Nếu như các bạn có quan tâm đến có thiết bị điện tử thì chắc hẳn các bạn đã nghe qua từ sóng hài. Đây là sản phẩm của các thiết bị điện tử, bộ chuyển đổi năng lượng tái tạo cùng nhiều thứ khác và thường được gọi với tên là tải phi tuyến. Vậy thực chất sóng hài trong hệ thống điện có tác hại như thế nào và làm sao để khắc phục các tác hại trên. Cùng chúng tôi tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Khái niệm sóng hài trong hệ thống điện

Sóng hài thực chất là một hiện tượng nhiễu sóng không mong muốn, gây ra các ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện và cần phải được chú ý khi tổng của các dòng điện hài cao hơn so với mức độ giới hạn trong hệ thống điện.

Khái niệm sóng hài trong hệ thống điện

Dòng điện hài có tần số là bội của tần số cơ bản. Ví dụ cụ thể như dòng điện 250Hz trên lưới 50Hz sẽ có sóng hài bậc 5. Còn dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không thể sử dụng được với các thiết bị trên lưới do đó, chúng sẽ được chuyển hóa thành nhiệt năng và gây tổn hao không đáng có.

Điểm đặc trưng của sóng hài là dao động hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản. Sóng hài trong hệ thống điện là thành phần trong nguồn AC và được định nghĩa là thành phần sin của một chu kỳ sóng và có tần số bằng với số nguyên lần của tần số cơ bản của hệ thống.

       fh = h.fb (h là số nguyên dương)

Nguyên nhân xảy ra hiện tượng sóng hài trong hệ thống điện

Nguyên nhân chính gây ra sóng hài là do các phụ tải dạng phi tuyến có trong hệ thống điện. Phần điện áp đầu vào có dạng hình sin nhưng dòng qua nó lại là dạng không sin.

Thông thường, một dạng sóng sẽ là tổng của các dạng sống hình sin. Trong quá trình đồng nhất từ chu kì này qua chu kì khác thì nó sẽ được miêu tả là những sóng sin cơ bản và có bội số của tần số cơ bản. Tức nghĩa là sóng sin cơ bản và chuỗi của các dạng sóng sin hài bậc cao sẽ được gọi chung là chuỗi Fourier.

Nguyên nhân gây ra sóng hài

Tuy nhiên thì bạn có thể chỉ cần quan tâm đến biên độ của sóng hài. Vì hầu hết các thiết bị điện sinh ra sóng hài thường là dạng sóng đồng nhất nên bạn chỉ cần quan tâm đến sóng hài bậc lẻ 3, 5, 7.

Sóng hài trong hệ thống điện gây ra những tác hại gì?

Sóng hài là điều không được mong muốn xảy ra do chúng gây ra những tác động xấu đến điện năng, thiết bị và máy móc trong nhà, có thể kể đến những thiệt hại như:

• Làm giảm tuổi thọ của động cơ
• Làm quá tải CB, dẫn đến quá nhiệt và có thể gây cháy nổ máy biến áp
• Cầu chỉ, Aptomat, máy cắt có thể bị tác động đột ngột mà không rõ nguyên nhân
• Làm giảm tuổi thọ tụ bù và nghiêm trọng hơn là có thể gây nổ tụ bụ một cách bất thường.
• Gây nhiễu sóng, làm ảnh hưởng đến hệ thống tự động hóa cùng các thiết bị viễn thông.
• Lãng phí năng lượng,..

Những thiết bị nào có thể sản sinh ra sóng hài

Sóng hài thường sẽ được xuất phát từ các thiết bị sau đây:

• Các tải công nghiệp: Sóng hài sẽ xuất phát từ các thiết bị điện tử công suất, máy hàn, lò hồ quang, bộ khởi động điện tử hay thao tác đóng cắt mạch của các máy biến áp có công suất lớn.
• Các tải dân dụng: Tivi, đèn phóng điện chất khí, máy photocopy, lò vi sóng, máy tính,... đều những thiết bị có thể sản sinh ra sóng hài.

Tuy nhiên thì bạn sẽ không thể khử bỏ hoàn toàn sóng hài trong hệ thống điện mà chỉ có thể giảm sóng hài đến một giá trị nhỏ không đáng kể với những biện pháp sau đây.

Các phương pháp hiệu quả làm giảm sóng hài

Vậy làm sao để làm giảm sóng hài trong hệ thống điện hiệu quả? Sau đây là các phương pháp phổ biến, ít tốn kém nhưng mang lại hiệu quả rất cao trong việc kiểm soát sóng hài.

Các phương pháp làm giảm sóng hài

• Sử dụng cuộn kháng AC hoặc DC cho biến tần - Đây là giải pháp tốt nhất đối với các ứng dụng cần lọc cho nguồn lưới nhiễu nặng.
• Giải pháp đem đến hiệu suất cao nhất trong việc làm giảm sóng hài là chỉnh lưu 12 xung, tuy nhiên quy trình thực hiện cách này khá phức tạp nên đòi hỏi người thực hiện có chuyên môn vững cùng tay nghề cao.
• Sử dụng loại biến tần có mức sóng hài thấp
• Áp dựng bộ lọc. Bộ lọc sóng hài sẽ có hai dạng chính là bộ lọc sóng hài thứ tự 0 (ZSF) thường được sử dụng để làm giảm hoặc triệt tiêu song hài có thứ tự 0 với máy biến áp quấn dây theo kỹ thuật zigzag. Loại máy này có hiệu suất lọc trong khoảng từ 60 - 95%. Thứ hai là dòng bộ lọc sóng hài tích cực (Active Harmonic Filter) là giảm sóng hài bằng cách sản sinh ra các dạng sóng hài đối nghịch với hiệu suất lọc trong khoảng từ 80 -95%.

Hi vọng với những thông tin hữu ích vừa chia sẻ đã giúp bạn hiểu rõ hơn về sóng hài trong hệ thống điện và các cách để khắc phục hiện tượng này.