SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN: TÁC HẠI VÀ GIẢI PHÁP (Phần 2) ThS. BÙI VĂN TRÌNH

SÓNG HÀI TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN: TÁC HẠI VÀ GIẢI PHÁP (Phần 2) ThS BÙI VĂN TRÌNH Trưởng nhóm chun gia chất lượng nguồn điện VI GIẢI PHÁP NÀO KHẮC PHỤC SĨNG HÀI? Giảm thiểu thiệt hại sóng hài thực theo hai phương án: thay đổi thông số thiết bị để giảm tác hại sóng hài kiểm sốt, triệt tiêu sóng hài hệ thống Thay đổi thông số thiết bị để giảm tác hại sóng hài Ý tưởng cho giải pháp điều chỉnh lại toàn hệ thống để làm giảm nhạy cảm thiết bị sóng hài Phương pháp thường yêu cầu thay đổi thông số kỹ thuật thiết bị (chẳng hạn thay đổi công suất máy biến áp hay kích thước dây dẫn), khơng cần thiết phải bổ sung thiết bị phụ trợ lọc Do đó, nhà máy tiết kiệm chi phí, sóng hài cịn tồn hệ thống Một giải pháp thực tế tăng kích thước dây dẫn để hạn chế ảnh hưởng sóng hài triplen (triplen harmonic) Loại sóng hài có bậc tích số lẻ với (ví dụ bậc 3, 9, 15, …) Dịng điện hài triplen cộng dồn vào dây trung tính hệ thống pha dây Kết dòng điện dây trung tính có độ lớn cao đến 1.73 lần so với dịng điện Hậu khơng gây hư hỏng thiết bị mà tăng nguy an tồn điện Giải pháp thơng thường để hạn chế ảnh hưởng sóng hài triplen tăng kích thước dây trung tính lên gấp đơi so với dây pha Tụ điện làm tăng ảnh hưởng sóng hài Ý tưởng giải vấn đề đơn giản loại bỏ tụ điện hệ thống, nhà máy phải chịu phạt từ Điện Lực không đảm bảo hệ số công suất Giải pháp xem qua ngớ ngẩn Nhưng chi phí thiệt hại mức cho phép khơng phải gợi ý tồi Tóm lại vấn đề, tăng kích thước dây dẫn loại bỏ tụ điện với mục đích bảo vệ thiết bị trước ảnh hưởng sóng hài Tiếc thay, sóng hài tồn di chuyển đến khu vực khác hệ thống để thực nhiệm vụ – phá hoại Kiểm sốt, triệt tiêu sóng hài hệ thống Giảm thành phần sóng hài giải pháp phổ biến áp dụng phổ biến cho tất nhà máy khu cơng nghiệp Có nhiều biện pháp để làm giảm kiểm sốt sóng hài Tuy nhiên, lọc sóng hài thụ động (passive filter) chủ động (active filter) giải pháp quan tâm Giải pháp yêu cầu kết hợp nhiều thiết bị, làm tăng chi phí lắp đặt, đổi lại biến sóng hài Chi phí cho lọc thay đổi tùy vào ứng dụng cụ thể phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng sóng hài Thiết bị phổ biến sử dụng để kiểm sốt sóng hài dịng điện shunt filter Bộ lọc thuộc nhóm passive filter thiết bị có chi phí thấp giải pháp lọc sóng hài Ý tưởng hoạt động shunt filter hút dịng hài vào (tạo điểm ngắn mạch) vị trí gần nguồn phát hài để sóng hài khơng vào hệ thống Có nhiều loại shunt filter, loại single-tuned, 1st order high-pass, 2nd order high-pass 3rd order high-pass loại phổ biến Trong loại single-tuned filter, hay cịn gọi notch filter Cấu trúc thiết bị đơn giản kết hợp tụ điện cuộn kháng đấu nối tiếp vào hệ thống Tuy nhiên nhược điểm giới hạn khả lọc sóng hài kiểm sốt số lượng bậc sóng hài định Khác với lọc sóng hài thụ động, active filter có khả lọc tất bậc sóng hài hệ thống cách đưa vào hệ thống tín hiệu ngược pha (out-of-phase) với sóng hài tồn hệ thống Bộ lọc active filter bao gồm bốn nhóm chính, series voltage, parallel voltage, series current parallel current Thiết kế nhóm series/parallel phụ thuộc vào cách chúng đưa tín hiệu triệt sóng hài vào hệ thống Ví dụ lọc series voltage sử dụng tín hiệu điện áp đầu vào Dựa vào tín hiệu này, lọc đưa vào hệ thống loại tín hiệu điện áp ngược pha để triệt sóng hài Tín hiệu lọc đưa vào hệ thống thông qua máy biến áp nối tiếp với hệ thống Trong lọc parallel current, tín hiệu dịng điện từ hệ thống dùng để tạo tín hiệu lọc sóng hài Tín hiệu đưa vào hệ thống thơng qua máy biến dịng đấu sóng song với hệ thống Hai lọc cịn lại có cách hoạt động tương tự Sử dụng lọc active filter để lọc sóng hài hệ thống điện có nhiều ưu điểm vượt trội Ưu điểm lớn khơng làm tăng tượng cộng hưởng passive filter gây cộng hưởng hệ thống khơng tính tốn cơng suất phù hợp Một ưu điểm vượt trội khác lọc active filter có khả triệt loại sóng hài với nhiều bậc khác nhau, đồng thời làm tăng hệ số công suất hệ thống Tất nhiên, ưu điểm kèm với giá tương đối cao Một nhược điểm khác lọc active filter có thiết kế phức tạp hoạt động dựa việc sử lý tín hiệu nên yêu cầu cao chất lượng CT VT Các thuật tốn lọc sóng hài phát triển, nhiên với phát triển khoa học kỹ thuật ngày đa đưa nhiều kết khả quan Khi thuật toán kỹ thuật phát triển, giá thành sản phẩm giảm mạnh Và lọc active filter trở nên vô phổ biến 3 Giải pháp lọc sóng hài Schneider Như giới thiệu phần giải pháp lọc sóng hài, việc phổ biến sử dụng lọc active filter ưu điểm điều khơng thể tránh khỏi cho ứng dụng nhà máy khu công nghiệp Nắm bắt điều đó, Schneider – chuyên gia hàng đầu cung cấp giải pháp quản lý lượng - đưa thị trường lọc hài AccuSine+ Khả giải vấn đề sóng hài tính khác tích hợp AccuSine+ chứng nhận đảm bảo trao tặng giải thưởng 2016 Frost & Sullivan New Product Innovation cho thiết bị có khả hoạt động hiệu đổi công nghệ Bộ lọc AccuSine+ chia thành ba nhóm chính, AccuSine PCS+, AccuSine PCSn AccuSine PFV+ Mỗi nhóm có ứng dụng cụ thể tóm tắt Bảng AccuSine PFV+ thiết bị bù công suất phản kháng (electronic VAR compensation) sử dụng công nghệ IGBT đa bậc với cải tiến hệ thống điều khiển để bù cho hệ số công suất vượt trước (leading) hay chậm sau (lagging) hạn chế nhấp nháy điện (flicker) Đây giải pháp lý tưởng để giải vấn đề hệ số công suất cho hệ thống không ổn định điện áp công nghệ sạc nhanh AccuSine PCSn AccuSine PCS+ có nhiều ứng dụng linh hoạt, khả đáp ứng nhanh để giải ổn định hệ thống điện sóng hài gây AccuSine PCS+ phù hợp cho ứng dụng công nghiệp nặng Bên cạnh giải pháp lọc sóng hài ba pha, AccuSine PCSn có khả bù sóng hài cho dây trung tính, với ứng dụng thương mại hệ thống tải phi tuyến pha Thiết bị lọc sóng hài chủ động Schneider với ưu điểm trội: Ø Tốc độ xử lí: • Digital FFT – triệt tiêu song hài nhanh chu kỳ điện (0.04s) • Tốc độ đáp ứng nhanh IGBT đóng cắt với chu k rt ngn 25 àSec ã Kt ni song song nhiều Accusine • Theo sơ đồ Master-Slave, MasterMaster Ø Tính trội • Triệt tiêu song hài từ bậc đến bậc 51 • Cài đặt Setpoint % THDv • Cài đặt Setpoint %THDi • Lựa chọn ưu tiên xử lí sóng hài hệ số cơng suất • Hiệu suất cao giúp tiết kiệm điện Ø Cài đặt Setpoint theo Thơng Tư 39: • THDv = 6.5% • THDi = 12% Trước lắp lọc sóng hài tích cực Sau lắp lọc sóng hài tích cực V KẾT LUẬN Với ảnh hưởng thiệt hại trực tiếp mà sóng hài gây cho việc sản xuất sử dụng điện, việc lọc sóng hài nâng cao chất lượng điện điều mà nhà máy, doanh nghiệp thương mại lớn hướng tới Hiện nay, thị trường Schneider Electric tự hào nhà cung cấp hàng đầu toàn cầu cho giải pháp giám sát nâng cao chất lượng điện Tại Việt Nam, có nhiều khách hàng lớn sử dụng giải pháp Schneider, với độ tin cậy cao hiệu mang lại to lớn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) G.T Heydt, Electric Power Quality, 2nd ed West LaFayette, IN: Stars in a Circle Publications, 1994 2) IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants, IEEE Standard 141-1993 New York: The IEEE Red Book, 1994 3) R.C Dugan, M.F McGranaghan, and H.W Beaty, Electrical Power Systems Quality New York: McGrawHill, 1996 4) J.C Whitaker, AC Power Systems Handbook, 2nd ed Boca Raton, FL: CRC Press, 1999 5) G.N.C Ferguson, “Power Quality Improvement in a Harmonic Environment,” from a paper presented at the Inter National Electrical Testing Association (NETA) Annual Technical Conference, Mar 19, 1997 6) IEEE Task Force, “Effects of Harmonics on Equipment,” IEEE Trans Power Delivery, vol 8, pp 672-680, 1993 7) C Sankaran, “Effects of Harmonics on Power Systems—Part 1,” EC&M, pp 33-42, Oct 1995 PHỤ LỤC MỘT SỐ DỰ ÁN LỌC SÓNG HÀI TIÊU BIỂU ĐÃ ĐƯỢC THỰC TIỄN CHỨNG MINH 1) HỆ THỐNG ĐIỆN TRONG SÂN BAY Dự án công ty ESEC triển khai trọn gói từ khâu khảo sát, đo đạc, thiết kế, cung cấp, lắp đặt đào tạo vận hành sử dụng Trước cơng ty thực cung cấp hệ thống lọc sóng hài cho hệ thống nhà máy: Thép, Bán dẫn, Tòa nhà, Nhà máy thực phẩm,… Qua tiến hành đo đạt phân tích số liệu mà ESEC đo MSB bị sóng hài nghiêm trọng làm biến dạng dòng điện điện áp, gây ảnh hưởng chất lượng vận hành làm giảm đáng kể tuổi thọ thiết bị dao động dòng điện, điện áp độ méo sóng hài lớn nhiều lần so với quy định thông tư 39/2010/TT-BCT Bộ Công Thương ESEC hồn thành dự án lọc sóng hài cho MSB nhà ga T1 tổng cộng lọc sóng hài tích cực Schneider với tổng cơng suất 1800A Hệ thông vào hoạt động giúp nhà ga vận hành hiệu quả, ổn định hệ thống, phục vụ việc vận hành hệ thống ổn định đảm bảo độ tin cậy cao 2) NHÀ MÁY SẢN XUẤT CAFÉ Dự án công ty ESEC triển khai trọn gói từ khâu khảo sát, đo đạc, thiết kế, cung cấp, lắp đặt đào tạo vận hành sử dụng Trước cơng ty thực cung cấp hệ thống lọc sóng hài cho hệ thống nhà máy: Thép, Bán dẫn, Tòa nhà, Nhà máy thực phẩm,… Qua tiến hành đo đạt phân tích số liệu mà ESEC đo MSB bị sóng hài nghiêm trọng làm biến dạng dịng điện điện áp, gây ảnh hưởng chất lượng vận hành làm giảm đáng kể tuổi thọ thiết bị dao động dòng điện, điện áp độ méo sóng hài lớn nhiều lần so với quy định thông tư 39/2010/TT-BCT Bộ Công Thương ESEC hồn thành dự án lọc sóng hài giai đoạn cho MSB tổng cộng lọc sóng hài tích cực Schneider với tổng cơng suất 600A Hệ thông vào hoạt động giúp nhà ga vận hành hiệu quả, ổn định hệ thống, phục vụ việc vận hành hệ thống ổn định đảm bảo độ tin cậy cao Giai đoạn triển khai cho MSB cịn lại với tổng cơng suất 2400A 3) HỆ THỐNG ĐIỆN CỦA TÒA NHÀ Dự án cơng ty ESEC triển khai trọn gói từ khâu khảo sát, tư vấn thiết kế với REE chủ đầu tư cung cấp, lắp đặt đào tạo vận hành sử dụng Trước cơng ty thực cung cấp hệ thống lọc sóng hài cho hệ thống nhà máy: Thép, Bán dẫn, Tòa nhà, Nhà máy thực phẩm,… Với kinh nghiệm ESEC thiết kế tư vấn cho dự án tương tự dựa vào danh sách tải thiết kế hệ thống tư vấn thiết kế từ đầu cúng với đơn vị tư vấn thiết kế tịa nhà Vấn đề khó khăn khâu tính tốn dự án dựa số liệu vẽ thiết kế Nhưng với đội ngũ kỹ sư Schneider Electric đào tạo chúng tơi Eco-Expert tự tin hồn thành dự án đáp ứng yêu cầu đề cảu chủ đầu tư Hệ thống hoàn thành với lọc hài tích cực Accusine tổng cơng suất 600A cho pha 120 A cho pha