Đo Lường và Xác Định Nguồn Gốc Sóng Hài: Hướng Dẫn Chi Tiết Cho Kỹ Sư Điện

Sóng hài ngày càng trở thành mối quan tâm hàng đầu trong các hệ thống điện hiện đại. Chúng không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành mà còn rút ngắn tuổi thọ thiết bị và làm suy giảm chất lượng điện năng. Do đó, việc đo lường sóng hài chính xác và xác định đúng nguồn gốc phát sinh là bước nền tảng để đưa ra các giải pháp xử lý hiệu quả và lâu dài.

Bài viết dưới đây sẽ cung cấp cho kỹ sư điện một hướng dẫn chi tiết về cách đo sóng hài và phương pháp tìm ra nguồn gốc sóng hài trong hệ thống điện.

1. Tại Sao Cần Đo Lường và Xác Định Nguồn Gốc Sóng Hài?

Sóng hài gây ra nhiều tác động tiêu cực trong hệ thống điện:

Tăng tổn thất điện năng: Dòng điện và điện áp bị méo làm tăng dòng RMS, gây ra tổn thất nhiệt trong cáp, máy biến áp và các thiết bị.
Giảm tuổi thọ và gây quá tải thiết bị: Sóng hài gây quá nhiệt, rung động, ảnh hưởng nghiêm trọng đến tụ bù, động cơ và máy biến áp.
Cộng hưởng tần số: hệ thống có nhiều sóng hài với tần số khác nhau trong hệ thống dễ sinh hiện tượng cộng hưởng gây tăng dòng nguy hiểm trong hệ thống.
Làm sai lệch hoạt động của thiết bị điện tử: Đặc biệt là hệ thống điều khiển và các thiết bị nhạy cảm.
Gây nhiễu tín hiệu truyền thông và điều khiển: Sóng hài tần số cao dễ can nhiễu vào hệ thống thông tin.
Suy giảm chất lượng điện năng: Ảnh hưởng đến sự ổn định và hiệu quả của toàn hệ thống.
Ô nhiễm hài ra lưới điện: Sóng hài không được can thiệp về lâu dài sẽ lây lan ra lưới điện trong khu vực, ảnh hưởng nguồn điện chung (Vi phạm TT05/2025 BCT).

Việc đo và xác định nguồn gốc sóng hài giúp:

Đánh giá đúng mức độ ô nhiễm sóng hài.
Tìm ra thiết bị hoặc quá trình gây phát sinh sóng hài.
Đưa ra giải pháp xử lý phù hợp, giảm thiểu tác động tiêu cực.
Kiểm tra hiệu quả của các biện pháp khắc phục đã áp dụng.

2. Các Bước Đo Lường Sóng Hài Chính Xác

Chuẩn bị thiết bị đo:

Máy phân tích phổ (Spectrum Analyzer): Dùng để xác định các thành phần tần số của dòng điện và điện áp.
Đồng hồ phân tích chất lượng điện năng (Power Quality Analyzer): Đo được THD (THD-V, THD-I), thành phần hài cụ thể và dạng sóng điện áp/dòng điện.
Kìm đo dòng AC/DC True RMS: Để đo dòng có chứa sóng hài chính xác hơn.
Đầu dò điện áp: Đo trực tiếp điện áp tại các điểm quan trọng.

Gợi ý thiết bị:

Các dòng đồng hồ chất lượng điện Janitza UMG series (UMG 512-PRO, UMG 509-PRO, UMG 801, UMG 605-PRO, UMG 604, UMG 96PQL,...) là những thiết bị được sử dụng phổ biến trong các nhà máy và tòa nhà lớn để theo dõi chất lượng điện năng và đo sóng hài.

Ưu điểm của thiết bị Janitza:

Độ chính xác cao, đo được tới bậc hài thứ 63, đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng điện IEEE 519, IEC 61000-4-30, class A.
Hiển thị THD, phân tích phổ hài, phân tích dạng sóng sự cố và ghi dữ liệu liên tục
Hỗ trợ kết nối Modbus/TCP, SNMP, Modbus RTU, dễ tích hợp vào hệ thống SCADA
Tích hợp tiêu chuẩn chất lượng điện EN50160 và tự đánh giá khi xuất báo cáo.
Có bộ nhớ lưu dữ liệu tối thiểu 2 năm.

Bước 1: Xác định vị trí đo sóng hài:

Đầu nguồn lưới: Kiểm tra ô nhiễm từ phía lưới điện.
Đầu vào/ra của thiết bị nghi ngờ: Ví dụ như biến tần, chỉnh lưu, nguồn xung, máy hàn, lò hồ quang,...
Tủ điện phân phối chính: Quan sát sự lan truyền sóng hài.
Các thiết bị nhạy cảm: Đo ảnh hưởng sóng hài tại điểm lắp đặt thiết bị.

Bước 2: Tiến hành đo:

Kết nối đúng thiết bị và cấu hình thông số đo (thời gian, tần số quét, độ phân giải,...).
Ghi nhận các thông tin sau (tùy theo nhu cầu đánh giá hoặc liên hệ Mun Hean để được tư vấn):
- Phổ hài dòng và áp
- THD (Tổng méo hài) cho cả dòng và áp
- Hài bậc cụ thể (bậc 3, 5, 7,...)
- Dạng sóng thực tế
- Thời gian đo mỗi thông số.
- …

Bước 3: Phân tích dữ liệu đo:

So sánh với tiêu chuẩn cho phép như IEEE 519, thông tư 05 BCT.
Xác định mức độ ô nhiễm và vị trí có sóng hài cao nhất.
Đánh giá ảnh hưởng và nguồn phát sinh dựa trên số liệu tại các điểm đo.

Mun Hean Việt Nam chuyên cung cấp dịch vụ khảo sát, đo lường và đánh giá sóng hài tại điểm, với đội ngũ kỹ sư chuyên môn, thiết bị đo lường và các báo cáo phân tích chi tiết. Liên hệ chúng tôi ngay nếu bạn đang cần khảo sát sóng hài hoặc tư vấn lắp đặt các thiết bị đo hài, ngăn hài,...

3. Các Phương Pháp Xác Định Nguồn Gốc Sóng Hài

Phương pháp loại trừ: Ngắt từng thiết bị nghi ngờ, xem thay đổi của THD.
Phân tích phổ hài đặc trưng:
- Biến tần/Chỉnh lưu: Gây ra hài bậc 3, 5, 7,...
- Nguồn xung: Hài tần số cao.
- Lò hồ quang: Phổ hài thay đổi liên tục.
Theo dõi theo thời gian: So sánh mức hài với lịch vận hành thiết bị.
Dùng thiết bị đo hướng sóng hài: Một số thiết bị như đồng hồ chất lượng điện Janitza có thể xác định dòng hài "chảy" từ đâu.Mô phỏng bằng phần mềm: Tái hiện mô hình hệ thống để so sánh với dữ liệu thực tế.

4. Các Thiết Bị Gây Ra Sóng Hài Phổ Biến Trong Công Nghiệp

Chỉnh lưu (Rectifiers): Dùng trong nguồn DC, bộ sạc.
Biến tần (Inverters): Cho động cơ, UPS, hệ thống điện mặt trời.
Nguồn xung (SMPS): Trong thiết bị điện tử, máy tính.
Lò hồ quang, máy hàn điện: Phát sinh sóng hài mạnh, phổ phức tạp.
Đèn LED, huỳnh quang: Gây méo nhờ ballast điện tử.
Thiết bị điện tử công suất cao: Ví dụ như điều khiển thyristor, SCR.
Quạt EC

5. Lưu Ý Khi Đo Lường và Xác Định Sóng Hài

Luôn đảm bảo an toàn điện: Sử dụng đầy đủ PPE và tuân thủ quy trình.
Đo trong điều kiện vận hành thực tế: Phản ánh chính xác mức ô nhiễm sóng hài.
Ghi chép chi tiết: Lưu lại mọi thông tin về thời gian, địa điểm, sơ đồ đo, loại thiết bị,...
Phân tích kỹ lưỡng: Không dựa vào một chỉ số duy nhất mà cần tổng hợp nhiều yếu tố.
Kết hợp nhiều phương pháp xác định để có cái nhìn toàn diện.

Kết Luận

Việc đo lường và xác định nguồn gốc sóng hài là nhiệm vụ không thể thiếu để bảo vệ hệ thống điện khỏi sự cố và hư hỏng. Khi thực hiện đúng quy trình và sử dụng các thiết bị đo lường chính xác như đồng hồ Janitza, các kỹ sư điện hoàn toàn có thể xác định chính xác nguyên nhân và đưa ra giải pháp xử lý hiệu quả, giúp mức sóng hài trong hệ thống luôn đáp ứng TT 05 BCT, lắp đặt các thiết bị lọc hài phù hợp tránh ô nhiễm hài ra nguồn và bảo vệ các thiết bị điện nhạy cảm.