Đang tải... (xem toàn văn)
SÓNG HÀI 1, Sóng hài là gì ? Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép.
SĨNG HÀI: 1, Sóng hài ? Sóng hài dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện cần ý tới tổng dòng điện hài cao mức độ giới hạn cho phép Dòng điện hài dịng điện có tần số bội tần số Ví dụ dịng 250Hz lưới 50Hz sóng hài bậc Dịng điện 250Hz dịng lượng không sử dụng với thiết bị lưới Vì vậy, bị chuyển hố sang dạng nhiệt gây tổn hao 2, Hiệu ứng sóng hài Sóng hài làm cho cáp bị nhiệt, phá hỏng cách điện Động bị nhiệt gây tiếng ồn dao động momen xoắn rotor dẫn tới cộng hưởng khí gây rung Tụ điện nhiệt phần lớn trường hợp dẫn tới phá huỷ chất điện môi Các thiết bị hiển thị sử dụng điện đèn chiếu sáng bị chập chờn, thiết bị bảo vệ ngắt điện, máy tính lỗi (data network) thiết bị đo cho kết sai 3, Dòng hài tạo nào? Dòng điện điện áp hài sinh tải phi tuyến nối với hệ thống phân phối điện Toàn biến đổi lượng điện sử dụng dạng khác hệ thống điện làm tăng nhiễu sóng hài cách bơm trực tiếp dịng điện hài vào lưới Các tải phi tuyến thông thường bao gồm khởi động động cơ, hệ truyền động điện, máy tính thiết bị điện tử khác, đèn điện tử, nguồn hàn 4, Giải pháp giảm ảnh hưởng phát xạ sóng hài từ biến tần? Bản thân biến có chứa phần tử phi tuyến nguồn gốc gây sóng hài Tuy nhiên, dịng điện hài nhiều hay cịn phụ thuộc vào cấu trúc hệ truyền động tải, sử dụng động lớn (so với biến áp nguồn) hay tăng tải động làm tăng dòng điện hài Do vậy, để giảm sóng hài, buộc nhà sản xuất công nghiệp phải sử dụng biến tần phát sóng hài thấp sử dụng phương pháp lọc ngồi Trong đó, muốn giảm dịng điện hài phải tăng điện cảm AC, DC tăng số van chỉnh lưu chỉnh lưu giảm điện áp hài gây dòng điện hài phải tăng công suất biến áp, giảm trở kháng biến áp hay tăng khả chịu ngắn mạch nguồn - Dùng chỉnh lưu xung, 12 xung 24 xung Mạch chỉnh lưu biến tần pha sử dụng công nghệ điều chế độ rộng xung (PWM) thông thường cầu diode van Các chỉnh lưu có đặc điểm đơn giản, chắn rẻ, thành phần đầu vào chứa nhiều sóng hài bậc thấp Cầu chỉnh lưu diode 12 van tạo cách nối song song hai chỉnh lưu van, cho dịng điện trơn cầu van Tương tự, chỉnh lưu 24 van tạo đơn giản từ việc ghép bốn van với - Sử dụng cầu IGBT (Integrated Gate Bipolar Thyristor) Một biến đổi tích cực IGBT dùng để chỉnh lưu điện áp xoay chiều đầu vào Nó giúp làm cải thiện hệ số cơng suất, giảm sóng hài mang lại nhiều lợi ích như: An tồn nguồn; điều khiển xác toàn dải chế độ chỉnh lưu tái sinh; cho phép trả ngược lượng lưới; dòng điện cung cấp có dạng sóng gần sin với thành phần hài nhỏ IGBT có thành phần hài thấp tần số thấp, lại tăng cao tần số cao hơn; có khả nâng điện áp Khi điện áp nguồn bị giảm xuống, điện áp chiều DC khuyếch lên để giữ cho điện áp động cao điện áp nguồn cung cấp 5, Phương pháp giảm thiểu sóng hài Bộ biến đổi giảm thiểu sóng hài ABB cung cấp giải pháp hạ thấp sóng hài cách đơn giản hợp biến tần Những biến tần sử dụng công nghệ giảm sóng hài mà khơng cần dùng tới lọc hay biến áp đa xung Các biến tần giảm thiểu sóng hài sinh thành phần hài bậc thấp phía đầu vào với tổng dịng méo thấp 5% Vì vậy, biến tần giảm thiểu sóng hài ABB cung cấp giải pháp đơn giản, giá thành thấp để thoả mãn tiêu chuẩn nghiêm ngặt chất lượng nguồn 6, Nâng cao chất lượng điện lưới Trong biến tần với cầu diode xung, dòng điện phía lưới khơng sin chứa thành phần song hài, đặc biệt thành phần bậc bậc Nó biểu kiểu dịng méo, tới 30-50% Trong biến tần giảm thiểu sóng hài ABB, việc sử dụng phương pháp DTC (Direct Torque Control) lọc làm dòng điện hài giảm nhỏ 5% Kết dịng điện hình sin làm cho hình dạng điện áp lưới gần khơng méo 7, Cần sớm có quy định kiểm sốt sóng hài Lý tưởng mà nói, dịng điện xoay chiều lưới điện công ty điện lực cung cấp cho hộ tiêu thụ phải hình sin Tuy nhiên, tồn phần tử phi tuyến lưới điện nhà cung cấp phía phụ tải làm xuất sóng hài, ảnh hưởng đến tính vận hành lưới điện thiết bị Các phần tử phi tuyến điển hình lõi thép máy biến áp, động (đặc tính bão hồ vật liệu sắt từ), dụng cụ bán dẫn công suất điốt, tiristo biến đổi Thường sóng hài bậc triệt tiêu nhờ cuộn dây đấu tam giác máy biến áp (cùng với tổn thất điện năng), song sóng hài bậc lẻ khác (giá trị lớn bậc bậc 7) lan truyền theo đường dây, gây tổn thất điện năng, tác động xấu đến vận hành thiết bị, động ba pha chưa kể sóng hài bậc cao gây sóng điện từ lan truyền không gian, ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng rađiơ Chính vậy, đầu tư xây dựng cơng trình cần chọn loại thiết bị gây sóng hài sử dụng phương tiện bổ sung để giảm thiểu sóng hài Đồng thời, phía quan quản lý nhà nước, nên xem xét sớm có quy định cụ thể để kiểm sốt sóng hài 8, Sóng hài: Nhận biết mối nguy hại cho hệ thống điện: Hệ thống lưới điện bị gây hại nhiều tác nhân, nguy tiềm ẩn làm cản trở hoạt động làm hao mịn thiết bị người nhận biết sóng hài - mối nguy tiềm ẩn phát đầu thập niên 1890 Sóng hài mức độ ảnh hưởng: Sóng hài dịng điện khơng mong muốn làm q tải đường dây biến áp, làm tăng nhiệt độ hệ thống (hoặc chí gây hỏa hoạn) gây nhiễu lên lưới điện Trong trường hợp chạy nhiều động lúc, khơng có biện pháp kiểm sốt sóng hài làm tải hệ thống điện, tăng công suất nhu cầu (power demand) làm máy ngừng chạy (do nguồn bị tải) Nếu bạn phải thay thiết bị hư hỏng nguyên nhân gây sóng hài, điều làm tăng kinh phí đầu tư đến 15% kinh phí vận hành đến 10% Trong ngành công nghiệp, bảo vệ lợi nhuận ưu tiên hàng đầu, kiểm soát thiết bị kinh phí vận hành nhân tố quan trọng Muốn đạt mục tiêu doanh nghiệp, tổ chức cần lưu tâm làm tốt công tác hạn chế tác hại sóng hài Tác hại sóng hài với lưới điện: Khi giá trị hiệu dụng giá trị biên độ tín hiệu điện áp hay dịng điện tăng sóng hài kéo theo loạt nguy hại xảy với toàn hệ thống lưới điện làm tăng phát nóng dây dẫn điện, thiết bị điện sinh nhiệt cao gây hư hỏng thiết bị, hỏa hoạn nguy cháy nổ; làm cho tụ điện bị nhiệt nhiều trường hợp dẫn tới phá hủy chất điện mơi Các sóng điều hịa bậc cao cịn làm momen tác động rơle biến dạng gây tượng nhảy rơle dẫn đến thời điểm tác động rơle sai lệch, gây cảnh báo nhầm UPS đồng thời gây tổn thất đồng, tổn thất từ thông tản tổn thất sắt làm tăng nhiệt độ MBA dẫn đến làm tăng tổn thất điện Ngồi ra, sóng hài cịn làm tổn hao cuộn dây lõi thép động tăng, làm méo dạng momen, giảm hiệu suất máy, gây tiếng ồn; ảnh hưởng đến sai số thiết bị đo, làm cho kết đo bị sai lệch Nguy hại hơn, sóng điều hịa bậc cao cịn sinh momen xoắn trục động gây dao động cộng hưởng khí làm hỏng phận khí động cơ; làm thiết bị sử dụng điện đèn chiếu sáng bị chập chờn ảnh hưởng đến người đồng thời gây sóng điện từ lan truyền không gian làm ảnh hưởng đến thiết bị thu phát sóng Năm phương pháp làm giảm sóng hài: Thay thiết bị hư hỏng mà nguyên nhân gây sóng hài giải pháp tốn kém, làm tăng kinh phí đầu tư đến 15% kinh phí vận hành đến 10% Vì thế, cần lựa chọn giải pháp tốn lại mang hiệu cao việc kiểm sốt sóng hài Một số phương pháp sau thường dùng để làm giảm sóng hài: + Dùng cuộn kháng AC (line choke) hay cuộn kháng DC (DC choke) cho biến tần; + Giải pháp chỉnh lưu 12 xung (12 pulse); + Bộ lọc thụ động (passive filter); + Bộ lọc tích cực (active filter); + Sử dụng loại biến tần có sóng hài thấp (low harmonice drive) Ưu khuyết điểm: - Dùng cuộn kháng giải pháp tốt ứng dụng cần lọc cho nguồn lưới bị nhiễu nặng yêu cầu giảm sóng hài khơng phải ưu tiên hàng đầu - Giải pháp nghịch lưu 12 xung cho hiệu suất cao việc làm giảm sóng hài quy trình lại phức tạp - Bộ lọc thu động bao gồm nhiều cuộn kháng tụ điện lắp đặt thành mạch cộng hưởng để loại bỏ tần số bậc hài Một hệ thống gồm nhiều lọc thụ động loại bỏ vài bậc hài - Giải pháp dùng lọc tích cực áp dụng cho nhiều biến tần gắn song song với đường dây phân phối (chung điểm PCC - point of common coupling) với nhiệm vụ bù cơng suất, bù sóng hài điện áp bù sóng hài dịng điện - Trong ứng dụng địi hỏi cao giảm sóng hài, sử dụng biến tần có sóng hài thấp giải pháp tối ưu Những biến tần sử dụng cơng nghệ giảm sóng hài mà khơng cần dùng tới lọc ngồi hay biến áp đa xung với tổng độ méo dạng hài dòng điện (THDi) thấp 5% Ngoài ra, việc lựa chọn giải pháp cho hệ thống điện tùy thuộc vào đặc điểm tải công suất nhu cầu (power demand) thiết bị kết nối, với hướng dẫn giúp bạn lựa chọn phương pháp tốt Bảng phân tích chuyên gia Các tiêu chí so sánh bao gồm độ nhỏ gọn hay không gian cần thiết để lắp đặt, độ đơn giản vận hành, hiệu giảm sóng hài, hiệu lượng, hiệu đầu tư - giá trị, kết đạt so với chi phí bỏ Ghi chú: So sánh phương pháp giảm sóng hài dựa theo điểm: = nhất, = tốt * Nhìn từ phía mạng trung ** Độ giảm sóng hài tùy theo cài đặt công suất *** Hiệu tùy theo mức giảm sóng hài Có thể thấy, sóng hài dịng điện khơng mong muốn làm q tải đường dây biến áp, làm tăng nhiệt độ hệ thống (hoặc chí gây hỏa hoạn) gây nhiễu lên lưới điện Trong trường hợp chạy nhiều động lúc, khơng kiểm sốt sóng hài làm tải hệ thống điện, tăng công suất nhu cầu (power demand) làm máy ngừng chạy (do nguồn bị tải), gây hư hao thiết bị làm ngưng hệ thống Chính thế, giảm thiểu sóng hài nhân tố quan trọng giúp trì tuổi thọ thiết bị vận hành Một số thiết bị giúp giảm thiểu sóng hài Biến tần Altivar 212 ATV212 sử dụng công nghệ C-less làm giảm THDi 30% không cần phải lắp đặt thêm lọc, đáp ứng tiêu chuẩn IEC 61000 với chi phí đầu tư thấp Biến tần trung ATV1200 Biến tần ATV1200 với cấu trúc thiết kế tối ưu đặc điểm kỹ thuật giúp thân thiện với lưới điện động - Công suất lên đến 16,200 KVA với điện áp pha ngõ động từ 2.4 kV đến 11 kV - Dễ dàng tích hợp vào hệ thống có sẵn hệ thống - Hệ thống làm mát đơn giản hiệu với cơng nghệ làm mát gió cưỡng với dịng khí kép - Giảm lượng điện tiêu thụ hiệu suất hoạt động lớn 96% - Kỹ thuật làm giảm sóng hài với cơng nghệ chỉnh lưu 18- 54 xung cấu trúc nghịch lưu đa bậc, THDi thấp 3% (ở ngõ vào ngõ ra), đáp ứng tiêu chuẩn IEEE5191992 Tiết kiệm lượng Tối ưu chất lượng điện Đáp ứng tiêu chuẩn IEEE 519, THDi thấp 5% chế độ hoạt động, tích hợp lọc nhiễu tần số vơ tuyến- class 3, dịng điện nguồn cấp hình sin, hệ số cơng suất (power factor) Cos-phi gần Hệ thống làm mát đơn giản hiệu Lắp đặt vận hành an tồn thơng qua tiêu chuẩn TVD ... Phương pháp giảm thiểu sóng hài Bộ biến đổi giảm thiểu sóng hài ABB cung cấp giải pháp hạ thấp sóng hài cách đơn giản hợp biến tần Những biến tần sử dụng công nghệ giảm sóng hài mà khơng cần dùng... hay biến áp đa xung Các biến tần giảm thiểu sóng hài sinh thành phần hài bậc thấp phía đầu vào với tổng dịng méo thấp 5% Vì vậy, biến tần giảm thiểu sóng hài ABB cung cấp giải pháp đơn giản, giá... suất, bù sóng hài điện áp bù sóng hài dịng điện - Trong ứng dụng địi hỏi cao giảm sóng hài, sử dụng biến tần có sóng hài thấp giải pháp tối ưu Những biến tần sử dụng cơng nghệ giảm sóng hài mà khơng