Tài liệu Nghiên cứu chế tạo thiết bị tiết kiệm năng lượng, thông qua việc thu và sử dụng năng lượng của sóng hài

BỘ CÔNG THƯƠNG VỤ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ Nghiên cứu chế tạo thiết bị tiết kiệm năng lượng thông qua việc lọc, thu và sử dụng năng lượng sóng hài ĐƠN VỊ THỰC HIỆN: TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: THS. PHẠM VĂN HIỆP Hà Nội, năm 2011 MỞ ĐẦU Cùng với quá trình Công nghiệp hoá và hiện đại hoá Đất nước, nhu cầu phụ tải không ngừng gia tăng. Sự xuất hiện của các dây chuyền công nghệ lạc hậu, dẫn đến sự gia tăng sóng hài và công suất phản kháng tăng lên nhanh chóng, điều đó làm tăng tổn thất điện năng, tổn hao trên đường truyền tải điện năng, giảm hiệu quả sử dụng mạng điện, đồng thời làm giảm chất lượng điện năng và tăng hệ số công suất cos. Sự tăng tổn thất do suy giảm hệ số cosphi và tăng tỷ lệ sóng hài trên lưới điện, buộc các nhà kinh doanh điện năng phải áp dụng bảng giá phạt đối với các hộ dùng điện có hệ số cosphi thấp. Chính vì vậy nhiệm vụ bù công suất phản kháng và giảm % hài trên lưới được đặt ra không chỉ đối với hệ thống điện, mà cả các doanh nghiệp và các hộ dùng điện. Đề tài “Nghiên cứu chế tạo thiết bị tiết kiệm năng lượng thông qua việc lọc, thu và sử dụng năng lượng sóng hài” được thực hiện nhằm đáp ứng một phần nhu cầu cấp bách nói trên. Khác với dòng tiêu thụ, dòng hài trong hệ thống điện được sản sinh ra từ các phụ tải nó ngược chiều với chiều dòng điện tiêu thụ và làm tăng công suất phản kháng, giảm hệ số cosphi. Sự tiêu thụ điện và tạo ra sóng hài đã làm cho lưới điện thay đổi “lưới điện bị ô nhiễm” để làm sạch lưới điện ta cần phải loại bỏ dần các dây chuyền thiết bị lạc hậu và sử dụng các bộ lọc sóng hài để giảm thiểu tối đa, tuy nhiên “lọc sóng hài” là một vấn đề hết sức phức tạp và nhạy cảm, liên quan đến rất nhiều tham số chế độ cũng như các tham số hệ thống, các tham số và phụ tải không ngừng biến đổi theo thời gian. Đã có nhiều tác giả áp dụng các kết quả nghiên cứu của các nước khác nhau trong việc giải bài toán lọc sóng hài. Tuy nhiên, một số các thiết bị lọc hài chưa mang lại hiệu quả đáng kể, thậm chí có một số nơi khi các thiết bị làm việc trong mạng thì lại dẫn đến tăng tổn thất và giảm chất lượng điện. Trong khi thị trường xử phạt sóng hài và công suất phản kháng ở nhiều nước trên thế giới diễn ra hết sức sôi động thì ở nước ta xử phạt sóng hài và công suất phản kháng chưa thực sự được coi là một dạng hàng hoá mà mới được trao đổi dưới dạng phạt hệ số cos. Theo nghị định số 45/2001/NĐ-CP của chính phủ “nếu khách hàng dùng điện với hệ số cos nhỏ hơn 0,85 thì sẽ phải trả thêm tiền mua điện năng tác dụng theo một hệ số phạt (k) luỹ tiến”. Tuy nhiên trong thực tế vấn đề phạt hệ số cos thấp mới chỉ được áp dụng đối với những phụ tải có công suất lớn và mốc phạt cos còn thấp“0,85”. Mặt khác khi khách hàng có hệ số cosphi lớn hơn mức quy định thì lại chưa được đề cập đến… Tất cả những vấn đề trên vẫn còn là sự thách thức lớn, đòi hỏi phải có sự nghiên cứu tiếp. Đối với những phụ tải đã bị nhiễm sóng hài nếu chúng ta không khắc phục lọc bỏ hài mà chỉ áp dụng phương án tăng hệ số cosphi thì đây không phải là bài toán tối ưu. Trong bối cảnh như vừa trình bày, mục tiêu của đề tài nhằm vào bốn nội dung chính để giải quyết một phần nhỏ trong nhiều vấn đề cần giải quyết đồng bộ mới mang lại hiệu quả cho lưới điện. ĐỀ TÀI Nghiên cứu chế tạo thiết bị tiết kiệm năng lượng thông qua việc lọc, thu và sử dụng năng lượng sóng hài Thời gian thực hiện: Từ tháng 01/2011 đến tháng 12/2011 Kinh phí: - Tổng số: 150.000.000 VNĐ - Trong đó, từ Ngân sách SNKH: 150.000.000 VNĐ Họ tên chủ nhiệm đề tài: Phạm Văn Hiệp Chức vụ: Giám đốc Trung tâm nghiên cứu ứng dụng Khoa học và chuyển giao công nghệ. Cơ quan: Trường Đại học Điện lực Địa chỉ: 235 Hoàng Quốc Việt – Từ Liêm – Hà Nội Email: [email protected] Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Điện lực Địa chỉ: 235 Hoàng Quốc Việt – Từ Liêm – Hà Nội Email: [email protected] Điện thoại: 04.37554638 Fax: 04.38362065 Mục tiêu của đề tài: Chế tạo thiết bị tích trữ năng lượng từ việc thu thập năng lượng sóng hài để tái tạo thành nguồn năng lượng mới, nhằm giảm tổn thất điện năng và tăng tuổi thọ cho thiết bị. Nội dung nghiên cứu: - Tìm hiểu về các loại sóng hài và các nguồn gây ra sóng hài. - Tính toán chế tạo bộ lọc sóng hài. - Tính toán chế tạo bộ chỉnh lưu để thu năng lượng sóng hài nạp cho accu. - Tính toán chế tạo bộ inverter biến đổi điện áp từ 12VDC lên 220VAC công suất 3000W, hiệu suất ≥ 85%. CHƯƠNG I TÌM HIỂU VỀ CÁC LOẠI SÓNG HÀI VÀ CÁC NGUỒN GÂY RA SÓNG HÀI 1.1. Tìm hiểu về sóng hài 1.1.1. Sóng hài là gì Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép. Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. Ví dụ dòng 250Hz trên lưới 50Hz là sóng hài bậc 5. Dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không sử dụng được với các thiết bị trên lưới. Vì vậy, nó sẽ bị chuyển hoá sang dạng nhiệt năng và gây tổn hao. Sóng hài được đặc trưng của dao động hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC được định nghĩa là thành phần sin của một chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống. fh = h.fb trong đó: h là số nguyên dương. Sóng hài làm méo dạng điện áp lưới có thể do các nguyên nhân sau: Hình1.1a: Sóng hài bậc cao của Hình1.1b: Sóng hài bậc cao của bộ điều chỉnh DC tải công suất lớn. bộ điều chỉnh DC tải công suất thấp. Nguyên nhân của sóng hài là do các phụ tải dạng phi tuyến trong hệ thống điện. Điện áp đầu vào của tải phi tuyến thì là dạng hình sin nhưng dòng qua nó có dạng không sin. Một dạng sóng bất kỳ là tổng của các dạng sóng hình sin. Khi đồng nhất từ chu kỳ này sang chu kỳ khác nó có thể được miêu tả như những sóng sin cơ bản và bội số của tần số cơ bản, có nghĩa là bao gồm sóng sin cơ bản và chuỗi của các dạng sóng sin hài bậc cao, gọi là chuỗi Fourier. Chuỗi Fourier được sử dụng rộng rãi trong tính toán sóng hài. Bất kỳ sóng tuần hoàn nào cũng có thể biểu thị dưới dạng chuỗi Fourier như sau:  f(t) = A0 +  [A h cos(h 0 t)  B h sin(h 0 t)] h 1 (1.1)  = A0 +  [C h sin(h 0 t   h )] h 1 Trong đó: f(t) là hàm tuần hoàn tần số f0, tần số góc ω0=2f0, chu kỳ T=1/f0=2/ωo. C1sin(ω0t+1) là thành phần cơ bản. Chsin(hω0t+h) là các thành phần sóng hài bậc h với biên độ Ch, tần số hf0, góc pha h Các hệ số của chuỗi Fourier được tính như sau: T (1.2) 2π 1 1 A0 =  f(t)dt   f(t)dx T0 2π 0 trong đó x = ω 0t. T 2π (1.3) T 2π (1.4) 2 1 Ah =  f(t)cos(h0 t)dt   f(t)cos(hx)dx T0 π0 2 1 Bh =  f(t)sin(h  0 t)dt   f(t)sin(hx )dx T0 π 0 Ch = A 2h  B 2h ; h = arctg( Ah ) Bh (1.5) Quá trình tính toán có thể độc lập với mỗi hài riêng. Kết quả tính toán của mỗi tần số sẽ được kết hợp vào một dạng của chuỗi Fourier để có dạng sóng ra tổng quát nếu cần. Thông thường chỉ cần quan tâm đến biên độ của sóng hài. Khi cả nửa chu kỳ âm, dương của một dạng sóng có dạng đồng nhất, chuỗi Fourier chỉ chứa hài bậc lẻ. Điều này làm đơn giản cho quá trình nghiên cứu hệ thống vì hầu hết các thiết bị sinh ra sóng hài thông thường có dạng sóng đồng nhất. Tuy nhiên sự xuất hiện của sóng hài thường gây ra sự cố cho các thiết bị tải hoặc các bộ biến đổi dùng cho đo lường. Thực tế có một số loại sóng như sau: - Đối xứng lẻ f(-t) = - f(t), không có số hạng sin, trong khai triển Fourier. - Đối xứng chẵn f(-t) = f(t), không có số hạng cos trong khai triển Fourier. - Đối xứng nửa bước sóng f(tT/2) = - f(t) có thành phần một chiều bậc 0 và khử các sóng hài bậc chẵn (2,4,6,…). Tính chất này cho phép bỏ qua các sóng hài bậc chẵn. 1.1.2. Các đại lượng đặc trưng của sóng hài Thường sử dụng hai đại lượng đặc trưng cho sóng hài là độ méo điều hoà tổng THD (Total Harmonic Distortion) và độ méo yêu cầu tổng TDD (Total Demand Distortion). Cả hai đại lượng này của sóng hài có thể áp dụng cho đồng thời cả dòng điện và điện áp. Một dạng sóng méo của dòng điện, điện áp tuần hoàn khai triển theo Fourier được diễn tả như sau: (1.6)  i(t) =  I h cos(h0 t  Φ h ) h 1 (1.7)  u(t) =  U h cos(h0 t  θ h ) h 1 Trong một hệ thống ba pha cân bằng các thành phần sóng hài riêng lẻ gồm các thành phần thứ tự thuận, nghịch và không khai triển Fourier của điện áp pha như sau: ua(t) = U1cos(ω0t) + U2cos(2ω0t) + U3cos(3ω0t) + (1.8) U4cos(4ω0t) + U5cos(5ω0t) + … ub(t) = U1cos(ω0t-1200) + U2cos(2ω0t-2400) + (1.9) U3cos(3ω0t-3600) + U4cos(4ω0t-4800) + U5cos(5ω0t6000) + … uc(t) = U1cos(ω0t+1200)+U2cos(2ω0t+2400) + (1.10) U3cos(3ω0t+3600)+U4cos(4ω0t+4800)+U5cos(5ω0t+6000) + … Tổng điện thế hiệu dụng là: Uph rms= 1 U 2h =  2 h 1 U (1.11) 2 hrms h 1 Điện áp dây là: Uab(t) = Ua(t) - Ua(t) = 3 [U1cos(ω0t+300) + (1.12) U2cos(2 ω0t-300) + U4cos(4ω0t+300) + U5cos(5ω0t300) + …] Biểu thức (1.12) trên cho thấy sóng hài bậc 3 không xuất hiện trong điện áp dây, điện áp dây hiệu dụng là: ULL rms= 3 U 2h =  2 h 1 3 U 2 hrms (1.13) ; h  3n. h 1 Từ các biểu thức trên ta thấy rằng: - Các sóng hài cơ bản bậc 4, 7, … là thành phần thứ tự thuận (+) - Các sóng hài cơ bản bậc 2, 5, 8, … là thành phần thứ tự nghịch (-) - Các sóng hài bội 3 như 3, 6, 9, … là thành phần thứ tự không (0) Như vậy ta có thể thấy rằng: - Nếu tồn tại sóng hài thì tồn tại các dòng điện thứ tự nghịch và thứ tự không, ngay cả khi hệ thống cân bằng (đối xứng). - Các dòng điện hài bội 3 cân bằng, thứ tự không (bậc của dòng điện hài có thể chia được cho 3) không thể chạy vào trong các mạch nối tam giác () hoặc mạch không có nối đất. 1.2. Các nguồn sinh ra sóng hài. Các tải công nghiệp: Các thiết bị điện tử công suất, lò hồ quang, máy hàn, bộ khởi động điện tử, đóng mạch máy biến áp công suất lớn… Các tải dân dụng: Đèn phóng điện chất khí, tivi, máy photocopy, máy tính, lò vi sóng… Bảng 1.1: Trình bày dạng sóng của một số tải phi tuyến và hệ số méo của chúng. Độ méo điều hòa phụ thuộc chế độ vận hành của thiết bị do sự đối xứng của dạng sóng dòng điện, phân tích phổ của chúng chỉ chứa các điều hòa bậc lẻ. Phổ có thể gián đoạn hoặc liên tục, có tính ngẫu nhiên hoặc lặp lại. Với nhiều biện pháp khác nhau, người ta có thể giảm một số sóng hài đến một giá trị nhỏ không đáng kể - việc khử bỏ hoàn toàn chúng tất nhiên không thể hoàn toàn thực hiện được. Tải phi tuyến Dạng sóng dòng điện Phân tích phổ Bộ biến đổi Hệ số méo 44% tốc độ Bộ chỉnh 28% lưu Tải tin học 115% Đèn huỳnh 53% quang Bảng 1.1: Dạng sóng của một số loại phụ tải phi tuyến Sóng hài gây nên sự gia tăng nhiệt độ trong thiết bị và ảnh hưởng đến cách điện. Trong các trường hợp khắc nghiệt có thể làm hư hỏng thiết bị hay giảm tuổi thọ. Các hình 1.2a và 1.2b miêu tả một số trường hợp đặc biệt của sóng hài. Hình1.2a: Sóng cơ bản và sóng hài bậc ba đồng pha. Hình 1.2b: Sóng cơ bản và sóng hài bậc ba lệch pha. Những loại sóng này có thể được biểu diễn như sau: i1 = Im1.sint; i3 = Imsin(3t - 3); i5 = Im5.sin(5t - 5); i7 = Im7.sin(7t - 7) ih = Imh.sin(ht - h); (1.14) Trong đó: Imh là biên độ của sóng hài bậc h. Kết quả là: Itổng = Im1.sint +Imsin(3t - 3)+Im5.sin(5t - 5)+...+Imh.sin(ht- h) (1.15) Điều này chứng tỏ tổng của các sóng hình sin này tạo ra một sóng méo. Hay có thể coi sóng méo này là sự xếp chồng của thành phần sóng cơ bản với các sóng ở tần số và biên độ khác. Hiệu ứng của sóng hài Sóng hài có thể làm cho cáp bị quá nhiệt, phá hỏng cách điện. Động cơ cũng có thể bị quá nhiệt hoặc gây tiếng ồn và sự dao động của momen xoắn trên rotor dẫn tới sự cộng hưởng cơ khí và gây rung. Tụ điện quá nhiệt và trong phần lớn các trường hợp có thể dẫn tới phá huỷ chất điện môi. Các thiết bị hiển thị sử dụng điện và đèn chiếu sáng có thể bị chập chờn, các thiết bị bảo vệ có thể ngắt điện, máy tính lỗi (data network) và thiết bị đo cho kết quả sai. 1.3. Tác hại sóng hài lên lưới điện. Sóng hài là dạng nhiễu không mong muốn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện năng, xuất hiện khi sử dụng những tải không tuyến tính (biến tần, bộ chuyển điện thế, UPS,…) có tác dụng rất xấu đến những thiết bị, máy móc được sử dụng trong nhà máy như: - Giảm tuổi thọ động cơ - Quá tải CB, quá nhiệt và gây cháy nổ máy biến áp (trong khi lượng điện sử dụng vẫn nhỏ hơn định mức) - Nổ tụ bù bất thường - Gây nhiễu ảnh hưởng đến hệ thống tự động hóa như PLC, Sensor - Lãng phí năng lượng… 1.3.1. Máy biến áp Ảnh hưởng của các sóng hài trên các máy biến áp là các dòng điều hoà gây nên sự gia tăng tổn thất đồng và tổn thất từ thông tản, các sóng hài gây nên sự gia tăng tổn thất sắt. Ảnh hưởng toàn bộ là sự gia tăng nhiệt độ máy biến áp. Theo tiêu chuẩn IEEE C57.15.00-1980 giá trị giới hạn đối với sóng hài dòng điện trong máy biến áp là 0,5pu đối với hệ số điều hoà dòng điện. Tiêu chuẩn này cũng yêu cầu trị số quá điện áp hiệu dụng cực đại mà máy biến áp có thể chịu đựng ở trạng thái xác lập 5% khi tải định mức và 10% khi không tải. Điều cần lưu ý là các tổn thất máy biến áp bị gây nên bởi cả các điện áp điều hoà và các dòng điện điều hoà là phụ thuộc vào tần số. Các tổn thất gia tăng cùng với sự gia tăng tần số do vậy các thành phần điều hoà tần số cao hơn là quan trọng hơn các thành phần tần số thấp hơn trong việc gây nên sự nóng trong các máy biến áp. 1.3.2. Các máy điện quay Cũng như các thiết bị khác vấn đề quan tâm trước tiên về các dòng điện và điện áp điều hoà trong máy điện quay là sự tăng nhiệt độ do các tổn thất sắt và tổn thất đồng tại các tần số điều hoà. Các thành phần điều hoà cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất máy và mômen. Sự tác động khác nhau giữa các sóng và mật độ từ thông được phát ra bởi các dòng điện điều hoà trong một động cơ cảm ứng 3 pha trên một điện áp cung cấp không sin có thể làm phát sinh tiếng ồn. Các sóng hài cũng sinh ra sự phân bố từ thông tổng hợp trong khe hở không khí mà trong các điều kiện cụ thể có thể đưa tới hiện tượng được gọi là Cogging (từ chối khởi động) hay Crauling (tốc độ dưới đồng bộ) trong các môtơ cảm ứng. Các cặp sóng hài chẳng hạn các sóng hài bậc 5 và bậc 7 có thể tạo ra các dao động cơ khí gia tăng trong một tổ hợp máy phát – turbin. Các dao động cơ khí xảy ra khi các mômen xoắn dao động gây ra bởi sự tác động lẫn nhau giữa các dòng điện điều hòa và từ trường tần số cơ bản kích thích 1 tần số cộng hưởng cơ khí. Chẳng hạn, một cặp điều hòa bậc 5 và bậc 7 đưa đến kết quả 1 sự kích thích có tính xoắn trên roto máy phát tại điều hòa bậc 6 là 300Hz. Nếu cặp tần số dao động cơ khí tồn tại gần với tần số kích thích điện thì các đáp ứng cơ khí cộng hưởng cao có thể bị phát triển. Mặc dù, không có các tiêu chuẩn về các giới hạn dòng điện hay điện áp điều hòa cho các động cơ, một số nhà thiết kế đề xuất 1 giới hạn là 5% cho các điện áp điều hòa để dùng cho các động cơ cảm ứng trong việc xem xét sự gia nhiệt trong máy điện. 1.3.3. Các thiết bị đóng ngắt Cũng như hầu hết các thiết bị khác, các dòng điện điều hòa có thể làm gia tăng nhiệt và các tổn thất trong các thiết bị đóng ngắt. Ngoài các ảnh hưởng của việc tăng nhiệt, các thành phần điều hòa trong sóng dòng có thể ảnh hưởng đến khả năng cắt dòng của các thiết bị đóng ngắt. Vấn đề là các thành phần điều hòa có thể đưa đến việc biên độ của di/dt cao tại các điểm không dòng điện có thể làm cho việc cắt trở nên khó khăn hơn. Các máy cắt không cắt được các dòng điện do việc các cuộn cắt không có khả năng vận hành thích hợp trong các điều kiện hiện diện các sóng hài khắc nghiệt. Khi cuộn cắt hỗ trợ trong việc chuyển động của hồ quang điện đến điểm dốc xuống của hồ quang nơi việc cắt thực hiện, việc vận hành không hiệu quả làm kéo dài hồ quang và hậu quả cuối cùng là hỏng máy cắt. Các vấn đề tương tự có thể hiện hữu trong các thiết bị đóng cắt dòng điện khác. Không có tiêu chuẩn xác định được công bố trong công nghiệp về mức của các dòng điện mà các thiết bị đóng cắt dòng điện yêu cầu để cắt. Tất cả các thí nghiệm về sự cắt được thực hiện tại tần số định mức của nguồn cung cấp. 1.3.4. Các rơle bảo vệ Các sóng hài hệ thống ảnh hưởng đến các rơle bằng nhiều cách đưa đến việc rơle có thể tác động sai. Các rơle phụ thuộc vào điện áp, dòng điện do vậy chúng bị ảnh hưởng một cách hiển nhiên bởi các sự méo điều hòa. Sự hiện diện quá mức của dòng điều hòa bậc ba có thể gây nên việc các rơle bảo vệ chạm đất tác động chậm. Trong các tài liệu nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của các sóng hài đối với sự vận hành của các rơle như sau: Các rơle được chế tạo có khuynh hướng vận hành ở các giá trị chậm hơn hay với các giá trị tác động cao hơn, hơn là việc vận hành nhanh hơn hay các giá trị tác động thấp hơn. Các rơle tần số thấp tĩnh nhạy cảm đối với những thay đổi lớn của các đặc tính vận hành. Tùy theo nhà sản xuất, các rơle quá dòng và quá điện áp được bố trí nhiều loại thay đổi trong các đặc tính vận hành. Tùy theo hàm lượng sóng hài, các mômen quay của các rơle có thể bị đảo ngược. Số lần vận hành có thể bị thay đổi lớn như là một hàm số của tần số. Các sóng hài có thể làm suy yếu sự vận hành tốc độ cao của các rơle so lệch. Nhiều thí nghiệm đã chỉ ra rằng các rơle có thể được bố trí để hạn chế hoàn toàn những vấn đề nêu trên. Nói chung các mức điều hòa để làm các rơle vận hành sai lớn hơn các mức mà được xem xét để hạn chế cho các thiết bị khác. Các mức điều hòa khoảng 10% - 40% thông thường được yêu cầu đối với các vấn đề vận hành của rơle, ngoại trừ các tình huống không bình thường. 1.3.5. Các dụng cụ đo Đo lường và sự trang bị các dụng cụ bị ảnh hưởng bởi các phần tử điều hòa, đặc biệt nếu các điều kiện cộng hưởng tồn tại mà điều này đưa đến các điện áp điều hòa cao trên mạch. Các thiết bị điện cảm ứng như các điện kế và các rơle quá dòng thông thường chỉ làm việc với dòng cơ bản, những pha không cân bằng gây nên sự méo điều hòa, gây nên sự sai số của các thiết bị này. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả sai số âm và sai số dương đều có thể xảy ra với sự hiện diện của máy điều hòa tùy theo loại của đồng hồ được xem xét và các sóng hài. Nói chung độ làm méo phải là lớn (>20%). Trước khi các sai số đáng kể được phát hiện. 1.3.6. Thiết bị điện tử công suất Thiết bị điện tử trong nhiều trường hợp là một nguồn đáng kể của các dòng điện điều hoà thì nó cũng rất dễ bị vận hành sai do sự làm méo các sóng hài. Thiết bị này thường phụ thuộc vào sự xác định chính xác điện áp qua điểm không hay điểm mà tại đó một điện áp dây trở nên lớn hơn điện áp dây khác. Cả hai điện áp này là điểm tới hạn của nhiều loại điều khiển mạch điện tử vận hành sai. 1.3.7. Các thiết bị khác Các sóng hài trên hệ thống điện cũng có thể ảnh hưởng đến các loại thiết bị điện khác ngoài các loại đã nêu trên. Dưới đây là một vài thí dụ: - Các sóng hài cũng gây nên những hư hỏng các phần tử trong các bộ lọc đường dây sử dụng trong các hệ thống thông tin tải. - Các hệ thống truyền dẫn để điều khiển từ xa các thiết bị có thể vận hành sai nếu các sóng hài hiện hữu gần với tần số tín hiệu truyền dẫn. Hệ thống truyền dẫn điều khiển theo thời gian và thấp điểm của phụ tải là hai thí dụ. - Chấn lưu điện tử của đèn huỳnh quang hay đèn thuỷ ngân có tụ thì các tụ này cùng với điện cảm của chấn lưu và của mạch đôi khi xảy ra cộng hưởng tần số tạo nên sự tăng nhiệt độ và đưa đến hỏng thiết bị. - Các sóng hài có thể làm cho các lõi thép của máy biến áp bị bão hoà,do vậy làm tăng sai số. Trong trường hợp biến dòng điện này dường như ít ảnh hưởng trên tỷ số biến. Tuy nhiên góc bị ảnh hưởng và do đó công suất và điện năng có thể bị ảnh hưởng. - Sự hiện diện của các sóng hài chẳng hạn như sóng hài bậc ba trong các thiết bị nối đất trung tính có thể cần phải giảm bớt các thiết bị như thế. - Tiếng ồn âm thanh cao hơn và thỉnh thoảng xuất hiện hồ quang trong các loại máy biến áp. - Tiếng ồn do sóng hài có thể đưa đến sự vận hành sai của các hệ thống điều khiển. - Các nhà sản xuất máy tính thiết lập các hạn chế nghiêm ngặt về hàm lượng sóng hài trong các điện áp cung cấp. - Các sóng hài có thể làm méo các tín hiệu truyền thanh và truyền hình. Sự méo cũng có thể đưa đến những thay đổi trên độ sáng và kích thước của hình ảnh trên màn hình. - Một nghiên cứu của Anh đã cho thấy các hư hỏng trên cáp 33kV là do các sóng hài. - Các máy X-quang chụp không rõ do tồn tại sóng hài trong nguồn cung cấp. 1.3.8. Ảnh hưởng của sóng hài đối với tụ bù và các mạch lọc Sự vượt trước sẽ sinh ra một sự quá áp có giá trị trong khoảng từ 1 đến 2 pu (tức bằng 1 đến 2 lần giá trị điện áp định mức của mạng điện) phụ thuộc vào sự suy giảm điện áp lưới. Sự quá áp được truyền vào lưới qua các máy biến áp và đường dây phân phối đến các hộ dùng điện. Cộng hưởng song song: Cộng hưởng song song xuất hiện khi điện trở cảm kháng của hệ thống và điện trở dung kháng của tụ bằng nhau ứng với tần số xác định. Khi đó điện trở của hệ thống Z sẽ đạt giá trị cao nhất (xem hình 1.3.a). Với giá trị cố định của dòng điện, thành phần điện áp của sóng hài tương ứng sẽ có giá trị rất lớn. Cộng hưởng nối tiếp: Cộng hưởng nối tiếp là kết quả của việc mắc nối tiếp các bộ tụ điện với điện trở cảm kháng của máy biến áp như biểu thị trên hình 1.3.b. Khi xuất hiện sự cộng hưởng nối tiếp ứng với tần số xác định, điện trở của mạch điện sẽ giảm đi nhỏ nhất, do đó chỉ với một giá trị điện áp nhỏ cũng sinh ra một dòng điện lớn, dẫn đến sự đốt nóng thiết bị. a) b ) Hình 1.3: Sơ đồ đặc trưng của hiện tượng cộng hưởng