Các chỉ số chủ yếu của méo dạng sóng hài và nguyên lý do

  • Một số các chỉ số được sử dụng để xác định lượng và đánh giá sự méo dạng hài ở dạng sóng của dòng điện và điện áp có tên như sau: 
    • Hệ số công suất 
    • Hệ số đỉnh 
    • Năng lượng méo dạng 
    • Phổ của hài 
    • Các giá trị méo dạng hài
  • Các biểu hiện này không thể thiếu được khi xác định tác động hiệu chỉnh cần thiết.

Hệ số công suất

Định nghĩa

  • Hệ số công suất PF là tỉ số giữa công suất tác dụng P và công suất biểu kiến S: PF = P/S
  • Đối với các chuyên viên điện, họ thường nhầm lẫn hệ số này với: cos Φ = P1/S1
  • Ở đây
    • P1 = công suất tác dụng của hai cơ bản
    • S1 = công suất biểu kiến của bài cơ bản
    • Giá trị cos Φ chỉ liên quan đến tần số hài cơ bản và do đó khác với hệ số công suất PF khi xuất hiện hài trong lưới điện.

Diễn giải hệ số công suất

  • Biểu hiện ban đầu báo hiệu rằng có một lượng lớn các hài là hệ số công suất đã được đo PF sẽ khác (thấp hơn) giá trị Cos Φ được đo.

Hệ số đỉnh

Định nghĩa

  • Hệ số đỉnh là tỉ số giữa giá trị của dòng đỉnh hay điện áp đỉnh (Im hay Um) và giá trị hiệu dụng của nó. 
    • Đối với 1 tín hiệu hình sin, hệ số đỉnh do đó tương đương với √2 
    • Đối với 1 tín hiệu không sin, hệ số định có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn √2
  • Trong trường hợp sau, các tín hiệu hệ số dinh khác giá trị đỉnh đối với giá trị hiệu dụng.

Diễn giải hệ số đỉnh

  • Hệ số đỉnh đặc trưng đối với dòng điện được kéo bởi các tải phi tuyến thì cao hơn nhiều so với √2 , Thông thường nó nằm giữa 1,5 và 2 và thậm chí có thể tiến tới 5 trong các trường hợp tới hạn. Các tín hiệu có hệ số đỉnh cao với mức quả dòng tạm thời cao, khi bị phát hiện bởi các thiết bị bảo vệ, có thể gây ra các tác động không mong muốn.

Các giá trị công suất và sóng hài

Công suất tác dụng

  • Công suất tác dụng P của tín hiệu bao gồm các sóng hài là tổng của các công suất tác dụng thu được từ các dòng điện và điện áp với các bậc giống nhau.

Công suất phản kháng

  • Công suất phản kháng được định nghĩa đặc biệt, liên quan đến hài cơ bản, cụ thể là: Q = U1 x l1 x sin Φ1

Công suất méo dạng

  • Khi hài xuất hiện, công suất méo dạng D được định nghĩa như sau: D = (S2 – P2 – Q2)1/2 với s là công suất biểu kiến

Phổ của sóng hài và sự méo dạng sóng hài

  • Nguyên lý
    • Mỗi loại thiết bị sinh ra hài sẽ cố các dạng sống hài lòng đặc biệt (biên độ và độ lệch pha)
    • Các giá trị này, nên chú ý về biên độ của mỗi bậc hài, sẽ cần thiết cho việc phân tích
  • Độ méo dạng bài riêng (hoặc sự méo dạng hài của hài bậc h)
    • Sự méo dạng bài riêng được định nghĩa như là phần trăm của các hài bậc h đôi với hài cơ bản
      • Uh (%) = 100 x (Uh/U1) hoặc
      • ih (%) = 100 x (lh/l1)
  • Phổ của hài
    • Bằng cách biểu diễn biên độ của mỗi bậc hài đối với tần số của nó, có thể thu được một đô thị được gọi là phổ của hài.
    • Hình dưới trình bày một ví dụ về phổ của hai đối với một tín hiệu sóng vuông.

phổ hài

  • Giá trị hiệu dụng
    • Giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện có thể được tính toán như là hàm số của giá trị hiệu dụng của các bậc hài khác nhau.

công thức 1

Hệ số méo dạng sóng hài toàn phần (THD)

  • Thuật ngữ THD có nghĩa là Total Harmonic Distortion (Hệ số méo dạng toàn phần) và được sử dụng rộng rãi trong việc định nghĩa mức độ các lượng hài trong các tín hiệu xoay chiều. 

Định nghĩa của THD

  • Đối với 1 tín hiệu y, THD được định nghĩa như sau:

công thức 2

  • Điều này tuân theo định nghĩa được đưa ra ở tiêu chuẩn IEC 61000-2-2
  • Chủ ý rằng giá trị này có thể vượt quá 1. 
  • Theo tiêu chuẩn này, biến h có thể có giới hạn đến 50. Giá trị THD là cách thú để biểu hiện một giá trị đơn mà sự méo dạng tác động đến dòng điện hoặc điệ áp chạy qua một điểm cho biết trước trong mạng điện.
  • Giá trị THD thường được thể hiện dưới dạng phần trăm.

THD của dòng điện hoặc điện áp

  • Đối với các hài dạng dòng điện, phương trình sẽ là:

công thức 3

  • Phương trình dưới đây tương đương với phương trình phía trên, nhưng dễ hơn. và có thể thay thể trực tiếp khi giá trị hiệu dụng cho trước:

CÔNG THỨC 4

Mối quan hệ giữa hệ số công suất và THD

SỰ THAY ĐỔI

  • Khi điện áp có dạng sin hoặc dạng sin ảo, ta có các phương trình như sau: Công thức 5

Lợi ích của các chỉ số khác nhau

  • THDu đặc trưng cho sự méo dạng của sóng điện áp.
  • Dưới đây là một số các giá trị của THDu và hiện tượng tương ứng trong mạng điện:
    • THDu dưới 5% – trạng thái bình thường, không có nguy cơ hư hỏng 
    • 5 đến 8% – sự nhiễm hài đáng kể, một vài hư hỏng có thể xảy ra 
    • Cao hơn 8% – sự nhiễm hài cao, hư hỏng rất dễ xảy ra. Yêu cầu phải phân tích sâu hơn và lắp đặt mới các thiết bị đã suy giảm.
  • THDi mô tả đặc trưng cho sự méo dạng của sóng dòng điện.
  • Các thiết bị bị nhiễu được định vị bằng cách đo THDi trên lộ vào và lộ ra cho các mạng khác nhau và do đó có thể theo dỗi dấu vết của hài.
  • Dưới đây là một số các giá trị của THDi và hiện tượng tương ứng trong mạng điện:
    • THDi dưới 10% – trạng thái bình thường, không có nguy cơ hư hỏng.
    • 10 to 50% – sự nhiễm hài đáng kể với nguy cơ gia tăng nhiệt độ và dẫn đến kết quả cần phải gia tăng kích thước các loại dây cáp và nguồn.
    • Cao hơn 50% – sự nhiễm hài cao, hư hỏng rất dễ xảy ra. Yêu cầu phải phân tích sâu hơn và lắp đặt mới các thiết bị đã xuống cấp.

Hệ số công suất PF

  • Được sử dụng để đánh giá sự thay gia tăng kích cỡ cần thiết đối với nguồn năng lượng trong mạng điện.

Hệ số đỉnh

  • Được sử dụng để mô tả khả năng của các máy phát (hoặc UPS) có thể cung cấp các dòng điện tức thời lớn. Ví dụ, các thiết bị điện toán tiêu thụ dòng méo dạng cao với những dòng mà hệ số đỉnh có thể đạt giá trị trong khoảng từ 3 đến 5,

Phổ của hài (phân tích tín hiệu theo tần số)

  • Nó cung cấp sự biểu diễn khác nhau của các tín hiệu điện và có thể được dùng để đánh giá sự méo dạng của chúng.

Đo các chỉ số

Các thiết bị được sử dụng để đo các chỉ số

Lựa chọn thiết bị

  • Việc quan sát truyền thống và các phương pháp đo gồm có:
    • Các quan sát dùng dao động ký (oscilloscope)
      • Biểu hiện ban đầu của sự méo dang tác động tới tín hiệu có thể đạt được bằng cách xem dạng dòng và áp trên dao động ký
      • Dạng sóng khi nó bị lệch khỏi sóng sin, sẽ biểu hiện rõ ràng sự có mặt của hài
      • Các giá trị đỉnh của dòng và áp có thể xem được.
      • Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, phương pháp này không cho biết số lượng chính xác của các thành phần hài. 
    • Các máy phân tích tín hiệu tương tự
      • Chúng được cấu tạo từ các bộ lọc thông dải kết hợp với vôn kế đo giá trị hiệu dụng.
      • Chúng cung cấp các đặc tính thông thường và không cung cấp thông tin về góc lệch pha.
      • Chỉ có các máy phân tích kĩ thuật số hiện đại mới có thể đo được đầy đủ chính xác các giá trị của tất cả các biểu hiện đã đề cập.

Các chức năng của máy phân tích kỹ thuật số

  • Các bộ vi xử lý trong máy phân tích kĩ thuật số: 
    • Tính toán giá trị của các thông số hài (hệ số công suất, hệ số đỉnh, năng lượng méo dạng, THD) 
    • Thực hiện các chức năng bổ sung khác (hiệu chỉnh, dữ liệu thống kê, quản lý đo lường, hiển thị, giao tiếp…) 
    • Trong các máy phân tích đa kênh, cung cấp các thành phần phân tích phổ tức thời của dòng điện và điện áp trong hệ thời gian thực.

Hoạt động của máy phân tích và xử lý dữ liệu

  • Các tín hiệu tương tự được chuyển đổi thành một chuỗi các giá trị số. Sử dụng dữ liệu này, một thuật toán sẽ thi hành giải thuật biến đổi chuỗi Fourier dạng nhanh Fast Fourier Transform (FFT) sẽ tính toán các biên độ và pha của các hài trên một số lượng lớn của các cửa sổ thời gian.
  • Phần lớn các máy phân tích kỹ thuật số có thể đo hài lên đến bậc từ 20 tới 25 khi tính toán THD.
  • Việc xử lý các giá trị kế tiếp được tính toán dùng FFT (lảm nhẫn, phân loại, thống kê) có thể được tiến hành bằng thiết bị đo hoặc dùng phần mềm bên ngoài.

Quy trình phân tích sóng hài của các mạng lưới phân phối

  • Các phép đo lường được tiến hành trên cả 2 lĩnh vực công nghiệp và thương mại:
    • Để đạt được khái niệm chung về trạng thái mạng lưới phân phối (bản độ mạng lưới). 
    • Theo quan điểm của hoạt động hiệu chỉnh: n
      • Xác định nguồn gốc của nhiều và xác định các giải pháp được yêu cầu để loại bỏ nó 
      • Kiểm tra tính của giải pháp (theo sau là các thay đổi trong mạng lưới phân phối và kiểm tra các hài có giảm hay không).

Chế độ hoạt động

  • Dòng điện và điện áp được nghiên cứu: 
    • Tại nguồn cấp 
    • Trên các thanh cái của tủ phân phối chính (hoặc trên các thanh cái trung thế)
    • Trên mỗi mạch ngõ ra của tủ phân phối chính (hoặc trên các thanh cái trung thế)
  • Để đo lường, cần biết các điều kiện vận hành chính xác của mạng điện và trang thái của các bộ tụ (hoạt động, không hoạt động, số lượng các bộ không kết nối).

Các kết quả phân tích

  • Xác định bất kì mức độ giảm cấp cần thiết nào của thiết bị trong mạng điện hoặc
  • Xác định số lượng của bất kì hệ thống bảo vệ và lọc sóng hài cần thiết nào được lắp đặt trong mạng phân phối.
  • Cho phép so sánh giữa các giá trị đo thực tế và các giá trị yêu cầu của công ty điện lực (các giá trị hài tối đa, các giá trị chấp nhận được, các giá trị yêu cầu)

Cách sử dụng các thiết bị đo lường

  • Các thiết bị đo giúp hiển thị các tác động tức thời và lâu dài của các sóng hài. Sự phân tích yêu cầu các giá trị thu thập trong khoảng thời gian trong tầm từ vài giây đến vài phút cho các chu kỳ quan sát trong một số ngày.
  • Các giá trị yêu cầu bao gồm: 
    • Các biên độ của sóng hài dòng điện và điện áp 
    • Các giá trị riêng của mỗi bậc hai của dòng điện và điện áp 
    • THD của dòng điện và điện áp 
    • Ở nơi được ứng dụng, góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện hài của cùng bậc hài và pha của các hại đối với giá trị tham khảo chung (chẳng hạn như điện áp hài cơ bản).

Giám sát hài

  • Các chỉ số của sóng hài có thể được đo:
    • Bởi các thiết bị lắp đặt thường trực trong mạng phân phối 
    • Hoặc bởi chuyên gia có mặt ít nhất nửa ngày tại hiện trường (cung cấp thông tin sơ bộ).

Các thiết bị đo thường trực sẽ thích hợp hơn

  • Vì một số lý do, sự lắp đặt các thiết bị đo lâu dài trên mạng phân phối sẽ thích hợp hơn.
    • Sự hiện diện của chuyên gia bị giới hạn về mặt thời gian. Chỉ cần một số các phép đo tại các điểm khác nhau trong quá trình lắp đặt và trên một chu kỳ dài (từ một tuần đến một tháng) sẽ cung cấp đầy đủ cái nhìn tổng quan về hoạt động và có thể nắm bắt tất cả các tình huống có thể xảy ra như sau:
      • Các thay đổi bất thường ở nguồn cấp điện 
      • Các thay đổi trong hoạt động của mạng điện 
      • Sự gắn thêm các thiết bị mới vào mạng điện 
    • Các thiết bị đo được lắp đặt trong mạng phân phối xử lý sơ bộ và hỗ trợ việc chẩn đoán của các chuyên gia, do đó sẽ giảm tần suất và thời gian họ phải có mặt tại công trình. 
    • Các thiết bị đo thường trực phát hiện bất kì nguồn nhiễu mới nào bắt nguồn từ sự lắp đặt thiết bị mới, sự thực thi các chế độ hoạt động mới hoặc sự thay đổi bất thường trong mạng cung cấp. 

Các ưu điểm của đo lường tích hợp và các thiết bị phát hiện 

  • Việc đo lường và thiết bị phát hiện được gắn trực tiếp vào thiết bị phân phối điện:
    • Đối với việc đánh giá tổng quát về tình trạng của mạng (phân tích phòng ngừa), cho phép tránh: 
      • Thuê thiết bị đo 
      • Sự trợ giúp từ các chuyên gia 
      • Tháo lắp các thiết bị 
    • Đối với việc đánh giá tổng quát về tình trạng của mạng, việc phân tích ở các tủ phân phối chính hạ thế thường được thực hiện bởi các thiết bị lộ vào và / hoặc các thiết bị đo được trang bị ở mỗi lộ ra.
    • Đối với hoạt động hiệu chỉnh, có nghĩa là:
      • Xác định các trạng thái hoạt động tại thời điểm xảy ra sự cố 
      • Xây dựng bản đồ của mạng phân phối và đánh giá giải pháp được thực thi
  • Việc chẩn đoán được cải thiện bằng cách sử dụng các thiết bị dự kiến cho vấn đề được nghiên cứu

Các thiết bị phát hiện

  • Các phép đo là bước đầu tiên trong việc đạt được sự kiểm soát việc nhiệm hài. Tuy thuộc vào các điều kiện của mỗi mạng điện, các loại thiết bị khác nhau sẽ cung cấp các giải pháp cần thiết.

Các bộ giám sát điện năng

  • Đồng hồ đo công suất và thiết bị giám sát mạch trong hệ thống PowerLogic
  • Các sản phẩm này cung cấp các khả năng đo lường hiệu suất cao đối với các mạng lưới phân phối hạ áp và trung áp. Chúng là các thiết bị kĩ thuật số bao gồm chức năng giám sát chất lượng điện năng.
  • PowerLogic là một hệ thống cung cấp hoàn chỉnh bao gồm đồng hồ đo công suất (Power Meter – PM) và thiết bị giám sát mạch (Controi Monitor – CM). Nó có thể đáp ứng tốt từ những yêu cầu đơn giản nhất (đo công suất) đến các yêu cầu phức tạp (giảm sát mạch). Các sản phẩm này có thể được sử dụng trong các lưới điện thiết kế mới hay đã tồn tại – nơi mà chất lượng điện năng phải thật tốt. Chế độ hoạt động có thể là cục bộ hoặc từ xa.
  • Tùy vào vị trí của nó trong mạng lưới phân phối, Power Meter cung cấp sự chỉ thị ban đầu về chất lượng năng lượng. Các phép đo chính được tiến hành bởi Power Meter sẽ là:
    • THD của dòng điện và điện áp 
    • Hệ số công suất 
  • Tuỳ thuộc vào phiên bản, các phép đo này có thể được kết nối với các chức năng cảnh báo và ghi nhận thời gian.
  • Thiết bị giám sát mạch (xem hình) cho phép phân tích chi tiết về chất lượng điện năng đồng thời cũng phân tích các nguồn nhiều trên mạng lưới phân phối.

THIẾT BỊ GIÁM SÁT MẠCH

  • Các chức năng chính của thiết bị giám sát mạch bao gồm: 
    • Đo trên 100 thông số điện 
    • Lưu trữ trong bộ nhớ và khả năng ghi nhận thời gian của các giá trị nhỏ nhất và lớn nhất cho mỗi thông số điện
    • Chức năng cảnh báo được báo động bởi các giá trị thông số điện 
    • Ghi nhớ dữ liệu của sự kiện. 
    • Ghi nhớ các nguồn nhiễu của dòng điện và điện áp 
    • Phân tích hài 
    • Bắt dạng sóng (giám sát nhiễu) 

Micrologic – thiết bị giám sát điện năng gắn trực tiếp vào CB (thiết bị ngắt diện) 

  • Đối với các mang điện mới, thiết bị điều khiển Micrologic H (xem hình), một phân tích hợp của các CB công suất Masterpact, sẽ đặc biệt hiệu quả đối với các phép đo tại đầu nguồn của mạng điện hoặc trên các mạch ngõ ra công suất cao.
  • Thiết bị điều khiển Micrologic H cung cấp sự phân tích chính xác chất lượng điện năng và các chẩn đoán chi tiết trong các sự kiện. Nó được thiết kế cho hoạt động liên kết với bộ hiển thị tù phân phối hoặc người giám sát. Nó có thể: 
    • Đo dòng, áp, công suất tác dụng và công suất phản kháng 
    • Đo THD của dòng điện và điện áp 
    • Hiển thị biên độ và pha của các hài dòng điện và điện áp có bậc lên đến 51
    • Tiến hành đón bắt dạng sóng (giám sát nhiễu).
  • Các chức năng cung cấp bởi thiết bị điều khiển Micrologic H tương đương với các chức năng của bộ giám sát mạch. 

Hoạt động của các thiết bị giám sát điện năng

Phần mềm cho phân tích và hoạt động từ xa

  • Trong cơ cấu chung của một mạng lưới phân phối được yêu cầu giám sát, khả năng của tỉnh siêu liên kết với các thiết bị khác nhau này có thể được cung cấp trong một mạng truyền thông, do đó khiến nó có thể tập trung thông tin và đạt được cái nhìn tổng quan về nguồn nhiều thông qua mạng lưới phân phối.
  • Tùy ứng dụng, người vận hành sau đó có thể tiến hành các phép đo thời gian thực, tính toán các giá trị theo yêu cầu, chạy bắt dạng sóng, tham gia vào cảnh báo…
  • Các thiết bị giám sát điện năng sẽ truyền các dữ liệu có sẵn cả trên mạng Modbus, Digipact lãn mạng Ethernet. Mục đích thiết yếu của hệ thống này là để hỗ trợ việc xác định và lên kế hoạch cho công tác bảo trì. Nó là phương tiện hiệu quả làm giảm thời gian bảo trì và chi phí cài đặt các thiết bị tạm thời dùng để đo tại công trình hoặc để định mức thiết bị (các bộ lọc).

Phần mềm giám sát SMS

  • SMS là một phần mềm hoàn hảo, được sử dụng để phân tích các mạng lưới phân phối, với khả năng kết nối với các sản phẩm trong hệ thống PowerLogic. Được cài đặt trên một PC chuẩn, nó có thể:
    • Hiển thị các phép đo theo thời gian thực 
    • Hiển thị các sự kiện đã xảy ra trong một khoảng thời gian định trước 
    • Lựa chọn cách thức dữ liệu được trình bày (dạng bảng, các đường cong khác nhau) 
    • Tiến hành xử lý dữ liệu thống kê (hiển thị các biểu đồ)

Các giải pháp làm giảm sóng hài

  • Có 3 loại giải pháp khác nhau để làm giảm sóng hài: 
    • Tiến hành các hiệu chỉnh trong mạng điện 
    • Dùng các thiết bị đặc biệt trong hệ thống cung cấp 
    • Lọc hài

Các giải pháp cơ bản

  • Để giới hạn sự lan truyền hài trong mạng lưới phân phối, các giải pháp khác nhau có thể sử dụng và cần được lưu ý một cách đặc biệt khi thiết kế một mạng điện.

Vị trí các tải phi tuyến mắc phía đầu nguồn trong hệ thống

  • Các nguồn nhiễu hài tổng quát gia tăng khi công suất ngắn mạch giảm. Nếu không tính đến kinh tế, nên kết nối các tải phi tuyến càng xa nguồn điện càng tốt (xem hình).

các tải phi tuyến

Tạo nhóm các tải phi tuyến

  • Khi chuẩn bị sơ đồ đơn tuyến, các thiết bị phi tuyến nên được tách ra khỏi nhau (xem hình). Hai nhóm thiết bị này nên được cung cấp bởi các bộ thanh cái khác nhau

tạo nhóm

Tạo các nguồn cách ly

  • Khi cố gắng hạn chế hài, các cải tiến bổ sung có thể đạt được bằng cách tạo ra một nguồn cáp thông qua các máy biến áp cách ly như được thể hiện trong hình.
  • Khuyết điểm là làm gia tăng chi phí của mạng điện.

cấp nguồn

Các máy biến áp với các kết nối đặc biệt

  • Cách kết nối máy biến áp khác nhau có thể loại bỏ các bậc hài nào đó, như được thể hiện ở các ví dụ dưới đây: 
    • Kết nối Dyd (tam giác-sao-tam giác) khử được sóng hài bậc 5 và bậc 7 (xem hình) 
    • Kết nối Dy (tam giác-sao) khử được sóng hài bậc 3 
    • Kết nối DC 5 khử được sóng hài bậc 5

máy biến áp

Lắp đặt các cuộn cảm

  • Khi các thiết bị điều khiển tốc độ được cấp nguồn, có thể làm mịn dòng điện bằng cách lắp đặt thêm các cuộn kháng ở đầu nguồn. Bằng cách gia tăng trở kháng của mạch cấp nguồn, các dòng điện hài sẽ bị giới hạn.
  • Việc lắp đặt các cuộn cảm khử hài trên các dải tụ sẽ làm gia tăng trở kháng của tổ hợp cuộn cảm đối với các hài bậc cao.
  • Điều này sẽ tránh được hiện tượng cộng hưởng và bảo vệ tụ.

Lựa chọn sơ đồ nối đất hệ thống thích hợp

  • Hệ thống TNC
    • Trong hệ thống TNC, dây PEN cung cấp chức năng bảo vệ khi xảy ra sự cố chạm đất và sự di chuyển của dòng điện không cân bằng.
    • Trong các điều kiện trạng thái xác lập, các dòng điện hài sẽ chạy trong dây PEN. Tuy nhiên, dây PEN cũng có một trở kháng nào đó sẽ làm xuất hiện một hiệu điện thể nhỏ (một vài volt) giữa các thiết bị và có thể là nguyên nhân làm cho thiết bị điện từ trở nên hỏng hóc.
    • Do đó hệ thống TNC phải được dự trữ để cấp điện cho các mạch công suất tại đầu của mạng điện và không được sử dụng để cấp cho các tải nhạy cảm.
  • Hệ thống TNS
    • Hệ thống này được khuyến nghị sử dụng nếu có hài xuất hiện
    • Dây trung tính và dây bảo vệ PE hoàn toàn tách rời và điện thế trong mạng phân phối do đó không thay đổi.

Lọc sóng hài

  • Trong trường hợp khi các biện pháp ngăn ngừa như trình bày ở trên vẫn chưa đủ, cần thiết phải trang bị thêm cho mạng điện các hệ thống lọc sóng hài.
  • Có 3 loại bộ lọc:
    • Thụ động
    • Tích cực 
    • Lai ghép

Các bộ lọc thụ động

Các ứng dụng điển hình

  • Các mạng điện công nghiệp với tổ hợp các tải phi tuyến có giá trị lớn hơn 200 kVA (các thiết bị điều khiển tốc độ, thiết bị lưu điện UPS, các bộ chỉnh lưu…) 
  • Các mạng điện yêu cầu hiệu chỉnh hệ số công suất 
  • Các mạng điện ở nơi méo dạng điện áp phải được giảm để tránh gây nhiễu cho các tải nhạy 
  • Các mạng điện ở nơi méo dạng dòng điện phải được giảm để tránh quá tải

Nguyên lý hoạt động

  • Mạch lọc LC phù hợp với mỗi bậc hài được lọc, được lắp đặt song song với tải phi tuyến (xem hình). Mạch bypass này sẽ hấp thu hài, do đó tránh được dòng chảy của chúng vào mạng lưới phân phối.
  • Nói chung, một bộ lọc thụ động phù hợp với bậc hài gần với bậc bị loại bỏ. Một vài nhánh kết nối song song của bộ lọc có thể được sử dụng nếu có yêu cầu giảm mạnh độ méo dạng gây ra bởi một số các bậc hài.

bộ lọc thụ động

Các bộ lọc tích cực (thiết bị lọc sóng hài tích cực).

Các ứng dụng điển hình 

  • Các mạng điện thương mại với bộ các tải phi tuyến có giá trị thấp hơn 200 kVA (các thiết bị điều khiển tốc độ, thiết bị lưu điện UPS, thiết bị văn phòng…) 
  • Các mạng điện ở nơi méo dạng dòng phải được giảm để tránh quá tải.

Nguyên lý hoạt động

  • Những hệ thống này bao gồm các mạch điện tử và được lắp đặt nối tiếp hoặc song song với tải phi tuyến để bù dòng điện hoặc điện áp hài tiêu thụ bởi tải. Hình sau thể hiện bộ lọc tích cực AHC (Active Harmonic Conditioner) bù dòng điện hài (Ihar = Iact nghĩa là Ihài = Itích cực)
  • Thiết bị AHC bơm vào các hài đối pha với các hài được tiêu thụ bởi tải phi tuyến và do đó dòng điện nguồn Is vẫn duy trì ở dạng sóng sin.

Các bộ lọc lại ghép

Các ứng dụng điển hình

  • Mạng điện công nghiệp với bộ các tài phi tuyến có giá trị lớn hơn 200 kVA (các thiết bị điều khiển tốc độ, thiết bị lưu điện UPS, các bộ chỉnh lưu…) 
  • Mạng điện yêu cầu hiệu chỉnh hệ số công suất 
  • Mạng điện ở nơi méo dạng điện áp phải được giảm để tránh gây nhiễu cho các tải nhạy 
  • Mạng điện ở nơi mẻo dạng dòng điện phải được giảm để tránh quá tải
  • Mạng điện ở nơi giới hạn nghiêm ngặt về việc phát sinh hài phải được thoả mãn.

Nguyên lý hoạt động

  • Các bộ lọc thụ động và tích cực được kết nối trong cùng một hệ thống để tạo thành bộ lọc lại ghép (xem hình). Giải pháp lọc mới này cung cấp ưu điểm của cả 2 loại bộ lọc và bao quát một tầm rộng mức năng lượng và hiệu suất.

bộ lọc lại ghép

Tiêu chuẩn chọn lựa

Bộ lọc thụ động

  • Nó cung cấp cả chức năng bị hiệu chỉnh hệ số công suất và khả năng lọc dòng cao. Các bộ lọc thụ động cũng làm giảm điện áp hài trong mạng điện ở nơi diện áp cung cấp bị nhiễu. Nếu mức độ công suất phản kháng được cung cấp cao, chúng ta nên ngắt nguồn cấp cho bộ lọc thụ động khi tải giảm thấp. Các nghiên cứu ban đầu đối với một bộ lọc phải lưu ý đến sự hiện diện có thể của bộ tụ bù hiệu chính hệ số công suất – những tụ này có thể cần phải bị loại bỏ. 

Các thiết bị lọc sóng hài tích cực

  • Chúng lọc hài trên một dải tần số rộng và có thể thích hợp với bất kì loại tải nào. Tuy nhiên, định mức công suất của chúng thấp. 

Các bộ lọc lại ghép

  • Chúng kết hợp đặc tính của cả 2 loại bộ lọc thụ động và tích cực.

Phương pháp

  • Giải pháp tốt nhất xét trên cả 2 khía cạnh kĩ thuật và tài chính dựa vào các kết quả của quá trình nghiên cứu chuyên sâu.
  • Kiểm tra hài của các mạng trung áp và hạ áp (TT và HT)
  • Bằng cách nhờ đến sự trợ giúp của chuyên gia, bạn được bảo đảm về các giải pháp đề xuất sẽ cho ra các kết quả hiệu quả (chẳng hạn như THDu tối đa được bảo đảm). Việc kiểm tra hài sẽ được tiến hành bởi một kĩ sư có chuyên môn về các nguồn nhiều tác động đến các mạng phân phối điện và được trang bị công cụ phân tích hiện đại, các thiết bị mô phỏng và phần mềm…
  • Các bước trong quá trình kiểm tra sẽ được thực hiện như sau: 
    • Đo nhiều dòng điện và điện áp giữa 2 dây pha, giữa dây pha và dây trung tính tại nguồn cáp, các mạch ngõ ra bị nhiễu và các tải phi tuyến 
    • Lập mô hình máy tính của hiện tượng để đạt được sự giải thích chính xác về nguyên nhân và xác định các giải pháp tốt nhất 
    • Báo cáo kiểm toán hoàn tất trình bày:
      • Các mức độ dòng điện của các nguồn nhiễu 
      • Các mức cho phép tối đa của nhiễu (IEC 61000, IEC 34…) 
    • Các giải pháp bao hàm được đề nghị với các mức hiệu suất được đảm bảo
    • Cuối cùng là tính thực thi của các giải pháp đã được chọn, sử dụng các nguồn lực và phương tiện cần thiết. 
  • Quá trình kiểm toán toàn bộ được chứng nhận bởi ISO 9002.

Các sản phẩm chuyên dụng

Các bộ lọc thụ động

  • Các bộ lọc thụ động được cấu tạo từ các cuộn dây và tụ điện hình thành các mặt cộng hưởng phù hợp với bậc hài đặc biệt phải được loại bỏ.
  • Hệ thống có thể bao gồm một số lượng các bộ lọc để loại bỏ một vài bậc hài cơ bản
  • Phù hợp với điện áp 3 pha 400 V, định mức công suất có thể đạt được: 
    • 265 kvar/ 470 A đối với hài bậc 5 
    • 145 kvar / 225 A đối với hài bậc 7 
    • 105 kvar /145 A đối với hài bậc 11.
  • Các bộ lọc thụ động có thể được tạo ra cho tất cả các mức điện áp và dòng điện

Các bộ lọc tích cực 

  • Các bộ lọc sóng hài tích cực dạng sinwave 
    • Phù hợp với điện áp 3 pha 400 V sinwave, chúng có thể cấp dòng trong khoảng 20 đến 120A trên mỗi pha
    • Sinwave sẽ bao phủ tất cả các bậc hài từ 2 đến 25. Việc lọc sóng có thể là toàn bộ các hài chuyên biệt.
    • Sự suy giảm: THDi tải / THDi nguồn lớn hơn 10 tại công suất định mức
    • Các chức năng bao gồm hiệu chính hệ số công suất, lọc sóng các hài thứ tự không, chẩn đoán và hệ thống bảo trì, kết nối song song, điều khiển từ xa, giao tiếp truyền thông Ibus/RS485 
  • Các bộ lọc tích cực Accusine 
    • Phù hợp với điện áp 3 pha 400 đến 480VDC. Chúng có thể lọc khoảng 30A đến 50A trên môi pha 
    • Tất cả các bậc hài lên đến 50 đều bị lọc 
    • Các chức năng bao gồm bao gồm hiệu chính hệ số công suất, kết nối song song, đáp ứng tức thời khi tải thay đổi.

Các bộ lọc lại ghép

  • Các bộ lọc này có các ưu điểm của cả 2 bộ lọc thụ động và bộ lọc tích cực sinwave trong cùng một hệ thống.

 

Trích: Hướng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC – Bản chính sửa 2019

Hãy chia sẻ, nếu bạn cảm thấy bài viết có ích cho bạn bè !