Hiện tượng hài hòa trong hệ thống điện: Nguyên nhân, Hiệu ứng và Rủi ro

Hài hòalà một hiện tượng quan trọng nhưng thường bị bỏ qua trong các hệ thống điện. Chúng đại diện cho các biến dạng của dạng sóng hình sin lý tưởng của điện áp hoặc dòng điện, xảy ra ở các tần số là bội số của tần số cơ bản (ví dụ: 50 Hz hoặc 60 Hz). Trong khi các sóng hài là vốn có trong các hệ thống điện hiện đại, sự hiện diện không kiểm soát của chúng có thể dẫn đến hậu quả hoạt động và tài chính nghiêm trọng. Bài viết này sẽ khám phá nguyên nhân, hiệu ứng và rủi ro của họ.

Điều gì gây ra hài hòa?

Hài hòaChủ yếu bắt nguồn từ các tải trọng phi tuyến, các thiết bị của các thiết bị trong đó dòng điện không phù hợp với dạng sóng điện áp hình sin. Các ví dụ phổ biến bao gồm:

Ổ đĩa tần số thay đổi (VFD) trong động cơ công nghiệp, nguồn cung cấp năng lượng chế độ chuyển đổi (ví dụ: máy tính, máy chủ, đèn LED), bộ biến tần năng lượng tái tạo (hệ thống năng lượng mặt trời/gió), nguồn cung cấp năng lượng không gián đoạn (UPS) và trạm sạc xe điện. Các tải này phá vỡ dòng chảy trơn tru của dòng điện, tạo ra các dạng sóng bị biến dạng. Ví dụ, VFD có thể vẽ dòng điện trong các xung ngắn chứ không phải là sóng hình sin liên tục, dẫn đến các sóng hài như thứ 3 (150 Hz), thứ 5 (250 Hz) hoặc thứ 7 (350 Hz).

Những tác động của hài hòa là gì?  

Hài hòa làm suy giảm chất lượng năng lượng và áp đặt chi phí ẩn đáng kể trên cơ sở hạ tầng điện:  

Hài hòa gây mất năng lượng và tăng chi phí. Ví dụ, dòng sóng hài bậc năm có thể dẫn đến chất thải năng lượng bổ sung lên tới 15% trong các hệ thống phân phối (Bộ nghiên cứu năng lượng của Hoa Kỳ). Sự kém hiệu quả này có thể dẫn đến hóa đơn tiền điện cao hơn.  

Nó có thể gây ra thiệt hại thiết bị và giảm tuổi thọ, vì dòng sóng hài tạo ra dòng điện xoáy và tổn thất trễ, dẫn đến quá nóng. Các máy biến áp hoạt động trong môi trường hòa bình cao có thể thất bại nhanh hơn 30% 50% so với tuổi thọ được xếp hạng của chúng. Ngoài ra, sóng hài có thể gây ra sự cộng hưởng, dẫn đến quá tải tụ điện và các vụ nổ hoặc hỏa hoạn tiềm năng. Hơn nữa, trong các hệ thống ba pha, sóng hài bậc ba (thứ 3, 9, v.v.) tích lũy trên đường trung tính, có khả năng khiến nó bị quá nóng.  

Hòa âm cũng có thể gây ra sự gián đoạn hoạt động, đặc biệt là trong các thiết bị nhạy cảm như thiết bị y tế, dụng cụ phòng thí nghiệm hoặc máy chủ trung tâm dữ liệu dựa vào năng lượng sạch. Biến dạng điện áp gây ra bởi sóng hài có thể dẫn đến lỗi thiết bị, tham nhũng dữ liệu hoặc thời gian ngừng hoạt động không có kế hoạch.

Rủi ro tuân thủ và an toàn liên quan đến sóng hài cũng rất quan trọng. Vượt quá giới hạn hài hòa được chỉ định trong các tiêu chuẩn như IEEE 519-2022 có thể dẫn đến tiền phạt quy định. Ngoài ra, thiết bị quá nóng có thể tạo ra các mối nguy hiểm hỏa hoạn và rủi ro an toàn.

Là một nhà sản xuất và nhà cung cấp chuyên nghiệp, chúng tôi cung cấp các sản phẩm chất lượng cao. Nếu bạn quan tâm đến sản phẩm của chúng tôi hoặc có bất kỳ câu hỏi nào, xin vui lòngLiên hệ với chúng tôi.