Những yếu tố làm biến tần phát sinh sóng hài nghiêm trọng hơn

Trong các nhà máy hiện đại, biến tần được sử dụng rộng rãi để điều khiển tốc độ động cơ, tối ưu hóa quy trình sản xuất và tiết kiệm điện năng. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đó, biến tần cũng là một trong những nguồn phát sinh sóng hài phổ biến nhất trong hệ thống điện công nghiệp. Điều đáng chú ý là mức độ sóng hài không chỉ phụ thuộc vào số lượng biến tần, mà còn chịu tác động của nhiều yếu tố kỹ thuật khác. Nếu các yếu tố này kết hợp với nhau, chất lượng điện năng sẽ suy giảm đáng kể, làm tăng nguy cơ hư hỏng thiết bị và chi phí vận hành.

1. Sóng hài không chỉ phụ thuộc vào số lượng biến tần

Nhiều doanh nghiệp thường cho rằng chỉ cần đếm số lượng biến tần là có thể đánh giá mức độ phát sinh sóng hài. Tuy nhiên, đây chỉ là một tiêu chí mang tính tham khảo. Trên thực tế, một hệ thống chỉ có vài biến tần công suất lớn vẫn có thể tạo ra lượng sóng hài cao hơn một nhà máy sử dụng nhiều biến tần công suất nhỏ nhưng hoạt động gián đoạn.

Do đó, việc đánh giá sóng hài cần dựa trên nhiều thông số kỹ thuật như tổng công suất tải phi tuyến, chế độ vận hành, công suất máy biến áp và kết quả đo chất lượng điện năng thay vì chỉ dựa vào số lượng thiết bị.

2. Những yếu tố khiến biến tần gây sóng hài nghiêm trọng hơn

2.1 Tổng công suất biến tần càng lớn, nguy cơ sóng hài càng cao

Một trong những yếu tố quan trọng nhất là tổng công suất của các biến tần trong hệ thống.

Khi các biến tần có công suất lớn cùng hoạt động, dòng điện phi tuyến sẽ tăng lên đáng kể, kéo theo mức méo dạng dòng điện (THDi) cao hơn. Đây là nguyên nhân khiến máy biến áp, cáp điện và thanh cái phải chịu tổn hao lớn hơn bình thường.

Vì vậy, hai nhà máy có cùng số lượng biến tần nhưng công suất khác nhau sẽ có mức độ phát sinh sóng hài hoàn toàn khác nhau.

2.2 Tỷ lệ tải phi tuyến trong hệ thống điện

Ngoài biến tần, nhiều thiết bị khác như UPS, servo, máy hàn inverter, bộ chỉnh lưu hay nguồn xung cũng là các tải phi tuyến.

Nếu phần lớn phụ tải trong nhà máy đều thuộc nhóm này, tổng lượng sóng hài sẽ tăng lên nhanh chóng. Khi tỷ lệ tải phi tuyến càng lớn so với tổng công suất phụ tải, nguy cơ ảnh hưởng đến chất lượng điện năng càng cao.

Đây là lý do các nhà máy có mức độ tự động hóa cao thường phải quan tâm nhiều hơn đến vấn đề kiểm soát sóng hài.

2.3 Chế độ vận hành của các biến tần

Không chỉ số lượng hay công suất, thời điểm vận hành cũng ảnh hưởng trực tiếp đến mức phát sinh sóng hài.

Nếu nhiều biến tần hoạt động đồng thời trong cùng một khoảng thời gian, dòng điện méo dạng sẽ tăng mạnh hơn so với trường hợp các thiết bị vận hành luân phiên. Điều này thường xảy ra tại các dây chuyền sản xuất hoạt động liên tục 24/7 hoặc các hệ thống có nhiều động cơ khởi động cùng lúc.

2.4 Công suất máy biến áp và tổng trở hệ thống

Máy biến áp có công suất nhỏ so với tổng phụ tải phi tuyến sẽ khiến chỉ số THDi tại điểm đấu nối tăng nhanh hơn.

Bên cạnh đó, tổng trở của hệ thống điện cũng ảnh hưởng đến khả năng lan truyền sóng hài. Những hệ thống có tổng trở thấp hoặc cấu hình lưới điện chưa phù hợp có thể làm sóng hài khuếch đại và lan rộng sang các thiết bị khác trong nhà máy.

Đây là yếu tố thường bị bỏ qua khi đánh giá hiện trạng chất lượng điện năng.

2.5 Mở rộng dây chuyền nhưng không đánh giá lại chất lượng điện năng

Nhiều doanh nghiệp liên tục bổ sung biến tần, robot, máy hàn hoặc các dây chuyền sản xuất mới nhưng không tiến hành đo kiểm chất lượng điện năng sau khi mở rộng.

Theo thời gian, tổng công suất tải phi tuyến tăng lên làm chỉ số THDi vượt giới hạn cho phép mà doanh nghiệp không nhận ra. Đây là nguyên nhân khiến hệ thống điện vận hành ổn định trong giai đoạn đầu nhưng dần xuất hiện các sự cố như tụ bù hư hỏng, CB tác động bất thường hoặc máy biến áp phát nóng.

3. Dấu hiệu cho thấy sóng hài đang ở mức nghiêm trọng

Doanh nghiệp nên kiểm tra chất lượng điện năng nếu hệ thống xuất hiện một hoặc nhiều dấu hiệu sau:

• Máy biến áp hoặc tủ điện phát nóng bất thường.
• Cáp điện và thanh cái tăng nhiệt độ khi tải không quá lớn.
• Tụ bù thường xuyên hư hỏng hoặc bị cộng hưởng.
• CB, MCCB tác động không rõ nguyên nhân.
• PLC, HMI, SCADA hoặc thiết bị điều khiển xuất hiện lỗi, nhiễu tín hiệu.
• Điện năng tiêu thụ tăng nhưng sản lượng không thay đổi.
• Kết quả đo THDi vượt giới hạn khuyến nghị theo tiêu chuẩn áp dụng.

Đây đều là những biểu hiện cho thấy sóng hài đã bắt đầu ảnh hưởng đến độ ổn định và tuổi thọ của hệ thống điện.

4. Giải pháp kiểm soát sóng hài hiệu quả

Để đánh giá chính xác mức độ ảnh hưởng của sóng hài, doanh nghiệp cần thực hiện đo các thông số như THDi, THDv và phân tích phổ sóng hài tại những vị trí quan trọng trong hệ thống.

Trên cơ sở kết quả khảo sát, kỹ sư sẽ lựa chọn giải pháp phù hợp. Với các hệ thống có tải phi tuyến lớn và sóng hài thay đổi theo thời gian, AHF (Active Harmonic Filter) là giải pháp chủ động giúp giám sát dòng điện liên tục, phát hiện các thành phần sóng hài và tạo dòng bù ngược pha để triệt tiêu chúng theo thời gian thực. Nhờ đó, chỉ số THDi được giảm xuống, chất lượng điện năng được cải thiện, đồng thời bảo vệ máy biến áp, tụ bù, cáp điện và các thiết bị điều khiển quan trọng.

Số lượng biến tần không phải là yếu tố duy nhất quyết định mức độ phát sinh sóng hài trong hệ thống điện. Tổng công suất biến tần, tỷ lệ tải phi tuyến, chế độ vận hành, công suất máy biến áp, cấu hình lưới điện và quá trình mở rộng sản xuất đều có thể làm sóng hài trở nên nghiêm trọng hơn. Vì vậy, doanh nghiệp nên đánh giá chất lượng điện năng định kỳ và lựa chọn giải pháp xử lý phù hợp để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định, an toàn và hiệu quả trong dài hạn.

AT Đông Dương luôn quan tâm đến những khó khăn mà các doanh nghiệp gặp phải trong việc vận hành và đảm bảo sự hoạt động ổn định của hệ thống điện công nghiệp.

Chúng tôi ở đây để giúp bạn giải quyết những vấn đề đó, nhanh chóng, an toàn, với chi phí tốt nhất.

Hãy liên hệ ngay với AT Đông Dương để đem về những thiết bị điện công nghiệp tốt nhất!

Bạn cần tư vấn thêm điều gì, hãy bấm vào ô chat bên dưới góc phải màn hình nhé!

AT Đông Dương sẵn sàng phục vụ bạn!