Sóng hài (Harmonic) là sóng có tần số cao gấp bội lần tần số cơ bản của điện xoay chiều. Ví dụ điện có tần số 50Hz, sóng hài có thể có tần số 100Hz, 150Hz, 200Hz… Sóng hài có tần số 100Hz được gọi là sóng hài bậc 2, sóng tần số 150Hz được gọi là sóng hài bậc 3…
Sóng hài là một dạng sóng nhiễu không mong muốn, nó ảnh hưởng trực tiếp tới hiệu quả truyền tải điện, chủ yếu làm thất thoát năng lượng dưới dạng nhiệt, thậm chí làm hư hỏng các thiết bị của hệ thống điện.
1. Ảnh hưởng đối với máy biến áp
Đối với máy biến áp có tổ đấu dây là yyno, trong quá trình đấu dây hệ thống ba pha bốn dây, dòng điện hài bậc 3 tạo ra điện áp hài trong các cuộn dây ban đầu và phụ của máy biến áp phân phối và gây ra điểm trung tính, điện áp tăng.
Đối với máy biến áp phân phối có nhóm dây dyno, dòng điện hài không tạo thành dòng điện tuần hoàn trong cuộn dây, làm nóng cuộn dây máy biến áp phân phối và làm giảm tuổi thọ của máy biến áp phân phối.
2. Ảnh hưởng đối với dây cáp điện
Do sự gia tăng tần số cao của sóng hài và diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn cáp lớn hơn, hiệu ứng bề mặt rõ ràng hơn, dẫn đến tăng điện trở AC của dây dẫn và giảm dòng điện cho phép của cáp.
Ngoài ra, điện trở của cáp và cảm kháng của đường dây mắc nối tiếp với hệ thống, còn tụ điện để nâng cao hệ số công suất và điện trở của đường dây được mắc song song với hệ thống. Một giá trị nào đó cho thấy độ tự cảm và điện dung có thể dao động do sóng hài.
3. Ảnh hưởng đối với tụ điện
Khi có sóng hài được đưa vào tụ điện, điện áp đầu cuối tăng, cường độ dòng điện qua tụ điện tăng, công suất tổn thất của tụ điện tăng lên. Cảm kháng của tụ điện tỉ lệ nghịch với tần số. Tần số càng cao, trở kháng càng nhỏ. Do đó, điện áp tăng có thể làm tăng cường độ dòng điện của tụ điện.
Nếu vượt quá điều kiện cho phép của tụ điện thì tụ điện sẽ bị quá dòng và quá tải dẫn đến hiện tượng nóng lên bất thường. Do tốc độ thay đổi điện áp lớn và cường độ phóng điện cục bộ cao, nó có thể đẩy nhanh sự lão hóa của phương tiện cách điện, do đó làm giảm tuổi thọ của tụ điện nói chung (cứ tăng 10% điện áp thì tuổi thọ của tụ điện sẽ ngắn đi khoảng 1/2 – tham khảo).
Khi sóng hài bậc cao sẽ gây ra hiện tượng phồng, đánh thủng, nổ và tổn thất tụ lớn hơn.
4. Ảnh hưởng đối với tải
Bóng đèn sợi đốt là thiết bị tải chiếu sáng điển hình trong hệ thống điện, được sử dụng và ứng dụng rộng rãi khi nghiên cứu. Tuổi thọ của bóng đèn nói riêng và các thiết bị điện (tải) nói chung có liên quan chặt chẽ đến hiệu ứng nhiệt của sóng hài.
5. Ảnh hưởng đối với động cơ
Hư hỏng của sóng hài đối với động cơ chủ yếu là do tổn hao phụ, rung cơ học, nhiễu và quá áp sóng hài. Sóng bị méo có thể làm tăng độ bão hòa từ của lõi động cơ, đặc biệt là độ bão hòa từ của cuộn dây kẹp lõi, và làm giảm trở kháng ngắn mạch cơ bản.
6. Tác động lên đồng hồ điện
(1) Đồng hồ điện có cơ cấu cảm ứng. Khi đo năng lượng điện, nó có thể được chia thành trường hợp sau:
- Nguồn điện có sóng hài dạng méo sẽ tạo tải tuyến tính. Tại thời điểm này, đồng hồ đo năng lượng điện sẽ đo năng lượng điện tần số cơ bản và một số năng lượng điện của sóng hài, làm giảm hiệu suất của thiết bị, người dùng phải trả thêm tiền điện.
- Nguồn điện có sóng hài dạng hình sin cung cấp cho tải phi tuyến. Tại thời điểm này, đồng hồ sẽ đo năng lượng điện tần số cơ bản trừ đi một phần năng lượng điện từ sóng hài, trả ít tiền điện hơn.
7. Ảnh hưởng đối với thiết bị ngắt mạch (hạ thế)
Bộ ngắt mạch từ toàn phần rất dễ bị tác động của sóng hài, làm tăng tổn hao sắt và sinh nhiệt do sóng hài ảnh hưởng đến nam châm điện và dòng điện xoáy, bậc hài càng cao thì ảnh hưởng càng lớn.
- Đối với bộ ngắt mạch điện tử, sóng hài làm giảm dòng điện định mức của chúng, đặc biệt đối với bộ ngắt mạch điện tử phát hiện giá trị đỉnh.
- Đối với cầu dao chống rò điện, vì sóng hài sẽ ảnh hưởng đến dòng điện rò rỉ, cầu dao có thể bị nóng bất thường và hoạt động sai cơ chế.
- Đối với công tắc tơ điện từ, dòng điện hài làm tăng nhiệt độ của các thành phần nam châm, và sự tăng nhiệt độ cuộn dây làm giảm dòng điện danh định.
- Đối với rơ le cũng tương tự.
8. Ảnh hưởng đến đường dây thông tin liên lạc
Nói chung, tần số làm việc của kênh âm thanh là khoảng 200-400hz, và nhiều hài của hệ thống điện cũng nằm trong dải tần số này. Do mức công suất của đường dây điện và đường dây thông tin rất khác nhau, các sóng hài trong hệ thống cung cấp điện sẽ gây ra nhiễu nhiễu có thể cảm nhận được, thậm chí đôi khi không thể chấp nhận được.
9. Ảnh hưởng đến mạch chỉnh lưu, nghịch lưu
Các thiết bị chỉnh lưu và mạch thyristor được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện khác nhau, từ các thiết bị chỉnh lưu và biến tần để truyền tải một chiều, cung cấp điện một chiều cho xe điện đô thị, đến thiết bị chuyển đổi tần số, truyền hình, máy vi tính, nguồn điện điều chỉnh AC, bộ sạc pin và nguồn điện liên tục (UPS).
Một mặt, các thiết bị này đóng mở các mạch điện khác nhau theo một quy luật nhất định, dẫn đến dòng điện hài đi vào lưới điện và trở thành nguồn sóng hài.
Sóng biến dạng sẽ gây ra lỗi mạch điều khiển, gây ra sự dịch chuyển góc đánh lửa, và tốc độ thay đổi dòng điện và tốc độ thay đổi điện áp quá mức hoặc quá nhiệt của bộ chỉnh lưu sẽ gây ra hỏng hóc thiết bị và làm hỏng các thành phần của bộ chỉnh lưu.
10. Ảnh hưởng đến cơ thể
Theo quan điểm sinh lý học của con người, khi tế bào của con người bị kích thích, chúng sẽ dao động nhanh hoặc đảo ngược trên cơ sở điện thế nghỉ của màng tế bào. Nếu tần số của nó gần với tần số sóng hài, bức xạ điện từ của sóng hài hệ thống điện cũng sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến não và tim của con người.
Tham khảo
