Phân loại sóng hài bậc lẻ, sóng hài bậc chẵn

Sóng hài là các thành phần sóng có tần số là bội số nguyên của tần số cơ bản trong hệ thống điện. Chúng sinh ra chủ yếu do các tải phi tuyến như biến tần, máy tính, đèn LED, bộ nguồn xung và thiết bị điện tử hiện đại. Khi sóng hài xuất hiện, chúng gây ra hiện tượng méo dạng sóng điện áp và dòng điện, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của hệ thống điện.

1. Phân loại các bậc sóng hài

Sóng hài được phân loại theo bậc, tức là tần số của chúng gấp bao nhiêu lần tần số cơ bản (ở Việt Nam là mức 50Hz). Các bậc sóng hài phổ biến bao gồm:

1.1. Sóng hài bậc lẻ

Sóng hài bậc lẻ (bậc 3, 9, 15,…) là các sóng hài bậc ba và bội số của chúng. Sóng hài bậc 5, 7, 11, 13,… thường gây quá nhiệt trong máy biến áp và động cơ, làm suy giảm hiệu suất và tuổi thọ của thiết bị.

• Xuất hiện phổ biến hơn trong hệ thống điện do các tải phi tuyến như biến tần, bộ nguồn xung, đèn LED.
• Giữ nguyên tính đối xứng của sóng sin nhưng méo dạng do các bậc hài lẻ chồng lấn.
• Gây méo dạng nghiêm trọng cho dạng sóng điện áp và dòng điện.
• Sóng hài bậc 3 và các bội số của nó có thể cộng hưởng trên dây trung tính, làm tăng nguy cơ quá tải, cháy nổ.

1.2. Sóng hài bậc chẵn

Sóng hài bậc chẵn (Sóng hài bậc 2, 4, 6, 8,…) là những sóng có tần số là bội số chẵn của tần số cơ bản, tức là 2, 4, 6, 8 lần tần số cơ bản. Sóng hài bậc chẵn ít phổ biến hơn, thường xuất hiện trong các hệ thống sử dụng chỉnh lưu hoặc lò nung cảm ứng cao tần.

• Sóng hài bậc chẵn thường xuất hiện khi có sự bất đối xứng trong hệ thống điện, chẳng hạn như sự cố mất pha hoặc sự không cân bằng tải.
• Phá vỡ tính đối xứng của sóng sin chuẩn, tạo ra thành phần DC offset (dòng 1 chiều) trong hệ thống AC.
• Ít phổ biến hơn so với sóng hài bậc lẻ, nhưng khi xuất hiện, chúng có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng.
• Gây méo dạng điện áp và dòng điện, ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị điện nhạy cảm.

2. Bảng so sánh sóng hài bậc lẻ và sóng hài bậc chẵn

3. Tác động của sóng hài đến hệ thống điện

• Sóng hài làm méo dạng sóng điện áp và dòng điện, khiến thiết bị điện phải làm việc với hiệu suất thấp hơn, tiêu tốn nhiều năng lượng hơn và làm tăng chi phí vận hành.
• Trong các máy biến áp và động cơ điện, sóng hài làm tăng tổn hao năng lượng dưới dạng nhiệt, giảm tuổi thọ thiết bị và gây nguy cơ cháy nổ.
• Các thiết bị điện tử nhạy cảm như máy tính, bộ điều khiển tự động và thiết bị viễn thông có thể bị nhiễu loạn do sóng hài, dẫn đến lỗi dữ liệu hoặc sự cố hệ thống.
• Sóng hài gây ra hao mòn nhanh chóng cho tụ bù, dây cáp, máy biến áp và các thiết bị điện khác, làm tăng tần suất bảo trì và thay thế, kéo theo chi phí vận hành cao hơn.

4. Giải pháp lọc sóng hài hiệu quả hiện nay

Để hạn chế tác động của sóng hài, có thể áp dụng các phương pháp chung như sau:

• Sử dụng bộ lọc sóng hài: Bộ lọc sóng hài thụ động và bộ lọc sóng hài chủ động giúp loại bỏ các thành phần sóng hài không mong muốn, cải thiện chất lượng điện năng.
• Lắp đặt cuộn kháng cho tụ bù: Cuộn kháng giúp hạn chế dòng điện hài và bảo vệ tụ bù khỏi quá nhiệt và hư hỏng.
• Thiết kế hệ thống điện hợp lý: Cân bằng tải giữa các pha, sử dụng dây dẫn đủ tiết diện và lựa chọn thiết bị điện có công nghệ chống nhiễu sóng hài.

Ngoài ra, nếu bạn muốn có biện pháp xử lý riêng biệt cho sóng hài bậc chẵn, sóng hài bậc lẻ thì có thể tham khảo các biện pháp sau:

– Sóng hài bậc chẵn:

• Sử dụng chỉnh lưu toàn sóng thay vì nửa sóng.
• Kiểm tra và sửa chữa thiết bị bị hỏng (ví dụ: máy biến áp bão hòa).

– Sóng hài bậc lẻ

• Lắp bộ lọc tích cực (Active Filter) hoặc cuộn kháng AC cho biến tần.
• Dùng máy biến áp K-rated chịu được nhiệt do hài.
• Thiết kế hệ thống tránh cộng hưởng (ví dụ: tụ bù kết hợp cuộn kháng).

Sóng hài là một trong những nguyên nhân chính gây suy giảm chất lượng điện năng và làm giảm hiệu suất của hệ thống điện. Hiểu rõ về các bậc sóng hài và áp dụng các biện pháp giảm thiểu sẽ giúp doanh nghiệp và cá nhân tối ưu hóa hệ thống điện, giảm thiểu tổn thất và đảm bảo sự ổn định của thiết bị điện. 

Thông tin trong bài chỉ mang tính tham khảo. Để tìm ra giải pháp lọc sóng hài thích hợp cho hệ thống điện của bạn, bạn cần hỏi ý kiến của kỹ thuật viên. AT Đông Dương là một trong những đơn vị đi đầu về cung cấp giải pháp lọc sóng hài, bạn có thể liên hệ với chúng tôi để nhận tư vấn miễn phí.