Báo cáo thực tập Đề tài tìm hiểu về bộ lọc sóng hài tích cực sinexcel ultra ahf

Sóng hài là sản phẩm của các thiết bị máy móc, điện tử hiện đại như: máy tính, hệ thống lưu điện, biến tần, lò hồ quang, bộ chuyền đôi năng lượng tái tạo và nhiều thứ khác.. Và chủng đư

TIM HIEU VE BO LOC SONG HAI TICH CUC

SINEXCEL ULTRA AHF

Hướng dan: Tran Dinh Hoang Thực hiện: Phan Thị Hà Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2024

1.3 Tiêu chuẩn quy định ngưỡng sóng hài - L0 0 2 11122 vn v nh ru 3

2 Tác hại của sóng hải L0 Q0 2H n1 HT TH ng 111211111 cx nh g2 kg 6

2.1 Ảnh hưởng kỹ thuật - sc 21221211211 E1 tr t1 grgrgHe 6 2.2 Ảnh hưởng kinh tế ccccccecccescsseesessvesesssesseseessesessresscstesecsssevevsreevsnseesesens 7

3 Các phương pháp xử lý sóng hài phố biến 2-2 St TT E21 gcrrerrag 7 3.1 Cuộn kháng nối tiếp - St 112711211211 1121121 TH tt 1 gay 7 3.2 Biến áp cách ly 5 SE E21 HEnEH TH ung HH ng 8

4 Ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp lọc sóng hài 10 5 Giải pháp dùng bộ lọc sóng hài tích cực Sinexcel Ultra AHE - II

5.2 Cấu trúc của tủ Sïnexcel - -ssc E2 122121122121 2t trao 14 5.3 Đầu nối dây s- ng HH1 n1 na ng re rye l5 5.4 Môi trường lắp đặt - S1 c1 E21 1 HH H1 1e eu l6

5.6 Chức nắng - 0 Q1 1T 1H TT n1 T1 0111101111111 1 111k 1H KT T1 111111111 et 18

PHÂN KẾT LUẬN 5 5s 1 E11 2 E12 22H HH tr gu rya 19

PHAN MỞ ĐẦU

Sinexcel là nhà cung cấp giải pháp lưu trữ năng lượng quy mô lớn hàng đầu thế giới Kê từ khi được thành lập từ 2007 đến nay, công ty Sinexcel đã cung cấp thiết bị và giải pháp cho hơn 800 dự án với hơn 800MW điện lưu trữ và hơn 100 đối tác tích hợp

Bộ lọc sóng hải tích cyc Sinexcel Ultra AHF la mot sản phâm của hãng Sinexcel Đơn vị đang đứng đầu thị trường chất lượng điện năng tại Trung Quốc Với đội ngũ R&D lên đến hơn 300 người và áp dụng công nghệ của Emerson vào trong sản phẩm, Sinexcel mang đến cho người dùng 1 giải pháp lọc sóng hài tích cực thông minh và hiệu quả cao

Trong thời đại công nghệ hiện đại, việc đảm bảo chất lượng nguồn điện không chỉ là một

yêu cầu mà còn là một yêu tố quyết định sự ôn định và hiệu quả của các doanh nghiệp

Bộ lọc sóng hài Ultra AHF từ Sinexcel chính là giải pháp tối ưu để bảo vệ và nâng cao

hiệu suất hệ thống điện của bạn

Sinexcel Ultra AHF là phiên bản nâng cấp từ thiết bị loc song hai Sinexcel AHF - Giai phap loc song hai tich cue ding IGBT va céng nghé diéu ché dé réng xung, co kha năng lọc hài tự động từ bậc 2 dén bac 50 Siexcel Ultra AHF giúp lọc sóng hài triệt dé,

lam trong sach hé thong dién voi hiéu suat lén dén 99%

Sinexcel Ultra AHE được ứng dụng rộng rãi ở hơn 30 ngành công nghiệp như: khai thác mỏ, dầu khí, than, vận chuyền, năng lượng mới, Datacenter, viễn thông, luyện kim, hóa chất, xe hơi, điện lực, ngân hàng, bệnh viện, rạp chiếu phim, phát thanh, truyền

hình, khu vui chơi, hệ thống năng lượng.

PHAN NOI DUNG

1.1 Sóng hài là gì?

Sóng hài là sản phẩm của các thiết bị máy móc, điện tử hiện đại như: máy tính, hệ

thống lưu điện, biến tần, lò hồ quang, bộ chuyền đôi năng lượng tái tạo và nhiều thứ khác Chúng thường được gọi là tải phi tuyến Các tải phi tuyến này tạo ra các thành phân sóng hài khác nhau Và chủng được trả ngược lại lưới điện thông qua mạng dây dẫn, kết hợp với tần số điện cơ bản sẽ tạo ra các biến dạng, méo mó sóng tông trong

hệ thống phân phối năng lượng

1.2 Đặc điểm của sóng hài

e - Điện áp hài là các thành phần điện áp ở các tần số cao hơn tần số cơ bản

® Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản Ví dụ dòng 250Hz trên lưới 50Hz là sóng hài bậc 5 Dòng điện 250Hz là dòng năng lượng

không sử dụng được với các thiết bị trên lưới Vì vay, no sé bi chuyén hoa

sang dạng nhiệt năng và gây tôn hao

¢ Bac cia song hai Ia tý lệ giữa tần số của sóng hài và tần số cơ bản Ví dụ sóng hài bậc 3 có tần số gấp 3 lần tần số cơ bản

©- Tính lây lan: sóng hài được tạo ra từ các tải phi tuyến và lây lan về phía nguồn trung thế và nơi có tổng trở thấp (hệ thống tụ bù)

13 Tiêu chuẩn quy định ngưỡng sóng hài

+ Thông tư 30/2019/TT-BCT ngày 18/11/2019 của Bộ Công Thương

® Yêu câu về sóng hài điện áp (trích Điều 4):

Độ biến dạng sóng hài điện áp tối đa cho phép

1 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: Trung ap <5% và Hạ áp < 8%

— Bién dang riêng lẻ: Trung áp < 3,0% và Hạ áp < 5,0%

2 Cho phép đỉnh nhọn điện áp bất thường trên lưới điện phân phối trong thời gian ngắn

thiết bị của lưới điện phân phối

® _ Yêu cầu về sóng hài dòng điện (Điều 32):

vượt quá tổng mức biến đạng sóng hài quy định như trên nhưng không được gây hư hỏng

Độ biến dạng sóng hài dòng điện tối đa cho phép đối với nhà máy điện

Biến dạng sóng hài dòng điện tối đa cho phép đối với phụ tải điện

kéo dài ít nhất 24 giờ với chu kỳ 10 phút 01 lần Chậm nhất 06 tháng kể từ thời điểm phát

hiện thiết bi của khách hàng không đạt được giá trị quy định tại Khoản I Điều này, khách

hàng phải áp dụng các biện pháp khắc phục đề đạt được giá trị tổng độ biến dạng sóng hài dòng điện trong giới hạn cho phép

+ Tiêu chuẩn IEEE 519 — 2022

Bang 1(IEEE 519-2022, trang 17) gidi han bién dang dién ap

Điện áp bus V tại PCC Sóng hài riêng lẻ (%) Tổng độ méo sóng hài THD(%)

Bảng 2 (IEEE 519-2022, trang 19) gidi han bién dang dòng điện cho hệ thống có điện áp định mức 120 V đến 69 kV

Giới hạn Gidi han Gidi han Gidi han Giới hạn

Yéu cau

TDD ISC/IL hài a,b hài a,b hài a,b hài a,b hài a,b

2<h<Tì T1<h<17 17<h<2ð5 2ð<h<ð5 đ5RhR50

<20c 4.0 2.0 15 0,6 0,3 5.0 20<50 70 35 2,5 1.0 0,5 8,0 50<100 10.0 45 4.0 1,5 0.7 12.0 100<1000 12.0 5.5 5.0 2.0 1.0 15.0

>1000 15,0 7.0 6.0 2.5 14 20,0

a: Đối với h 6, các hài chăn được giới hạn ở 50% giới hạn hài cho trong bảng

b: Biến dang dong dién dẫn đến bù một chiều, ví đụ như bộ chuyển đôi nửa sóng, không

được phép

c: Cơ sở phát điện bị giới hạn ở các giá trị biến đạng dòng điện này, bat kể Isc/IL thực tế

Trừ khi được đề cập trong các tiêu chuẩn khác có phạm vi áp dụng

® ISC =Dòng ngắn mach cuc dai tai PCC

¢ IL = Dong tai yéu cau lớn nhất (thành phân tần số cơ bản) tai PCC

nhất về mặt điện với một tải cu thé, trong đó các tải khác được nôi hoặc có thê được kết nối PCC là một điểm nằm ở thượng nguồn của hệ thống lắp đặt được xem xét

Sóng hài chăn được giới hạn ở 25% giới hạn sóng hài lẻ ở trên Không cho phép biến

đạng dòng điện dẫn đến độ lệch một chiều DC, ví dụ: bộ chuyển đôi nửa chu kỳ Khi đánh giá sóng hài hiện tại, điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa TH

(Sóng hài tổng) và TDD (sóng hài tổng theo tải)

THD là tông độ biến dạng đo được trên cường độ thực tế của dòng điện chạy qua tại

một thời điểm nhất định và có thê được đo bằng một thiết bị đo dòng điện hài đơn giản

2 Tác hại của sóng hài

2.1 Ảnh hưởng kỹ thuật

Một trong những ảnh hưởng chính của sóng hải đó là làm tăng nhiệt độ trong dây dẫn

và các thiết bị điện, dẫn đến hiện tượng quá nhiệt, từ đó làm giảm tuôi thọ và độ tin cậy

của thiết bị

Ngoài ra, sóng hài gây ra hiện tượng mất cân bằng điện áp, làm giảm hiệu suất hoạt động của hệ thống điện và có thể dẫn đến hỏng hóc của các thiết bị điện Điều này đặc biệt nghiêm trọng trong các hệ thống công nghiệp, nơi mà sự ôn định và hiệu quả của thiết bị là rất quan trọng

Sóng hài cũng gây ra nhiễu điện từ (EMI, ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị nhạy cảm như thiết bị y tế và viễn thông Nhiễu điện từ từ sóng hài có thể làm sai lệch tín hiệu, gây ra các vấn đề trong việc truyền tải đữ liệu và vận hành thiết bị

Ngoài ra, còn có một số ảnh hưởng của sóng hài như:

© _ Hỏng tụ bù công suất phản kháng

¢ Trip các thiết bị đóng cắt mà không rõ ly do

® Hỏng bộ nguồn máy tính, thiết bị điện tử công suất, bộ điều khiển PLC

e - Hình thành các vùng quá nhiệt ở khớp nối thanh dẫn

© _ Hỏng hệ thống cáp dẫn điện

2.2 Ảnh hưởng kinh tế

Một trong các ảnh hưởng lớn nhất của sóng hài là việc lam tang gia tri RMS cua dong điện và làm giảm chất lượng điện áp Những ảnh hưởng này dễ bị bỏ qua nhưng gây

ra hậu quả không nhỏ về kinh tế Đó là lí do việc áp dụng giải pháp lọc sóng hài thích

hợp sẽ làm tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp theo nhiều cách khác nhau như sau:

e Giảm quá tải hệ thống, từ đó cải thiện hiệu suất vận hành

e Giảm tốn thất hệ thông và điện năng tiêu thụ

e Giảm nguy cơ mắt điện

® Kéo dài tuổi thọ thiết bị

3 Các phương pháp xử lý sóng hài phố biến

3.1 Cuộn kháng nối tiếp

Cuộn kháng nối tiếp là một trong những phương pháp đơn giản nhất để giảm sóng hài, cuộn kháng này được mắc nối tiếp với phụ tải phi tuyên như biến tần nhằm làm tăng tổng điện kháng nhìn từ phía nguồn về tải Bằng cách này, cuộn kháng sẽ giúp giảm sóng hai cũng như hấp thụ các quá độ điện áp nguy hiểm có thê làm biến tan trip vi qua ap D6 biến dạng và đải tần số sóng hài phụ thuộc vào tổng điện kháng giữa cuộn kháng và phụ

tái Cường độ sóng hài của dòng điện biến tần phụ thuộc vào loại chỉnh lưu và điện kháng

nguôn

5% được mắc nối tiếp với một phụ tải chỉ ở mức 50% dòng tải định mức thì điện kháng hiệu dụng của cuộn kháng cũng giảm 50%, từ 5% xuống còn 2.5% Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, điện kháng nguồn thường rất thấp so với phụ tải nên dù tải thấp thi tông điện kháng của cuộn kháng và phụ tải vẫn có giá trị điện kháng lớn hơn phía nguồn Thông thường, cuộn kháng nối tiếp có giá trị điện kháng từ 3% tới 6% đề cải thiện chất

lượng điện

Trước khi lắp cuộn khang THDi = 100° Sau khi lắp cuộn kháng 5% THDi < 35%

3.2 Biến áp cách ly

Cũng giống như cuộn kháng, điện kháng của máy biến áp (MBA) đủ nhỏ cho dòng

điện 50Hz di qua va tăng tỉ lệ thuận với tần số song hai Do do, có thể coi MBA có tác

dụng tương đương với một cuộn kháng mắc nối tiếp Thêm vào đó, giữa cuộn sơ cấp và thử cấp của MBA cách ly có màn chắn tĩnh điện, giữa màn chắn này và cuộn dây sẽ có một điện dung ký sinh tạo ra một đường điện kháng thấp có khả năng làm giảm nhiễu, các quá độ và dòng thứ tự không Người ta thường lắp MBA cách ly có cầu hình đầu tam giác (sơ cấp)-sao (thứ cấp) cho mục đích cải thiện chất lượng điện năng

Để có thê có hiệu suất giảm sóng hài tốt nhất, MBA cách ly hoặc cuộn kháng nối

tiếp cần được thiết kế chịu được đòng tái định mức và tính toán điện kháng dựa trên dòng

3.3 Bộ lọc thụ động

Có thể lọc sóng hài theo 2 cách: thụ động và chủ động Giải pháp đơn giản nhất

thường được sử dụng là lọc thụ động Mặc dù đơn giản, nhưng các tương tác của hệ

thống lưới phân phối với bộ lọc thụ động không phải lúc nào cũng theo ý muốn của người

thiết kế Bộ lọc thụ động có thê được tinh chính đề chỉ lọc một dải tần số sóng hài nhất

định

Một bộ lọc thụ động thông thường bao gồm các phần tử cuộn kháng, tụ điện và điện trở kết hợp với nhau đề kiểm soát sóng hài

Để có hiệu quả lọc sóng hài cao nhất, người thiết kế phải nắm vững các kiến thức

về điện kháng hệ thống, cộng hưởng, đặc tính tần số của các phần tử trong bộ lọc Các

biến đổi vẻ tần số của hệ thông cũng như sai số nội tại của các phân tử của bộ lọc ảnh

hưởng trực tiếp tới hiệu quả lọc sóng hài Trong tương lai, với các quy định chặt chẽ hơn

về sóng hài thì các bộ lọc thụ động có thể không còn đáp ứng được và phải được thay thế

Bộ lọc tích cực sẽ đo đòng điện của tái, tách thành phần cơ bản 50Hz ra khỏi tín hiệu đo lường dòng điện, phân tích các thành phần tần số còn lại trong tín hiệu và sau đó

bơm dòng bù ngược lại để triệt tiêu từng bậc sóng hài Thông thường, bộ lọc tích cực có thể lọc tới bậc hài thứ 50 và đạt được độ biến đạng sóng hài sau khi lọc dưới 5% hoặc

thấp hơn Đề lắp đặt bộ lọc tích cực, cường độ sóng hài trong hệ thống phải được đo

lường và xác định, sau đó chọn bộ lọc có công suất tương ứng

Bộ lọc sóng hài tích cực có khả năng thích ứng với các thay đối về đặc tính hệ

thông mà không bị suy giảm hiệu suất lọc như các bộ lọc thụ động Ngoài ra, bộ lọc tích

cực cho phép người vận hành mở rộng công suất bộ lọc mà không cần phải tính toán thiết

kế chỉ tiết Các tính năng lọc từng bậc làm tăng sự mềm dẻo trong việc cầu hình bộ lọc cho từng hệ thống

4 Ưu điểm và nhược điểm của các phương pháp lọc sóng hài

Đối với biến tần/bộ chỉnh

lưu tiêu chuẩn 6 xung, có thể giảm tổng biến dạng sóng hải dòng điện hài từ 80% xuống còn khoảng 35—

40%

Cung cấp điện kháng nối tiếp (tương tự như điện kháng dòng) và cung cap khả năng cách ly đôi với

một sô quá độ

Bus kết nối-hỗ trợ đa dang

tải Cung cấp hiệu chỉnh hệ số cong suat

Cuộn kháng có tác dụng triệt tiêu

sóng hải nhưng cũng làm tăng điện áp vào tụ do đó nên sử dụng

tụ bù có điện áp cao sẽ bền hơn

Không có lợi thế hơn cuộn kháng

để giảm sóng hài trừ khi theo cặp

đề chuyên pha

Kích thước chỉ theo yêu cầu của

hệ thông đó; phải được thay đôi kích thước nêu hệ thông thay đôi