EMCC > Tin tức > Tin chuyên ngành > Sóng hài trong hệ thống điện là gì?

Sóng hài trong hệ thống điện là gì?

Cập nhật : 24/08/2026 - Lượt xem : 355

Trong hệ thống điện, sóng hài là các thành phần có tần số bằng bội số của tần số cơ bản. Khi xuất hiện, chúng làm cho dạng sóng điện áp hoặc dòng điện bị méo so với dạng hình sin lý tưởng. Biến tần, UPS và các thiết bị chỉnh lưu là những nguồn phát sinh sóng hài thường gặp.

Máy biến áp thường chịu ảnh hưởng từ dòng điện bị méo dạng thay vì là nguồn phát sinh sóng hài chính. Hiện tượng này có thể làm tăng tổn hao và nhiệt độ trong quá trình vận hành. Vì vậy, đặc tính phụ tải cần được xem xét kỹ trước khi lựa chọn máy biến áp. Trong bài viết này, hãy cùng EMCC tìm hiểu sóng hài là gì, nguyên nhân phát sinh và các vấn đề cần lưu ý trong hệ thống điện.

1. Sóng hài trong hệ thống điện là gì?

Trong điều kiện lý tưởng, điện áp và dòng điện xoay chiều có dạng sóng hình sin đều, liên tục và ổn định. Tần số cơ bản của hệ thống điện thường là 50 Hz hoặc 60 Hz. Tại Việt Nam, tần số danh định của hệ thống điện là 50 Hz. Có thể hình dung các đỉnh và đáy của dạng sóng xuất hiện theo một chu kỳ ổn định.

Khi có sóng hài, dạng sóng không thay đổi một cách ngẫu nhiên và cũng không mất hoàn toàn thành phần tần số cơ bản. Thay vào đó, những thành phần có tần số cao hơn chồng lên sóng cơ bản. Có thể hình dung một đường sóng lớn xuất hiện thêm nhiều gợn sóng nhỏ, khiến các đỉnh, đáy và đường cong của sóng bị biến dạng.

Trong hệ thống 50 Hz, sóng hài bậc 3 có tần số 150 Hz. Với hệ thống 60 Hz, sóng hài cùng bậc có tần số 180 Hz. Điều cần lưu ý là sóng hài xuất hiện theo quy luật xác định, không phải dạng nhiễu ngẫu nhiên.

Chỉ số THD, hay tổng độ méo hài, được sử dụng để thể hiện mức độ sai lệch của dạng sóng so với sóng hình sin lý tưởng. THD càng cao thì mức độ méo dạng của điện áp hoặc dòng điện càng lớn.

EMCC Sóng hài trong hệ thống điện là gì?

Các dạng sóng hài

2. Sóng hài phát sinh từ đâu?

Phần lớn sóng hài trong hệ thống điện phát sinh từ các phụ tải phi tuyến. Khác với tải tuyến tính, các thiết bị này không lấy dòng điện đều trong toàn bộ chu kỳ điện áp. Chúng thường sử dụng linh kiện bán dẫn để chỉnh lưu, biến đổi hoặc đóng cắt điện năng.

Do dòng điện được lấy theo từng khoảng thời gian ngắn trong mỗi chu kỳ, dạng sóng dòng điện không còn giữ được hình sin lý tưởng. Dòng điện bị méo này chứa nhiều thành phần sóng hài khác nhau và có thể truyền ngược vào hệ thống điện.

Những nguồn phát sinh sóng hài phổ biến gồm:

  • Biến tần;
  • Bộ lưu điện UPS;
  • Bộ chỉnh lưu;
  • Nguồn xung của máy chủ;
  • Bộ sạc xe điện;
  • Bộ nguồn đèn LED;
  • Máy tính và các thiết bị công nghệ thông tin.

Mức độ méo tại từng vị trí không chỉ phụ thuộc vào loại thiết bị mà còn liên quan đến tổng công suất phụ tải, đặc tính của hệ thống điện và chế độ vận hành thực tế.

Trong phần lớn các công trình, máy biến áp không phải là nguồn phát sinh sóng hài chính. Tuy nhiên, dòng điện từ hóa của máy có thể bị méo khi lõi thép tiến gần vùng bão hòa. Hiện tượng này có thể xảy ra khi điện áp tăng bất thường hoặc từ thông trong lõi vượt quá mức thiết kế.

Khi đó, dòng điện từ hóa có thể chứa một số thành phần sóng hài. Vì vậy, cần kiểm tra đặc tính của các phụ tải phi tuyến và điều kiện vận hành của hệ thống trước khi xác định nguyên nhân liên quan đến máy biến áp.

EMCC Sóng hài trong hệ thống điện là gì?

3. Sóng hài gây ảnh hưởng gì đến máy biến áp?

Sóng hài thường không khiến máy biến áp hư hỏng ngay lập tức. Tuy nhiên, dòng điện chứa thành phần hài có thể làm tăng tổn hao trong dây quấn và các bộ phận kim loại của máy.

Các thành phần có tần số cao làm gia tăng tổn hao do dòng điện xoáy. Phần năng lượng tổn hao này được chuyển thành nhiệt trong quá trình vận hành. Vì vậy, khi cấp điện cho nhiều phụ tải phi tuyến, máy biến áp có thể vận hành ở nhiệt độ cao hơn so với trường hợp dòng điện có dạng hình sin.

Nếu nhiệt độ tăng cao trong thời gian dài, hệ thống cách điện có thể bị lão hóa nhanh hơn. Điều này ảnh hưởng đến tuổi thọ của vật liệu cách điện và độ bền vận hành của máy biến áp.

Khi dòng hài lớn, khả năng mang tải an toàn của máy có thể thấp hơn công suất ghi trên nhãn. Tuy nhiên, không nên tự động giảm tải máy biến áp theo một tỷ lệ cố định. Mức giảm tải, nếu cần thiết, chỉ nên được xác định sau khi đánh giá dòng điện hài, tổn hao, khả năng làm mát và nhiệt độ vận hành thực tế.

Sóng hài cũng có thể làm tăng tiếng ồn và độ rung của máy biến áp. Một số thiết bị đo lường, điều khiển và bảo vệ có thể bị ảnh hưởng khi mức độ méo của điện áp hoặc dòng điện quá cao.

Trong hệ thống điện ba pha bốn dây, các sóng hài bội của ba có thể cộng dồn trên dây trung tính. Dòng điện trung tính tăng cao sẽ làm phát nhiệt tại dây dẫn, thanh cái và các điểm đấu nối.

Vì vậy, khi đánh giá ảnh hưởng của sóng hài, cần kiểm tra đồng thời THDi, tổng độ méo hài của dòng điện, mức tải, dòng điện trung tính và nhiệt độ vận hành của hệ thống.

EMCC Sóng hài trong hệ thống điện là gì?

Ảnh hưởng của sóng hài

4. Sóng hài trong máy biến áp dầu và máy biến áp khô

Sóng hài chủ yếu phát sinh từ đặc tính của phụ tải, không phụ thuộc trực tiếp vào loại vật liệu cách điện của máy biến áp. Vì vậy, cả máy biến áp dầu và máy biến áp khô đều có thể chịu ảnh hưởng khi cấp điện cho phụ tải có dòng điện bị méo dạng.

Mức độ ảnh hưởng đối với từng máy phụ thuộc vào phổ dòng điện hài, công suất tải, chế độ vận hành, khả năng làm mát và điều kiện lắp đặt thực tế.

Máy biến áp khô thường được lắp đặt trong nhà và gần các phụ tải điện tử như UPS, máy chủ, hệ thống đèn LED và biến tần. Những thiết bị này có thể tạo ra dòng điện không còn dạng hình sin lý tưởng.

Khi dòng hài tăng, tổn hao và nhiệt độ trong cuộn dây cũng có thể tăng theo. Đây là vấn đề cần lưu ý tại những công trình có không gian lắp đặt hạn chế hoặc điều kiện thông gió, tản nhiệt không thuận lợi.

Máy biến áp dầu thường được sử dụng tại nhà máy, khu công nghiệp, trạm điện ngoài trời và các công trình có phụ tải công suất lớn. Bộ chỉnh lưu, biến tần công suất lớn và dây chuyền sử dụng nhiều thiết bị điện tử có thể tạo ra lượng dòng hài đáng kể.

Dầu máy biến áp có vai trò cách điện và hỗ trợ làm mát nhưng không có chức năng loại bỏ các thành phần sóng hài. Vì vậy, máy biến áp dầu vẫn có thể chịu tổn hao bổ sung khi vận hành với phụ tải có mức độ méo dòng điện cao.

EMCC cung cấp các giải pháp máy biến áp phù hợp với đặc điểm phụ tải và điều kiện vận hành của từng hệ thống điện. Các thông số về công suất, mức tải, tổn hao, khả năng làm mát và điều kiện vận hành của từng dòng máy cần được xem xét song song với dữ liệu sóng hài của phụ tải.

Việc đánh giá đầy đủ các yếu tố này giúp lựa chọn máy biến áp phù hợp hơn, đồng thời hạn chế ảnh hưởng của sóng hài đến nhiệt độ, khả năng mang tải và tuổi thọ vận hành của thiết bị.


TIN LIÊN QUAN