Giới thiệu ngắn về ứng dụng của AHF (Bộ lọc sóng hài chủ động)
1. Nguyên nhân gây ra điện áp hài và dòng điện hài là gì?
Việc sử dụng rộng rãi các thiết bị tải phi tuyến (như bộ biến tần, bộ chỉnh lưu và đèn LED) dẫn đến ô nhiễm sóng hài nghiêm trọng trong lưới điện, gây ra một loạt vấn đề như quá nhiệt thiết bị, hoạt động sai của thiết bị bảo vệ và giảm hệ số công suất.
Là một thế hệ thiết bị quản lý chất lượng điện năng mới, AHF (Bộ lọc sóng hài chủ động) đang trở thành công cụ cốt lõi để giải quyết các vấn đề sóng hài trong các nhà máy công nghiệp.
2. Đặc điểm cốt lõi của nhà máy công nghiệp:
So với các tòa nhà thông thường, nhà máy công nghiệp có yêu cầu về điện năng đặc thù hơn, điều này quyết định sự cần thiết của việc kiểm soát sóng hài.
Công suất điện lớn: Với mật độ tập trung cao các thiết bị sản xuất, tải của một nhà máy đơn lẻ thường đạt tới hàng nghìn đến hàng trăm nghìn volt-ampe, khiến các vấn đề về điện dễ bị khuếch đại.
Đa dạng loại thiết bị: Nhà máy công nghiệp chứa nhiều loại thiết bị, bao gồm các máy công cụ khác nhau, dây chuyền sản xuất tự động và thiết bị điện, gây áp lực lớn hơn lên hệ thống điện.
Yêu cầu độ tin cậy cao: Sản xuất liên tục có nghĩa là sự dao động điện có thể dẫn đến ngừng hoạt động, phế phẩm và tai nạn an toàn.
3. Tải nhà máy: nguồn gốc chính của sóng hài. Các tải phi tuyến trong nhà máy là nguyên nhân gốc rễ của việc phát sinh sóng hài và tác hại của chúng không thể bỏ qua.
01. Thiết bị biến tần (VFD): Các bộ biến tần được sử dụng để điều khiển tốc độ trong các thiết bị như quạt và máy bơm tạo ra một lượng đáng kể sóng hài đặc trưng (sóng hài bậc 5, 7 và 11) trong quá trình chỉnh lưu-nghịch lưu của chúng.
02. Thiết bị chỉnh lưu: Bể mạ điện, hệ thống UPS, v.v., tiêm dòng điện không hình sin vào lưới điện.
03. Thiết bị hồ quang: Lò hồ quang và máy hàn tạo ra các dao động sóng hài băng rộng. Trong quá trình đánh lửa hồ quang và hàn, các biến thiên dòng điện lớn tạo ra nhiều sóng hài, đặc biệt nổi bật là sóng hài bậc 3, 5, 7, 11 và 13.
04. Máy tính và Máy chủ: Máy tính tạo ra dòng điện hài trong quá trình khởi động và thực thi chương trình, đặt ra yêu cầu cao về độ ổn định và chất lượng nguồn điện.
05. Đèn LED: Bộ điều khiển đèn LED thể hiện đặc tính phi tuyến. Dưới các điều chỉnh độ sáng khác nhau, sự thay đổi dòng điện và công suất không tuyến tính, có khả năng tạo ra sóng hài và ảnh hưởng đến chất lượng lưới điện.
4. Tác hại của sóng hài bao gồm:
Làm tăng tốc độ lão hóa thiết bị: gây quá nhiệt cho động cơ và máy biến áp, rút ngắn tuổi thọ của chúng. Gia tăng tổn thất điện năng: dẫn đến tăng tổn thất đường dây và thiết bị, đồng thời tăng chi phí điện. Gây nhiễu độ chính xác điều khiển: ảnh hưởng đến tín hiệu PLC và cảm biến, giảm độ chính xác sản xuất.
5. Nghiên cứu điển hình: Phân xưởng lò hồ quang điện trong nhà máy luyện kim – Giải quyết sóng hài dao động
Bối cảnh dự án: Trong quá trình vận hành, một lò hồ quang điện trong nhà máy luyện kim thường xuyên gặp hiện tượng nhấp nháy đèn chiếu sáng phân xưởng và báo động giả từ hệ thống điều khiển PLC, đôi khi dẫn đến ngừng lò với thiệt hại vượt quá 100.000 RMB mỗi lần ngừng.
Kết quả kiểm tra: Trong quá trình vận hành lò, THDi dao động từ 15% đến 35%, với các tần số hài phức tạp thay đổi theo giai đoạn nấu luyện.
Giải pháp: Một bộ lọc chủ động với tốc độ đáp ứng động ≤10ms được sử dụng để theo dõi và bù đắp các thay đổi sóng hài theo thời gian thực.
Kết quả ứng dụng: THDi được kiểm soát ổn định trong vòng 8%, hiện tượng nhấp nháy đèn và báo động giả từ hệ thống điều khiển biến mất, tỷ lệ vận hành liên tục của lò hồ quang điện tăng từ 85% lên 98%.
Biểu đồ phổ dòng điện trước khi đưa AHF (Bộ lọc sóng hài chủ động) vào vận hành
Biểu đồ phổ dòng điện sau khi đưa AHF (Bộ lọc sóng hài chủ động) vào vận hành
