KHẢO SÁT

Qua tiến hành khảo sát, chuyên gia lọc sóng hài và tổ tư vấn kĩ thuật PowerMore nhận thấy tại hệ thống cáp treo của Bà Nà Hills có hiện tượng sóng hài nghiêm trọng làm biến dạng dòng điện và điện áp, gây ảnh hưởng về chất lượng vận hành và làm giảm đáng kể tuổi thọ thiết bị. Các số liệu mà PowerMore đo được tại máy biến áp và nhóm máy phát điện Diesel ở trạm cáp treo 6 về tình trạng sóng hài và dao động dòng điện, điện áp đều chỉ ra độ méo sóng hài lớn nhiều lần so với quy định của thông tư 32/2010/TT-BCT của Bộ Công Thương. 

LẮP ĐẶT & HIỆU QUẢ

Tháng 5/2016, PowerMore đã lắp đặt thành công hệ thống lọc sóng hài ADF – Comsys. Tổng độ méo sóng hài dòng và áp đều đạt và vượt các chỉ tiêu của thông tư 32:

• Hệ số công suất được cải thiện từ 0.6 – 0.7 lên đến 0.95 giúp Bà Nà Hills tránh được các khoản phạt hệ số công suất lớn hằng tháng.
• Các máy phát dự phòng tại Ga 6 – Bà Nà Hills cũng được nâng cao hiệu suất lên tối đa sau khi hệ thống ADF được lắp đặt với tốc độ kéo cáp là 5,5 m/s (100% công suất) thay vì hoạt động không ổn định ở mức 3 – 4 m/s (50% công suất) như trước đây. 
• Hệ thống ADF còn triệt tiêu các hiện tượng cháy nổ và hư hỏng tụ bù tại Ga 6.

Hệ thống lọc sóng hài và bù công suất phản kháng ADF đã chứng tỏ khả năng nâng cao chất lượng điện năng của các hệ thống điện và mang lại các khoản tiết kiệm đáng kể và sự yên tâm tuyệt đối cho khách hàng. PowerMore tự hào là công ty đầu tiên giới thiệu và lắp đặt sản phẩm Comsys ADF tại khu vực miền Trung.

NGUỒN GỐC VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA SÓNG HÀI

NHỮNG ĐẶC TÍNH CỦA PHỤ TẢI

Trước khi triển khai lọc sóng hài và ảnh hưởng của sóng hài, chúng ta cần xem xét mạng lưới phân phối điện và các phụ tải trong hệ thống điện.

Các nhà máy lớn thường lắp đặt một máy biến áp (MBA) hạ áp từ cao thế để cấp điện cho hệ thống máy móc. Các nhà máy cỡ trung và cỡ nhỏ thường sử dụng cấp điện áp trung thế. Các phụ tải lớn (không được thể hiện trong hình trên) thường đấu nối trực tiếp vào cấp trung thế.

Điện áp trung thế được hạ áp xuống cấp hạ thế để đấu nối vào các phụ tải trong nhà máy. Những phụ tải này có thể là các động cơ xoay chiều AC, các điện trở đốt nóng hoặc chiếu sáng, các thiết bị điện tử công suất như biến tần, … Các hệ thống bù công suất phản kháng (CSPK) có thể được lắp ở phía trung thế và/hoặc hạ thế của lưới điện.

Chúng ta có thể phân phụ tải làm 2 loại chính:

● Tải tuyến tính
● Tải phi tuyến tính

Một phụ tải tuyến tính là phụ tải có dạng sóng dòng điện giống dạng sóng của điện áp (dạng sóng hình sin). Các động cơ, đèn sợi đốt, các vật liệu đốt nóng dùng điện trở, tụ điện, điện kháng là các phụ tải tuyến tính.

Các thiết bị công nghiệp có tích hợp các mạch điện tử công suất thường là các tải phi tuyến (máy hàn, lò hồ quang, lò trung tần, bộ nạp ắc quy), biến tần cho động cơ AC DC, nguồn dự phòng UPS, các thiết bị văn phòng (máy tính, máy in, server, …) là tải phi tuyến. Dòng điện của các phụ tải này méo mó và không có dạng hình sin.

Những phụ tải phi tuyến tạo ra dòng điện sóng hài chạy khắp hệ thống điện và gây ra sóng hài trên điện áp thông qua trở kháng của hệ thống. Sóng hài dòng điện ảnh hưởng tới các thiết bị mắc nối tiếp với nguồn hài, trong khi sóng hài điện áp gây ảnh hưởng các thiết bị mắc song song với nguồn hài.

ẢNH HƯỞNG KỸ THUẬT

Dòng điện sóng hài méo mó gây ra bởi các phụ tải phi tuyến sẽ làm biến dạng điện áp hệ thống. Mức độ biến dạng của điện áp phụ thuộc vào điện kháng hệ thống. Thường thì điện kháng hệ thống tương đối nhỏ nên sóng hài điện áp nhỏ hơn nhiều sóng hài trên dòng điện.

Sóng hài làm tăng giá trị RMS của dòng điện. Việc này làm tăng tổn thất công suất tác dụng (P) và gây ra quá tải trên hệ thống.

Các thiết bị, phần tử nối tiếp với nguồn sóng hài thường là cáp dẫn điện, máy cắt, máy biến áp. Dòng RMS cao hơn gây thêm tổn thất trên các phần tử này và buộc người thiết kế phải tăng dự phòng sóng hài. Điều này sẽ làm tăng chi phí đầu tư thiết bị. Nếu các nhà máy lân cận có lượng sóng hài lớn thì MBA đầu vào phải được tăng công suất để dự phòng và làm tăng giá trị của hợp đồng mua bán điện.

Dòng sóng hài cũng có thể gây ra biến dạng trên điện áp hệ thống và có thể làm trip các thiết bị khác trong nhà máy, gây ra mất điện hệ thống. Dòng điện chạy qua các tụ bù CSPK có thể tăng lên đột biến và gây quá tải hệ thống bù. Cộng hưởng với sóng hài gây ra quá áp nguy hiểm làm hư hỏng thiết bị khác.

ẢNH HƯỞNG KINH TẾ

Một trong các ảnh hưởng lớn nhất của sóng hài là việc làm tăng giá trị RMS của dòng 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:

● Giảm quá tải hệ thống, từ đó cải thiện hiệu suất vận hành,
● Giảm tốn thất hệ thống và điện năng tiêu thụ,
● Giảm nguy cơ mất điện,
● Kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Tổng độ méo hài THD (Total Harmonic Distortion) là chỉ số thường được dùng để đánh giá mức độ biến dạng của một tín hiệu xoay chiều. Độ biến dạng điện áp THDu dùng ở cấp hệ thống, trong khi độ biến dạng dòng điện THDi được dùng ở cấp thiết bị.

LỢI ÍCH CỦA VIỆC XỬ LÝ SÓNG HÀI

GIẢM CHI PHÍ ĐẦU TƯ (CAPEX)

Tiết kiệm trên Capex là mối quan tâm thường trực của các chủ đầu tư. Quản lý sóng hài mang lại cơ hội tiết kiệm đáng kể. Chúng ta sẽ tập trung vào phần chi phí thiết bị và sẽ không bàn luận về các khoản tiết kiệm khác như tiết kiệm không gian hoặc nhân công.
Việc lọc sóng hài làm giảm giá trị RMS của dòng điện và do đó làm giảm kích thước của cáp, định mức của máy cắt và công tắc tơ.

GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH (OPEX)

● Giảm thiểu sóng hài nói chung góp phần giảm tổn thất điện năng trong máy biến áp, cáp, thiết bị đóng cắt …
● Giảm thiểu sóng hài cho phép giảm lượng điện năng tiêu thụ đã đăng ký với điện lực địa phương. Trong hầu hết các trường hợp, khoản tiết kiệm có thể lên đến 10% hóa đơn tiền điện.

CẢI THIỆN HIỆU QUẢ KINH DOANH

Sóng hài là nguyên nhân làm tăng giá trị RMS dòng điện, dẫn đến tổn thất điện năng và gây tăng nhiệt trong máy biến áp, cáp, động cơ, tụ điện…
Hậu quả có thể là các lỗi trip máy cắt hoặc rơ le bảo vệ, và giảm tuổi thọ của thiết bị. Ví dụ, động cơ hoạt động với mức tăng nhiệt khoảng 10 ° C sẽ bị giảm tới 50% tuổi thọ vận hành.
Sóng hài có thể làm tăng chi phí bảo trì và sửa chữa đáng kể, nhưng chi phí đó vẫn còn tương đối thấp so với đối với những tổn thất tài chính liên quan đến việc gián đoạn chu trình sản xuất.
Dưới đây là một số ví dụ về tổn thất tài chính liên quan đến các sự số về điện trong một số ngành giá trị cao: