) để sản sinh ra thứ tự khơng bởi vì khơng nối trung tính.
Cộng hưởng sóng hài bậc 5 có thể là bị kích động một cách dễ dàng bởi các bộ
chỉnh lưu 6 sung và các phụ tải điện tử công suất khác trong khi cộng hưởng sóng
hài bậc 7 được sinh ra một cách thơng thường bởi các phụ tải phi tuyến ví dụ như
các máy biến áp bị từ hóa. Cộng hưởng sóng hài bậc 7 khơng là vấn đề đăc trưng
như cộng hưởng sóng hài bậc 5 bởi vì biên độ của dịng điện sóng hài bậc 7 từ các
nguồn phi tuyến ln nhỏ hơn biên độ từ các nguồn sóng hài bậc 5 và làm giảm hệ
thống. Đó là giảm biên độ của sóng hài bởi tổng trở trong hệ thống ln ln lớn
hơn.
Sóng hài khác ngồi sóng cơ bản, loại này không mong muốn trong hệ thống
điện và gây ra các dịng điện và điện áp bị méo. Ví dụ hình 1-3 chỉ ra dạng sóng
điện áp mà được ghi lại tại bộ tụ điện trong nhà máy, loại kích thích bởi cộng hưởng
mạch. Trong trường hợp này, thiết bị điều chỉnh tốc độ sẽ ngắt trong điều kiện quá
áp và dẫn đến lỗi bộ tụ.

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 17 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Hình 1. 3 Suy giảm dạng sóng điện áp với ảnh hưởng sóng hài

Bảng tổng hợp thứ tự chiều quay tương ứng bậc sóng hài ( bậc 1- tần số cơ bản)
+ Bậc 1 Bậc 4 Bậc 7
Bậc 10

Bậc 13 Bậc 29
Cùng chiều bậc 1
0 Bậc 3 Bậc 6 Bậc 9
Bậc 12
Bậc 15 Bậc 21
Không quay
- Bậc 2 Bậc 5 Bậc 8 Bậc 11,14 Bậc 17 Bậc 23
Ngược chiều bậc 1
Ta có bảng quy luật chiều của sóng hài ( + cùng chiều; - ngược chiều;0 – không
quay)
Tên
Bậc 1 Bậc 2 Bậc 3 Bậc 4 Bậc 5 Bậc 6 Bậc 7 Bậc 8 Bậc 9
Tần số ,Hz
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Thứ tự
+
0
+
0
+
0

Chúng ta tìm ra tài liệu mà ảnh hưởng trực tiếp của việc méo sóng hài dịng
điện trên phụ tải trong nhà máy là nhỏ hoặc bỏ qua từ khi dịng điện méo là phụ
thuộc vào đường dẫn và khơng chảy vảo bên trong phụ tải. Phụ tải phi tuyến có thể

Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 18 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

các ổ cho các sóng hài sinh ra ở trong, và điều này có thể có kết quả trong méo chữ
thập trong việc sản sinh sóng hài tăng lên bởi phụ tải bị tác động trong tần số khác(
ln ln có 2 bậc trên và dưới). Mặt khác, méo sóng hài dịng điện có thể có tác
động nghiêm trọng trên hệ thống phân phối bởi vì máy biến áp mà cần để cung cấp
các dòng điện cơ bản đến phụ tải phi tuyến sẽ không thể cung cấp dòng điện cơ bản
định mức( các máy biến áp bị giới hạn dòng điện RMS) dẫn đến kết quả là giảm khả
năng hệ thống. Ngồi ra, các dịng điện sóng hài có thể tăng các tổn thất nhiệt hiệu
ứng jun (I2R) một cách đáng kể do hiệu ứng bề mặt, loại có kết quả trong điện trở
tăng khi tần số cao hơn. Méo sóng hài điện áp có thể tăng bởi méo sóng hài dịng
điện, có thể tác động xấu trên phụ tải nhà máy. Ví dụ, hệ thống điện 3 pha, sóng hài
bậc 5 có thể gây ra mô men âm cho động cơ điện cảm ứng để cố gắng điều khiển
chiều quay động cơ quay ngược chiều với chiều hoạt động bình thường. Điều này
gây cho động cơ tiêu thụ dòng điện nhiều hơn, dòng điện này sẽ tác động ngắt thiết
bị bảo vệ động cơ hoặc làm lỗi động cơ do quá nhiệt.
Phương pháp phân tích sóng hài:
Sử dụng chuỗi Fourier để biểu diễn dạng sóng hài.
()=

+

[

(

)+

(

)] (1.3)

Trong công thức giá trị hiệu dụng của chuỗi ở tần số nw0 là

+

nên

công thức sẽ thành
( )=∑

[

(

)+

(

)] =

+

cos(nω0 t+φn )

(*)

Trong đó:
a0: Giá trị sóng điều hịa
an, bn: Giá trị sóng hài
n: Bậc sóng hài
-b

fn=tan -1( n): Góc sóng hài bậc n
an

Học viên: Hoàng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 19 of 100


Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

Có thể biểu diễn dạng sóng
i(t)h =Chcos( hω0 t+φh )

(**)

Trong đó:
h: Bậc sóng hài
Ch: giá trị danh định của sóng hài bậc h
fn: Giá trị góc của sóng hài bậc h.

Cơng thức tổng qt phân tích của chuỗi fourier:
( )=

(

(ℎ

( )=

(

+

Trong đó Ch=

)+

( ℎ

))

(1.4)

)

+

 Từ dữ liệu , sử dụng nghịch đảo fourier cho N mẫu với bậc sóng hài bậc h:
Ta có

( [ℎ])

=

.

.

= ∑

[ℎ]

(1.5)

Trong đó :
h:Bậc sóng hài
n: số điểm lấy mẫu ( n=0 tại điểm đầu tiên)
N: Tổng số điểm ( trong 1 chu ký).
Đo méo dạng sóng hài:
( )=

¥

(ℎ

+

)=√2Ihrmscos( hω0 t+φh )

( )=

¥

(ℎ

+

)=√2

(ℎ

+

(1.6)
)

(1.7)

Giá trị hiệu dụng căn bậc hai của tổng các bình phương dịng điện và điện áp là

Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

Trang 20 of 100

Luận văn Thạc sỹ chuyên nghành Hệ thống điện

Irms= ∑

GVHD: TS. Bạch Quốc Khánh -ĐHBKHN

; Vrms= ∑

(1.8)

Tổng méo sóng hài:
THDv=

2
∑N
h=2 Vrms

; THDI=

V1rms

2
∑N
h=2 I rms

I1rms

(1.9)

Trong đó V1mrs và I1rms: Điện áp và dòng điện tại tần số cơ bản 50Hz
IHDvh =

|Vhrms |
|V1rms |

; IHDIh =

|I hrms |

(1.10)

|I 1rms |

P=

(

)

(q ℎ − fℎ)

(1.11)

Q=

(

)

(qℎ − fℎ)

(1.12)

∗ 1+

(1.13)

1+

S = Vhrms Ihrms =
S2 = P2 + Q2 + D2.

(1.14)

Trong đó
S: Cơng suất biểu kiến
P,Q: Cơng suất tác dụng và phản kháng
D: là công suất méo
1.2.3 Số lượng méo sóng hài.
Việc đo mức độ của nhiễm sóng hài của dạng sóng bởi sóng hài đơn là mức độ
méo sóng hài riêng lẻ (IDH), được xác định tỷ số của biên độ sóng hài thu được với
biên độ sóng cơ bản và được nhân với 100%. Việc đo mức độ nhiễm sóng hài của
dạng sóng bởi tất cả các sóng hài là tổng mức độ méo sóng hài THD). THD là tỷ số
của RMS của thành phần sóng hài riêng lẻ của tín hiệu với sóng hài cơ bản sau đó
nhân với 100%.
∑

=

∗ 100%

Học viên: Hồng Trần Thành – lớp 16AKTĐ: 2016-2018

(1.15)

Trang 21 of 100