Phân tích chất lượng điện năng

1. CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG LÀ GÌ?

Chất lượng điện là những vấn đề liên quan đến điện áp, dòng điện, tần số làm cho các thiết bị điện vận hành không bình thường hoặc bị hư hỏng.

2. VÌ SAO PHẢI QUAN TÂM ĐẾN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG?

– Chất lượng điện ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình sản xuất hiện đại.

– Chất lượng điện năng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình vận hành và tuổi đời của thiết bị.

– Chất lượng điện năng luôn là mối quan tâm hàng đầu của các nhà sản xuất thiết bị.

– Yêu cầu cung cấp cho khách hàng chất lượng điện cao nhất là mục tiêu của các điện lực.

– Mối quan tâm của xã hội đến chất lượng điện ngày càng được nâng cao.

Tóm lại, chất lượng điện là của mọi bên, từ các điện lực, khách hàng cho đến các nhà sản xuất, chế tạo thiết bị và của xã hội.

3. CÁC CƠ SỞ PHÁP LÝ.

Tiêu chuẩn về chất lượng điện năng

Tiêu chuẩn IEEE 519-1992 về sóng hài dòng & áp.

Thông tư 32 của bộ công thương

Ngày 15/04/2010 Bộ Công Thương có ban hành thông tư 32 về việc quy định hệ thông điện truyền tải trong đó có yêu cầu chi tiết về các thông số điện năng như sau:

Điện áp.

– Điện áp danh định trong hệ thống phân phối bao gồm: 110kV, 35kV, 22kV, 15kV, 10kV, 6kV và 0.4kV.

– Trong điều kiện bình thường, dao động điện áp cho phép so với điện áp danh định là:

Khách hàng: không được vượt quá ±5%

Nhà máy điện: không được vượt quá +10% và -5%.

– Trong điều kiện sự cố đơn lẻ, độ dao động cho phép là +5% và -10%.

– Trong điều kiện sự cố nghiêm trọng, độ dao động cho phép là ±10%.

Tần số.

Tần số định mức là 50Hz, dao động tần số cho phép so với tần số định mức như sau:

– Trong điều kiện bình thường, dao động cho phép là ±2%.

– Trong điều kiện hệ thống chưa ổn định, dao động cho phép là ±5%.

Sóng hài dòng & áp.

Sóng hài điện áp

Sóng hài dòng điện.

– Đối với đầu nối vá cấp điện áp hạ áp công suất tới 10kW thì giá trị dòng điện sóng hài bậc cao không được vượt quá 5A cho 1 pha và 14A cho 3 pha.

– Đối với đầu nối vào cấp điện áp trung áp hoặc đầu nối có công suất từ 10kW đến 50kW thì giá trị dòng bậc cao không được vượt quá 20% dòng phụ tải.

– Đối với đầu nối vào cấp điện áp cao áp hoặc công suất lớn hơn 50kW thì giá trị dòng hài không được vượt quá 12% dòng phụ tải.

Cân bằng pha.

Trong chế độ làm việc bình thường, thành phần thứ tự nghịch của điện áp pha không được vượt quá 3% điện áp danh định đối với cấp điện áp 110kV và 5% đối với cấp điện áp trung áp và hạ áp.

Nhấp nháy điện áp.

Mức nhấp nháy điện áp theo tiêu chuẩn như sau:

4. NGUYÊN NHÂN LÀM GIẢM CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG.

Từ đơn vị cung cấp điện.

Đơn vị cung ứng điện cung cấp điện không đủ tiêu chuẩn về chất lượng điện năng theo luật điện lực, nghị định 105/2005/NG-CP, thông tư 12/2010/TT-BCT, thông tư 32/2010/TT-BCT. Cụ thể như sau:

• Các tổ máy phát điện cung cấp nguồn điện không đạt yêu cầu về tiêu chuẩn chất lượng điện năng.
• Việc khắc phục các sự cố trên đường dây truyền tải không kịp thời, giảm độ tin cậy trong viêc cung cấp điện.
• Khách hàng sử dụng điện, gây ra sóng hài dòng & áp lớn, gây méo dạng cho nguồn điện lưới, giảm chất lượng nguồn điện cung cấp…

Từ khách hàng sử dụng điện.

Quá trình vận hành của các phụ tải phi tuyến bao gồm:

• Phụ tải biến tần
• Hệ thống khuếch đại pha
• Bộ chỉnh lưu
• Bộ điều khiển góc pha điện tử như hệ thống thyristor
• Hệ thống đóng cắt nguồn bằng điện tử
• Hệ thống lò luyện kim loại như lò hồ quang, lò trung tần
• Các loại nhiệt điện trở.

Sẽ làm phát sinh ra sóng hài dòng & áp, tăng độ nhấp nháy điện áp, làm giảm chất lượng điện năng.

5. ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG ĐỐI VỚI KHÁCH HÀNG SỬ DỤNG ĐIỆN.

Nhiễu sóng hài và nhấp nháy điện áp ảnh hưởng rất tiêu cực đến hệ thống điện như:

Với động cơ điện và máy phát điện.

Sóng hài làm tăng tổn thất dưới dạng nhiệt trên lõi sắt và dây quấn đồng. Gây ra tiếng ồn lớn, gây rung trong quá trình làm việc của động cơ. Các sóng hài bậc 5 và bậc 7 gây ra hiện tượng dao động giữa tuabin và máy phát hoặc giữa động cơ và hệ thống tải.

Với máy biến áp.

Tăng tiếng ồn, gây rung, lắc và phát nóng máy biến áp. Sóng hài còn làm tăng tổn thất trong cuộn dây và lõi từ của máy biến áp. Gây quá tải, giảm tuổi thọ thậm chí còn gây cháy máy biến áp.

Với cáp điện.

Giảm công suất truyền tải, tăng tổn hao nhiệt, có thể dẫn đến hư hỏng và cháy cáp.

Với tụ điện.

Dòng điện sóng hài và điện áp sóng hài dễ dàng đánh thủng tụ do quá điện áp.

Với các thiết bị điện tử.

Các thiết bị điện tử rất nhạy cảm với sự không ổn định của nguồn điện cung cấp cho nó. Do vậy, khi có sóng hài tác động có thể làm nhiễu loạn hoặc cháy các vi mạch điện tử.

Thiết bị đo lường bảo vệ.

Các thành phần sóng hài sẽ tác động làm sai kết quả thực tế của thiết bị đo và thiết bị bảo vệ, dẫn đến đưa tín hiệu tác động nhầm.

Các lò luyện thép.

Tăng thời gian nấu chảy kim loại, cũng như tăng thời gian tạo ra sản phẩm dẫn đến chi phí vận hành và chi phí năng lượng tăng cao. Ngoài ra còn giảm công suất nguồn cấp dẫn đến giảm hiệu suất vận hành của lò luyện.

Chất lượng sản phẩm.

Chất lượng điện năng thấp, không ổn định sẽ làm giảm năng suất sản xuất, chất lượng sản phẩm…

Các hộ sử dụng điện kế cận.

Sóng hài gây ra làm ảnh hưởng đến ác nhà máy điện xung quanh, khiến role tác động nhầm, gây hư hỏng thiết bị điện tử, gián đoạn sản xuất cũng như mất thời gian cho việc khởi động lại nhà máy.

Hệ thống lưới điện.

Gây tổn thất trên lưới điện, giảm chất lượng và công suất truyền tải trên lưới điện…

6. GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG.

Là quá trình đo đạc, thu thập và phân tích các tín hiệu điện nhằm đưa ra các giải pháp kịp thời để cải thiện chất lượng nguồn điện.

Quy trình thực hiện.

Quy trình giám sát chất lượng điện năng được thực hiện như sau:

 

Bước 1: Xác định mục tiêu

Chính là xác định nguyên nhân, hiện tượng hoặc các sự cố xảy ra thường xuyên trong quá khứ.

Bước 2: Xác định đối tượng.

là những tín hiệu nhiễu loạn gây ra những hiện tượng trong quá khứ chẳng hạn như sụt áp, quá áp hoặc hiện tượng nhấp nhày điện áp…

Bước 3: Xác định vị trí.

Là vị trí lắp đặt thiết bị giám sát chất lượng điện. Đối với khách hàng sử dụng điện, việc lắp đặt thiết bị giám sát càng gần phụ tải sẽ thu thấp được những dữ liệu thực tế và chính xác hơn.

Bước 4: Xác định đối tượng và thời gian giám sát.

Tùy vào yêu cầu của khách hàng cũng như những hiện tượng đã xảy ra trong quá khứ để xác định những tín hiệu và thời gian cần để theo dõi. Chẳng hạn như theo dõi tín hiệu dòng & áp hoặc các tín hiệu về tần số, sóng hài…

Bước 5: Thiết lập các ngưỡng:

Đối với các thiết bị giám sát lien tục thì cần thiết lập các ngưỡng đo. Tuy nhiên, đối với các thiết bị phân tích chất lượng điện năng hiện đại như PowerQ4, Hioki…thì việc giám sát trong một vài chu kỹ vận hành của thiết bị thì cũng cho được những kết quả tin cậy.

Thiết bị sử dụng.

Sử dụng máy phân tích điện năng PowerQ4 MI 2592.

7. LỢI ÍCH CỦA DOANH NGHIỆP KHI THỰC HIỆN GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG ĐIỆN NĂNG.

• Đánh giá được chất lượng nguồn điện lưới cung cấp cho vận hành hệ thống điện trong nhà máy, từ đó làm cơ sở để xác định những ảnh hưởng của nguồn điện lưới lên quá trình vận hành của các thiết bị trong nhà máy.
• Đánh giá được những ảnh hưởng của phụ tải tiêu thụ lên chất lượng hệ thống điện trong nhà máy cũng như tác động lên nguồn điện lưới quốc gia.
• Nhận dạng được nguyên nhân làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất, quá trình vận hành của thiết bị và các sự cố đã xảy ra trong quá khứ.
• Thực hiện các giải pháp phù hợp để khắc phục kịp thời, nâng cao chất lượng điện năng, không những làm tăng tuổi thọ, tăng độ tin cậy cho quá trình vận hành của thiết bị, dây chuyền sản xuất mà còn mang lại những lợi ích kinh tế rõ rệt sau khi thực hiện giải pháp nâng cao chất lượng điện năng.

CÁC DỰ ÁN ĐÃ THỰC HIỆN

Nhà máy thép Tú Sơn.

Nhà máy thép Miền Nam-Vũng tàu

Công ty TNHH Sabmiler Việt Nam.

Nhà máy Bia Sài Gòn.

Xí nghiệp đá xây dựng Long Sơn Phú.

Nhà máy xi măng Fico Bình Dương.

Công ty TNHH FrieslandCampina Việt Nam.

Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ 2.2.

Nhà máy điện Nhơn Trạch.