BỘ LỌC SÓNG HÀI TÍCH CỰC Bộ lọc sóng hài tích cực được sản xuất để khử sóng hài trong hệ thống điện, bộ lọc được sử dụng rộng rãi ở các nước tiên tiến, và tại Việt Nam đây là dòng sản phẩm mới để đáp ứng tiêu chuẩn ngày càng cao của ngành điện. 1. Mở đầu Sóng hài được phát hiện từ năm 1890. Nguồn điện phát ra từ các nhà máy do cuộc dây stator của máy phát là dạng hình sin chuẩn theo hàm u(t)=Usin(Ωt+β), trong quá trình truyền tải từ nhà máy về nơi sử dụng thì dạng sóng không còn là hình sine nữa mà bị méo dạng (sóng hài), do quá trình vật lý xảy ra của các phụ tải phi tuyến trên lưới. Khi phân tích đồ thị méo dạng này theo phương trình toán học chuỗi Fourier – Chu kỳ T, thì ta có: u(t)= Uo + ∑_(n=1)^∞▒〖Unsin(nΩt+αn)〗 Với : Uo là giá trị DC của hàm sóng hài f(t) Un là giá trị đỉnh của thành phần hài bậc n và αn là giá trị góc pha tương ứng với bậc hài n Qua đó, sóng hài có thể coi như là tổng của thành phần cố định DC và dãy sóng sine mà tần số của nó là bội số nguyên của tần số cơ bản, với n>=2 là các bội nguyên tần số cơ bản tương ứng với bậc sóng hài 2,3,4…… ***n=1 là bậc ở tần số cơ bản (với hệ thống điện Việt Nam, Châu Âu tần số cơ bản là f=50Hz; Bắc Mỹ, miền Tây Nhật là f=60Hz) *** Phân tích phổ của dạng sóng hài ta có: Thông số quan trọng trong nghiên cứu thiết kế bộ lọc sóng hài tích cực là: + THD (%) (Total Harmonic Distorsion): tổng độ méo dạng dạng sóng hài + TDD (%) (Total Demand Distorsion): tổng độ méo dạng dòng điện phụ tải. 2. Các nguồn gây ra sóng hài Bộ lọc sóng hài tích cực lọc được nguồn sóng hài gây ra từ phụ tải cũng như từ nguồn cung cấp. Có rất nhiều nguyên nhân tạo ra nguồn sóng hài trong hệ thống điện công nghiệp, chúng đều có một đặc điểm chung là quan hệ phi tuyến giữa dòng điện và điện áp hoạt động. Tải phi tuyến có dòng không liên tục và không tương ứng với dạng sóng điện áp giáng lên nó. Tất cả các thiết bị biến đổi dạng sóng sin của điện áp hay dòng điện đều là nguồn gây ra hài. Bộ lọc sóng hài tích cực đáp ứng tốt với các nguồn sóng hài: 1. Nguồn phi tuyến, chủ yếu từ các thiết bị điện tử công suất: + Diode (Chỉnh lưu dạng đơn giản), transistor + SCR hay thyristor được sử dụng rộng rãi trong nhiều các ứng dụng điều khiển hay điều tiết. + Điều khiển đầu ra chỉnh lưu, UPS, STARCOM, + Bộ biến đổi tần số, điều tốc DC-AC. + Lò luyện hồ quang, máy hàn hồ quang… 2. Nguồn phi tuyến từ các thiết bị truyền tải trên lưới điện 500kV, 220kV, 110kV: Đóng cắt thiết bị tự cảm (máy biến áp quá tải hoạt động ở vùng bão hòa từ, máy biến điện áp, biến dòng, máy phát điện, bộ điều tốc turbine…). Từ các động cơ xoay chiều trên lưới, nguồn từ máy biến áp phân phối sử dụng sơ đồ đấu dây ∆⁄Y thì khi cấp nguồn cho động cơ 1 pha hay 3 pha thì sóng hài bậc 3 gây ra THD khoảng 10% đến 30%. Bộ lọc sóng hài tích cực phải đảm bảo triệt tiêu các thành phần hài nhằm giảm các hiệu ứng: + Nhiễu trong thông tin liên lạc trong hệ thống viễn thông do sóng hài bậc cao gây bức xạ điện từ. + Sóng hài gây làm cho thiết bị đo hoạt động chính xác, gây đo đếm sai thiết bị đo đếm điện năng kWh. + Sóng hài chạy quẩn trong hệ thống gây ra tổn hao đồng và làm nóng các thiết bị như máy biến áp hoặc máy phát điện. + Sóng hài gây quá nhiệt, gây tiếng ồn, gây mất ổn định momen xoắn trên rotor do thành phần thứ tự nghịch dẫn tới sự cộng hưởng cơ khí và gây rung trong động cơ điện. + Máy phát điện còn có thêm các vấn đề từ sóng hài gây ra dạng sóng dòng thứ tự không lớn. Nó có thể ngăn cản hoặc làm cho việc vận hành thiếu ổn định. + Máy cắt, áp tô mát, khỡi động từ có thể tác động nhầm mà không rõ nguyên nhân. + Gây nổ cầu chì, tụ điện trên lưới do quá trình cộng hưởng mạch LC ở một số bậc hài làm quá dòng trên cầu chì gây chảy và quá áp trên tụ gây hỏng điện môi. + Gây quá dòng điện trên dây trung tính, tương ứng với sự tăng cao của dòng thứ tự không, phát nóng gây hỏng cách điện, dẫn đến cháy nổ. 3. Tiêu chuẩn về sóng hài + Tiêu chuẩn Quốc tế về sóng hài: đáp ứng tiêu chuẩn IEEE 519, THDi thấp hơn 5%, THDu thấp hơn 5%, giá trị TDDi phụ thuộc vào hệ số dòng sự cố và dòng tải mà có giá trị phù hợp nhưng luôn nhỏ hơn 20%. + Tiêu chuẩn Việt Nam THDi thấp hơn 12%, THDu thấp hơn 6% theo thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015. 4. Phương pháp giảm sóng hài https://farm6.staticflickr.com/5598/30236413362_a7b33653af_b.jpg Sơ đồ nguyên lý tải 3 pha – 4 dây Biện pháp hạn chế sóng hài được thực hiện dựa trên 2 nguyên tắc: + Hạn chế sóng hài từ nguồn sinh ra nó, ví dụ tại máy biến áp, sử dụng cuộn dây thứ cấp nối tam giác, sử dụng cầu chỉnh lưu 12 xung để triệt tiêu. + Hạn chế sóng hài bằng cách sử dụng các thiết bị lọc sóng hài, gồm thiết bị lọc sóng hài thụ động (passive harmonic filter) và thiết bị lọc sóng hài chủ động (active harmonic filter). 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 đến 15% và kinh phí vận hành đến 10%. Vì thế, cần lựa chọn những giải pháp ít tốn kém lại mang hiệu quả cao trong việc kiểm soát sóng hài. Một số giải pháp về thiết bị như sau: + Dùng cuộn kháng AC (line choke) hay cuộn kháng DC (DC choke) cho biến tần; + Sử dụng loại biến tần có sóng hài thấp (low harmonice drive). + Giải pháp chỉnh lưu 12 xung (pulse); + Bộ lọc sóng hài thụ động (passive harmonic filter); + Bộ lọc sóng hài tích cực (active harmonic filter); Phạm vi bài viết về Bộ lọc sóng hài thụ động (Passive Harmonic Filter) chúng tôi sẽ đề cập trong bài viết khác, trong phần tiếp theo, chúng ta tìm hiểu sâu về Bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter). 5. Bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter) 6. Ứng dụng bộ lọc sóng hài tích cực trong dự án 6.1 Ứng dụng Bộ lọc sóng hài tích cực AHF được ứng dụng trong các ngành công nghiệp: + Nhà máy thép luyện thép, nhà máy cán thép. + Nhà máy sản xuất cement. + Nhà máy sản xuất oto. + Khách sạn, khu nghỉ mát Resort + Đường sắt chạy điện + Tuyến tàu điện Metro + Hệ thống cáp treo + Khu thương mại, building + Khu công nghệ cao sản xuất thiết bị điện tử. + Nhà máy sản xuất giấy và bột giấy + Hệ thống làm lạnh Chiller. + Xưởng in ấn + Nhà máy dệt may. + Các phòng thí nghiệm điện, xưởng bảo dưỡng + Và tất cả các nhà máy sản xuất công nghiệp loại khác 6.2 Ưu điểm vượt trội bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter) + Lọc đến bậc sóng hài 50 và giảm đến 97% sóng hài sinh ra. + Đáp ứng tức thời với sự thay đổi hệ thống. + Điện áp từ 380V đến 1140V. + Có khả năng dễ dàng mở rộng trong tương lai vì thiết kế theo dạng module (50A, 100A, 150A, 200A, 500A, 1000A), tương đương với công suất lắp đặt máy biến áp của trạm khách hàng đến 3000kVA. + Giao diện đơn giản dễ sử dụng với màn hình cảm ứng. + Đặc tính của thiết bị lọc không ảnh hưởng bởi nguồn và không công hưởng với hệ thống nên hoạt động an toàn. + Thi công đấu nối với nguồn dễ dàng. + Xuất xứ Châu Âu, Ấn Độ, chất lượng và giá thành hợp lý. + Phù hợp tiêu chuẩn G5/4 hoặc IEEE-519, TCVN. 7. Địa chỉ liên hệ bộ lọc sóng hài tích cực Trụ sở chính tại Sài Gòn: Công ty Cổ phần Tư vấn và Thiết bị Điện Tân Trung Nam Số 2/19 Thăng Long – Phường 4 - Quận Tân Bình - TP.HCM (Ngay vòng xoay Lăng Cha Cả) Tel : 08-62-92-43-16 ; Fax: 08-62-92-43-38 HP : 0903-11-11-17 (VũTrungNam) Email : [email protected] VPĐD tại Đà Nẵng: Số: 84 Bùi Lâm-P. Nại Hiên Đông – Q. Sơn Trà - Tp.Đà Nẵng (Cách chân cầu Sông Hàn 1.5km về phía núi Sơn Trà) Tel : 0903-111-117 (VũTrungNam) Email : [email protected] Keywords: Bo loc song hai tich cuc
