English
Kiến thức
SÓNG HÀI (HARMONICS) LÀ GÌ? TẠI SAO NÓ LÀ “SÁT THỦ THẦM LẶNG” CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN?
Sóng Hài (Harmonics) Là Gì? Giải Thích Đơn Giản
Hãy tưởng tượng hệ thống điện của bạn như một dòng sông đang chảy êm đềm (Sóng sin chuẩn 50Hz). Khi bạn ném đá tảng vào dòng sông đó, các gợn sóng nhiễu loạn xuất hiện. Trong hệ thống điện, các “tảng đá” đó chính là các thiết bị điện tử công suất hay còn gọi là Tải phi tuyến (Non-linear loads).
Độ méo dạng của sóng điện được đo bằng chỉ số THD (Total Harmonic Distortion). Nếu chỉ số này vượt quá ngưỡng cho phép, nguồn điện của bạn đang bị “ô nhiễm” nặng nề.
Nguồn gốc sinh ra sóng hài phổ biến nhất trong nhà máy:
- Biến tần (VFD – Inverter): Đây là thủ phạm số 1. Dù biến tần và nó có lợi ích to lớn trong tiết kiệm điện, nhưng quá trình băm xung (PWM) của nó sinh ra lượng lớn sóng hài bậc 5, 7, 11.
- Lò hồ quang, Máy hàn: Các thiết bị này thay đổi trở kháng liên tục.
- Hệ thống chiếu sáng LED công nghiệp: Bộ nguồn Driver của đèn LED cũng sinh ra sóng hài đáng kể.
Tại Sao Gọi Sóng Hài Là “Sát Thủ Thầm Lặng”?
Nhiều nhà máy gặp tình trạng thiết bị hỏng vặt nhưng không tìm ra nguyên nhân. Rất có thể, sóng hài đang âm thầm phá hủy hệ thống của bạn theo các cách sau:
a. Quá nhiệt và Giảm tuổi thọ Máy Biến Áp, Động Cơ
Sóng hài gây ra hiệu ứng da (Skin Effect) và dòng điện xoáy (Eddy Current), làm tăng điện trở dây dẫn. Hậu quả là tổn thất trong máy biến áp tăng vọt. Máy biến áp và động cơ sẽ nóng rực dù đồng hồ đo dòng điện báo tải chỉ mới 60-70%. Điều này làm giảm một nửa tuổi thọ của lớp cách điện.
b. Phá Hủy Tụ Bù (Nổ Tụ)
Đây là hậu quả nguy hiểm và dễ thấy nhất. Tụ bù 3 pha có đặc tính: tần số càng cao, dung kháng (
) càng giảm. Sóng hài tần số cao sẽ coi tụ bù là “đường tắt” và lao vào với cường độ lớn, gây quá dòng, quá nhiệt và dẫn đến phồng hoặc nổ tụ.
c. Nhiễu Loạn Hệ Thống Điều Khiển (PLC, Scada)
Sóng hài làm biến dạng điểm “Zero crossing” (điểm qua 0) của sóng điện áp. Các thiết bị điện tử nhạy cảm dựa vào điểm này để đếm thời gian hoặc kích hoạt thyristor sẽ hoạt động sai lệch, dẫn đến việc dây chuyền dừng đột ngột không báo lỗi (Ghost trip).
Tiêu Chuẩn IEEE 519 & IEEE 1159 Về Sóng Hài
Để kiểm soát chất lượng điện năng, các nhà quản lý cần tham chiếu hai tiêu chuẩn quốc tế quan trọng nhất hiện nay:
- IEEE 519-2014: Quy định giới hạn phát thải sóng hài từ nhà máy ra lưới điện. Nếu vượt quá giới hạn này, bạn không chỉ gây hại cho thiết bị của mình mà còn ảnh hưởng đến lưới điện quốc gia và các nhà máy lân cận.
- IEEE 1159-2019: Hướng dẫn về việc giám sát chất lượng điện năng (Power Quality Monitoring). Tiêu chuẩn này giúp xác định cách đo đạc, phân tích các sự cố sụt áp, quá áp và sóng hài.
Tại Việt Nam, thông tư 39/2015/TT-BCT cũng quy định rõ về giới hạn sóng hài. Nếu không tuân thủ, doanh nghiệp có thể bị phạt hoặc từ chối cấp điện.
Giải Pháp Xử Lý: Lọc Sóng Hài Chủ Động (Active Harmonic Filter)
Nếu kết quả đo đạc cho thấy chỉ số THD vượt ngưỡng an toàn (>5% với áp, >8-10% với dòng), bạn cần can thiệp ngay. Có hai phương pháp chính:
- Bộ lọc thụ động (Passive Filter): Sử dụng cuộn kháng (L) và tụ điện (C) để lọc các bậc hài cố định (thường là bậc 5, 7). Ưu điểm là rẻ tiền, nhưng nhược điểm là cồng kềnh và có thể gây cộng hưởng ngược nếu tính toán sai.
- Bộ lọc sóng hài chủ động (Active Harmonic Filter – APF): Đây là công nghệ tiên tiến nhất. Thiết bị này hoạt động như một “biến tần ngược”, sinh ra dòng điện bù có cùng biên độ nhưng ngược pha với sóng hài để triệt tiêu chúng hoàn toàn. Sự khác biệt giữa bộ lọc thụ động và chủ động APF nằm ở khả năng lọc linh hoạt nhiều bậc hài cùng lúc và phản ứng cực nhanh (< 5ms).
💡 Bạn Có Biết Chất Lượng Điện Của Nhà Máy Mình Ra Sao?
Sóng hài là vô hình, bạn không thể nhìn thấy bằng mắt thường cho đến khi thiết bị bốc khói. Việc đầu tư hàng tỷ đồng cho dây chuyền sản xuất nhưng lại bỏ qua chất lượng nguồn điện là một rủi ro đầu tư lớn.
Để xác định chính xác “bệnh” của hệ thống điện, chúng tôi cung cấp dịch vụ đánh giá chất lượng điện năng (Power Quality Audit) chuyên nghiệp.
Chúng tôi sử dụng các thiết bị phân tích PQA chuyên dụng (như Hioki, Fluke) để ghi lại biểu đồ sóng hài trong 24-48h, đo chính xác chỉ số THD% và đề xuất bộ lọc phù hợp nhất, giúp bạn:
- ✅ Giảm tiền điện hàng tháng (do giảm tổn thất nhiệt).
- ✅ Tăng tuổi thọ máy biến áp và động cơ lên 20-30%.
- ✅ Loại bỏ hoàn toàn tình trạng nổ tụ bù.
Ông Đỗ Tấn Tuấn là người trực tiếp phụ trách toàn bộ nội dung trên website kth-electric.com. Các bài viết được xây dựng từ nguồn kiến thức chuyên sâu, kết hợp giữa tài liệu tham khảo uy tín (có trích dẫn cụ thể) và kinh nghiệm thực tiễn dày dặn của ông. Vì vậy, bạn đọc có thể hoàn toàn tin tưởng vào tính chính xác và độ tin cậy của thông tin, đảm bảo mỗi nội dung chia sẻ đều mang lại giá trị tham khảo hữu ích và đáng tin cậy.