Sóng hài từ máy hàn ảnh hưởng đến hệ thống điện mặt trời như thế nào?

1. Sóng hài từ máy hàn là gì?

Trong các nhà máy cơ khí, xưởng gia công kim loại và kết cấu thép, máy hàn là một trong những thiết bị tiêu thụ điện năng lớn và hoạt động thường xuyên. Đặc biệt, các dòng máy hàn inverter hiện đại sử dụng linh kiện điện tử công suất để chỉnh lưu và điều khiển dòng điện hàn. Quá trình này khiến dòng điện tiêu thụ không còn dạng hình sin lý tưởng mà xuất hiện các thành phần tần số cao gọi là sóng hài.

Khác với dòng điện cơ bản 50 Hz của lưới điện, sóng hài là các thành phần có tần số là bội số của tần số cơ bản như bậc 3, bậc 5, bậc 7, bậc 11 hoặc bậc 13. Khi số lượng máy hàn trong xưởng tăng lên, lượng sóng hài phát sinh cũng tăng theo và lan truyền trên toàn bộ hệ thống điện.

2. Vì sao máy hàn được xem là tải phi tuyến?

Máy hàn không tiêu thụ điện theo cách tuyến tính như động cơ hoặc điện trở gia nhiệt. Trong quá trình tạo hồ quang điện, dòng điện liên tục thay đổi theo từng mối hàn, vật liệu hàn và thao tác của người vận hành.

Chính đặc tính này khiến máy hàn trở thành tải phi tuyến, có khả năng:

• Gây méo dạng dòng điện.
• Tạo ra sóng hài trên lưới điện.
• Làm dao động công suất tiêu thụ.
• Gây ảnh hưởng đến chất lượng điện năng.

Khi nhiều máy hàn cùng hoạt động, mức độ méo dạng dòng điện có thể tăng đáng kể, đặc biệt tại các xưởng sản xuất quy mô lớn.

3. Sóng hài ảnh hưởng đến inverter điện mặt trời như thế nào?

Inverter điện mặt trời là thiết bị có nhiệm vụ đồng bộ điện áp, tần số và pha với lưới điện trước khi phát công suất lên hệ thống.

Để thực hiện điều này, inverter liên tục giám sát chất lượng điện năng tại điểm đấu nối. Khi sóng hài tăng cao, điện áp lưới không còn dạng hình sin chuẩn, làm cho inverter gặp khó khăn trong việc nhận dạng tín hiệu lưới.

Một số hậu quả thường gặp gồm:

• Inverter giảm công suất phát điện.
• Inverter tự động ngắt kết nối khỏi lưới.
• Xuất hiện cảnh báo chất lượng điện năng.
• Tăng số lần khởi động lại trong ngày.
• Giảm hiệu suất khai thác năng lượng mặt trời.

Trong nhiều trường hợp, doanh nghiệp nhận thấy sản lượng điện mặt trời giảm nhưng không phát hiện lỗi thiết bị. Nguyên nhân thực sự lại đến từ sóng hài phát sinh trong quá trình sản xuất.

4. Ảnh hưởng đến hệ thống Zero Export

Đối với các hệ thống điện mặt trời không phát ngược lên lưới (Zero Export), inverter phải nhận tín hiệu từ CT và Meter để điều chỉnh công suất phát phù hợp với phụ tải.

Khi sóng hài quá cao, tín hiệu đo lường có thể bị sai lệch hoặc nhiễu. Điều này khiến inverter hiểu sai công suất tiêu thụ thực tế của nhà máy.

Hậu quả là:

• Inverter giảm phát không cần thiết.
• Công suất dao động liên tục.
• Xuất hiện hiện tượng phát điện không ổn định.
• Hệ thống phản ứng chậm khi tải thay đổi.

Đây là nguyên nhân khá phổ biến tại các xưởng cơ khí sử dụng nhiều máy hàn và tải điện tử công suất.

5. Sóng hài có làm hỏng tụ bù không?

Câu trả lời là có. Tụ bù là thiết bị rất nhạy cảm với sóng hài. Khi sóng hài xuất hiện, dòng điện hài thường tập trung đi qua tụ điện nhiều hơn các thiết bị khác do đặc tính trở kháng của tụ giảm khi tần số tăng.

Điều này có thể gây:

• Quá dòng qua tụ bù.
• Phát nhiệt bất thường.
• Phồng tụ.
• Cháy nổ tụ bù.
• Giảm tuổi thọ thiết bị.

Nếu nhà máy vừa có điện mặt trời vừa có nhiều máy hàn nhưng vẫn sử dụng tụ bù thông thường, nguy cơ sự cố sẽ cao hơn đáng kể.

6. Nguy cơ cộng hưởng trong hệ thống

Một rủi ro khác thường bị bỏ qua là hiện tượng cộng hưởng giữa tụ bù và điện cảm của máy biến áp hoặc đường dây.

Khi tần số cộng hưởng trùng với một bậc sóng hài đang tồn tại trong hệ thống, điện áp và dòng điện có thể tăng đột biến.

Hậu quả gồm:

• Tụ bù hư hỏng liên tục.
• Inverter báo lỗi.
• Máy biến áp nóng bất thường.
• MCCB và thiết bị bảo vệ tác động sai.
• Chất lượng điện năng suy giảm nghiêm trọng.

7. Làm thế nào để kiểm tra ảnh hưởng của sóng hài?

Để đánh giá chính xác, cần sử dụng máy phân tích chất lượng điện năng đo các thông số:

• THDi (Tổng độ méo hài dòng điện).
• THDv (Tổng độ méo hài điện áp).
• Phổ sóng hài từng bậc.
• Công suất tác dụng và phản kháng.
• Dòng điện trung tính.

Các dữ liệu này giúp xác định mức độ ảnh hưởng của máy hàn đến hệ thống điện mặt trời và lựa chọn giải pháp phù hợp.

8. Giải pháp hạn chế ảnh hưởng của sóng hài

Tùy theo mức độ sóng hài, có thể áp dụng một hoặc nhiều giải pháp sau:

• Lắp tụ bù có cuộn kháng.
• Sử dụng bộ lọc sóng hài thụ động.
• Lắp bộ lọc sóng hài chủ động (AHF).
• Phân tách các tải hàn công suất lớn.
• Kiểm tra và tối ưu hệ thống Zero Export.
• Đo kiểm chất lượng điện năng định kỳ.

Việc xử lý đúng nguyên nhân sẽ giúp inverter vận hành ổn định hơn, nâng cao hiệu suất phát điện và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Sóng hài từ máy hàn là yếu tố có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả vận hành của hệ thống điện mặt trời. Chúng không chỉ làm giảm chất lượng điện năng mà còn có thể khiến inverter giảm công suất, hoạt động không ổn định, gây hư hỏng tụ bù và làm tăng nguy cơ cộng hưởng trong hệ thống. Vì vậy, trước khi lắp đặt điện mặt trời cho xưởng cơ khí hoặc nhà máy sử dụng nhiều máy hàn, doanh nghiệp nên khảo sát chất lượng điện năng, đo chỉ số THDi và THDv, đồng thời đánh giá tình trạng tụ bù và hệ thống điện hiện hữu. Đây là bước quan trọng để đảm bảo hệ thống điện mặt trời hoạt động ổn định, an toàn và đạt hiệu quả đầu tư cao nhất.

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!