Sóng hài là gì ?

Sóng hài là một loại sóng nhiễu không mong muốn và tác động xấu đến hệ thống điện. Các dạng sóng điện áp sin được tạo ra tại các nhà máy điện, trạm điện lớn thường thì rất tốt. Nhưng càng di chuyển về phía phụ tải, đặc biệt là các phụ tải phi tuyến thì các dạng sóng càng bị méo, khi đó dạng sóng không còn là sóng sin mà chuyển thànhsóng hài. Sóng hài có thể coi như là tổng của các dạng sóng sin mà tần số của nó là bội số nguyên của tần số cơ bản.

Nếu bạn nhìn lại quá khứ, bạn phải nhận thấy rằng hệ thống điện sạch và đơn giản hơn nhiều. Hầu hết các tải chủ yếu là tuyến tính trong tự nhiên. Tải tuyến tính sinh ra sóng hình sin cho dòng điện ở tần số cơ bản 50 hoặc 60 chu kỳ (Hz) của nó. Việc chuyển tải như vậy diễn ra suôn sẻ, chưa có sóng hài chưa lan rộng.

Méo sóng hài

Sóng hài đã thay đổi rất nhiều trong mười lăm năm qua. Ngày nay, méo sóng hài là hiện tượng thường xuyên xảy ra trong hệ thống điện. Để có thể hiểu rõ hơn về vấn đề méo hài trong hoạt động của các thiết bị điện khác nhau, chúng tôi sẽ cố gắng giải thích các vấn đề thực tế và trình bày ngắn gọn các giải pháp. Điều quan trọng là phải hiểu rằng cần kiểm tra và đo đạc sóng hài để có được đánh giá chi tiết về tình huống của khách hàng là điều cần thiết để lập kế hoạch và lên giải pháp khắc phục nhằm giảm sóng hài

Hình minh họa cho méo dạng điện áp 

Các tải tuyến tính trong thực tế có rất ít và nó sẽ không có dòng điện chạy trong dây trung tính khi tải tuyến tính và cân bằng.

Sự ra đời của tải điện tử phi tuyến, trong đó chủ yếu là các bộ băm xung để chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, đã thay đổi cách truyền thống lấy điện từ sóng hình sin AC thông thường. Trong quá trình chuyển đổi AC sang DC, các thiết bị điện tử công suất được bật trong một phần của mỗi 1/2 chu kỳ khiến điện áp và dòng điện được tạo thành theo xung để có được đầu ra DC cần thiết.

Chính hiện tượng băm xung này tạo nên độ lệch của điện áp và dòng điện so với sóng hình sin bình thường dẫn đến sóng hài.

Mức độ biến dạng điện áp phụ thuộc vào:

1. Trở kháng hệ thống

2. Lượng dòng điện bị biến dạng

Các thiết bị tạo ra sóng hài bao gồm bộ chỉnh lưu, bộ băm xung và nguồn điện chuyển mạch, tất cả đều là phi tuyến. Hơn nữa, sự phổ biến của các thiết bị điện tử như máy tính, hệ thống UPS, biến tần, bộ điều khiển logic khả trình (PLC) và những thứ tương tự. Những tải phi tuyến đã trở thành một phần quan trọng của nhiều hệ thống và phổ biến tại nhiều nhà máy

Các loại tải tạo ra sóng hài khác bao gồm các thiết bị phóng điện hồ quang (chẳng hạn như lò hồ quang, máy hàn và đèn huỳnh quang).

Phân loại các loại sóng hài

Sóng hài đa số là loại sóng hài bậc lẻ: 3,5,7,9,11. .., Một số tải đặc biệt có thể có sóng hài bậc 2, 4 (các tải lò nung cao tần, máy chỉnh lưu cao tần)

Trong các sóng hài bậc lẻ lại được chia thành 2 loại chính:

Sóng hài bậc ba và bội số bậc 3 là sóng hài bậc 3, 9, 15,… Hơn nữa, sóng hài bậc bội số của 3 gây hại nhiều nhất cho hệ thống điện vì các sóng hài này trên pha A, pha B và pha C nối tiếp nhau. Có nghĩa là, sóng hài bội số của 3 có trên ba pha cộng lại với nhau ở trạng thái trung tính, thay vì triệt tiêu lẫn nhau. Các sóng hài lẻ không phải bội số ba được phân loại là “dãy dương” hoặc “dãy âm” và là bậc 1, 5, 7, 11, 13, v.v.

Những quy định về sóng hài

Tại Điều 7 thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015 của Bộ Công Thương đã quy định: Tổng độ biến dạng sóng hài điện áp tại mọi điểm đấu nối trung và hạ áp không được vượt quá giới hạn như sau:

• Tổng biến dạng sóng hài: ≤ 12%

• Biến dạng riêng lẻ: ≤ 8,0%

Tại điều 32 của Thông tư 39 cũng có những quy định về sóng hài đối với các thiết bị sử dụng điện năng mà khách hàng sử dụng:

• Cấp điện áp trung áp và hạ áp có công suất nhỏ hơn 50 kW: Giá trị dòng điện của sóng hài bậc cao không được vượt quá 20% dòng điện phụ tải;

• Tổng độ biến dạng của sóng hài dòng điện được đo đếm theo tiêu chuẩn IEC1000-4-7,sẽ kéo dài ít nhất 24 giờ với tổng chu kỳ là 10 phút 01 lần. Thời gian  chậm nhất là  6 tháng kể từ thời điểm phát hiện thiết bị của khách hàng không đạt được những giá trị đã quy định, thì khách hàng phải áp dụng các biện pháp khắc phục để đạt được giá trị tổng độ biến dạng sóng hài dòng điện trong giới hạn cho phép.