NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BỘ SVC CẢI TIẾN ĐỂ GIẢM ẢNH HƯỞNG CỬA LÒ HỒ QUANG ĐẾN LƯỚI ĐIỆN 61f9fdcf

1. M VĂ D Ơ
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BỘ SVC CẢI TIẾN
Ể GIẢM Ả ỞNG CỦA LÒ HỒ QUANG
Ế L Ớ ỆN
Chuyên ngành:
Mã số: 8520216
L VĂ
ườ ướng dẫn khoa họ M
2018

2. L M
.
, nghiên
.
M V Dươ

3. MỤ LỤ
TRÀNG BÌA
MỤC LỤC
DANH MỤC
Ụ
Ụ CÁC
....................................................................................................................... 1
1. Lý do chọn đề tài.............................................................................................. 1
2. Nội dung nghiên cứu........................................................................................ 2
nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ......................................................... 2
nộ ng h nh ủa n n............................................................... 2
ƯƠ 1. TỔNG QUAN VỀ Ư .............................. 4
1.1. Sóng hài......................................................................................................... 4
1.1.1. Giới thiệu về sóng hài....................................................................... 4
1.1.2. Mô tả sóng hài .................................................................................. 4
1.1.3. Các tính chất của sóng hài................................................................ 6
1.1.4. Các thông số ơ bản của sóng hài..................................................... 8
1.1.5. á q y định về giới hạn của sóng hài............................................. 9
1.1.6. ộ ố ng ồn phát sinh sóng hài.................................................... 11
1.1.7. nh hưởng của sóng hài................................................................. 14
1.2. Công suất phản kháng ................................................................................. 17
1.2.1. Giới thiệu chung ............................................................................. 17
1.2.2. Khái niệm công suất phản kháng.................................................... 17
1.2.3. nh hưởng của bù công suất phản kháng ên ướ đ ện ................. 18
1.2.4. y định ề ứ ê h ng ấ hản kháng ........................... 20
1.3. a động đ ện áp-flicker............................................................................. 21
1.3.1. Tổng quan....................................................................................... 21
1.3.2. g yên nhân a động đ ện áp ...................................................... 23
1.3.3. nh hưởng của a động đ ện á đến thị lự n người................ 23
1.4. Kết lu n ....................................................................................................... 23
ƯƠ 2. ƯƠ Ư 24
2.1. á hương há ọ ng đ ều hòa ........................................................... 24
2.1.1. Bộ lọc th động................................................................................. 24
2.1.2. Bộ lọc tích cực .................................................................................. 25
2.2. á hương há bù ng ất phản kháng................................................ 32
2.2.1. Các thiết bị bù công suất phản kháng............................................. 32

4. 2.2.2. Một số thiết bị bù trong FACTS..................................................... 32
2.2.3. Nguyên lý làm việc của thiết bị bù tích cực ................................... 35
2.3. Một số hương án g ảm ficker .................................................................... 37
2.4. Kết lu n ....................................................................................................... 37
ƯƠ . TỔNG QUAN VỀ LÒ HỒ N ....................................... 38
3.1. Giới thiệu chung.......................................................................................... 38
3.2. Lò hồ q ang đ ện một chiều........................................................................ 39
3.3. Lò hồ q ang đ ện xoay chiều ...................................................................... 40
3.3.1. Phân loại EAF................................................................................. 40
3.3.2. Sơ đồ kết nối EAF xoay chiề ha đ ện cực ............................ 41
3.3.3. Cấu tạ ủa hồ q ang đ ện ba ha ba đ ện cực.................. 42
3.3.4. Quy trình nấu chảy thép.................................................................. 44
3.4. Kết lu n ....................................................................................................... 46
ƯƠ Ư Ồ
Ề ................................................................................ 47
4.1. hân h đặc tính Volt – Ampe (VAC) của EAF xoay chiều ................... 47
4.1.1. á hương há ngh ên ứ đặc tính làm việc của EAF xoay
chiều ........................................................................................................ 47
4.1.2. Phân h hình đặc tính của EAF trong miền tần số:................ 47
4.1.3. hân h hình đặc tính của EAF trong miền thời gian ............ 47
4.1.4. M hình h a đặc tính hồ quang trong miền thời gian .................... 50
4.2. Mô phỏng lò hồ quang trên Matlab/Simulink............................................. 55
4.2.1. Sơ đồ mô phỏng.............................................................................. 55
4.2.2. Thông số của mạ h đ ện mô phỏng................................................ 55
4.2.3. Sơ đồ hỏng hồ q ang ên a ab nk 2 b............ 56
4.3. Phân tích ảnh hưởng của lò hồ quang đến ướ đ ện.................................. 56
4.3.1. S ng hà đ ện á à ng hà ng đ ện ......................................... 56
4.3.2. ng ấ ê h ên ................................................................ 59
4.3.3. Hiện ượng Flicker.......................................................................... 59
4.3.4. hỏng h ện ượng k h hồ q ang đ ện ........................... 60
4.4. ế n ...................................................................................................... 61
ƯƠ 5. S I TI Ể GI M Ư NG CỦA
LÒ HỒ N XOAY CHIỀU 3 P ƯỚ N....................... 62
5.1. ựa họn hương án................................................................................... 62
5.2. ộ ọ h ự à bù động ng ấ hản kháng S ............................ 62
5.2.1. Nguyên lý làm việc ........................................................................... 62
5.2.2. Cấ ú đ ều khiển ........................................................................... 64
5.2.3. Ứng d ng chỉnh ư W để làm bộ lọc tích cực ........................... 65

5. 5.2.4. Ứng d ng thuyết p-q ng đ ều khiển chỉnh ư W hực hiện
chứ n ng ọ ng đ ều hòa và bù CSPK............................................................. 69
5.2.5. Sơ đồ đ ều khiển chỉnh ư W à hứ n ng bộ lọ ng đ ều
hòa và bù CSPK..................................................................................................... 73
5.3. Tính toán các tham số của bộ lọ à bù ĩnh FC......................................... 76
5.3.1. á định công suất phản kháng cần bù............................................. 76
5.3.2. á định b c hài cần lọc ................................................................... 77
5.3.3. Tính chọn thông số bộ lọc FC.......................................................... 78
5.4. nh họn bộ lọ hủ động S ....................................................... 80
5.4.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cung cấ đ ện cho lò EAF có sử
d ng bộ lọc tích cự ng ng được thể hiện như ình 5 7 ............................. 80
5.4.2. Tính toán các tham số của bộ lọc AF................................................ 80
5.4.3. á định và lựa chọn thông số an đ ều khiển ................................. 83
5.5. Mô phỏng bộ lọ S ả ến ên hần mềm matlab/simulink................ 84
5.5.1. Cấu trúc chung của hệ thống:............................................................ 84
5.5.2. Khối mô phỏng EAF......................................................................... 84
5.5.3. Khối bộ lọc th động......................................................................... 85
5.5.4. Khối bộ lọc chủ động........................................................................ 85
5.6. Phân tích kết quả ......................................................................................... 88
5.6.1. ện á à ng đ ện ạ đ ể kế nố h ng ................................... 89
5.6.2. ng ấ đ được tại PCC............................................................... 91
5.6.3. Hiện ượng Flicker ............................................................................ 92
5.6.4. S ánh h ệ q ả ọ k ủa S ổ đ ển 2 à S ả
ến ........................................................................................................ 93
5.7. ế n ............................................................................................................... 93
K T LU N................................................................................................................. 94
DANH MỤC TÀI LI U THAM KH O.................................................................... 95
Ề LU SĨ N SAO).
B N SAO K T LU N CỦA H ỒNG, B N SAO NH N XÉT CỦA CÁC
PH N BI N.

6. TRANG M L VĂ
NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG BỘ SVC CẢI TIẾ Ể GIẢM ẢNH
ỞNG CỦA LÒ HỒ Q Ế L Ớ ỆN
Họ ên: a n ương Chuyên ngành: Kỹ thu đ ều khiển và tự động hóa
Mã số: 60520216 Khóa: 34 ường ại học Bách khoa -
- hấ ượng đ ện n ng ủa hệ hống ng ấ đ ện h h ộ à á h ng ố
ủa ướ đ ện như: đ ện á ần ố hệ ố ng hà hồ q ang đ ện ay h ề kh ng
nh ng à ộ h ả yê ầ ng ấ ớn à n n à ng ồn há ng hà ớn gây a động
đ ện á k à g ả hấ đ đề à ngh ên ứ ề á yế ố h nh ảnh hưởng đến
hấ ượng đ ện n ng: ng hà ng ấ hản kháng à k hình h a b ng hần
ề a ab nk à hân h á ảnh hưởng ủa đến ướ đ ện Kết quả cho thấy cả bốn
tham số: ng hà đ ện á ng hà ng đ ện, hệ số công suất và hệ số a động đ ện áp mang
tính chu kỳ k đề ượt so với tiêu chuẩn của IEEE std 519-2014 và h ng ư -2015 của
Bộ ng hương. ả há bù h ự ùng SVC cải tiến đượ đề ấ à g ả há ố ư ề ặ
k nh ế nhưng n đá ứng ố á yê ầ ề kỹ h Sa kh đưa S à hệ thống đ ện - lò, tất
cả các chỉ số về ng hà đ ện á ng hà ng đ ện, hệ số công suấ đề được cải thiện rõ rệt và
đá ứng tốt các tiêu chuẩn q y định
- hồ q ang - hấ ượng đ ện n ng a động đ ện á bù h ự ng
ấ hản kháng S gh hình h a a ab nk
STUDYING AND APPLICATION OF SVC LIGHT TO REDUCE THE
EFFECTS OF THE ELECTRIC ARC FURNACE TO THE ELECTRIC
NETWORK
Abstract - The power quality of the power supply system depends on the parameters of
h g h a ag q n y ha n a na n n y a ad
ha q a g a a y b a a a g ha n a ng k an w
Therefore, the thesis study on key factors affecting power quality: harmonics, reactive power and
flicker. Modeling EAF with Matlab / Simulink Software and analyzing the effects of EAF on the
grid. The results show that all four parameters: voltage harmonics, current harmonics, power
factor and flicker voltage fluctuations are higher the IEEE standard std 519-2014 and cỉcular 39-
2015 of Ministry of Industry an a ệ a h a n a n n ng S
light is proposed as the economically optimal solution while still meets the technical requirements.
After applying the SVC into the electrical system - the furnace, all indicators of voltage
harmonics, current harmonics, power factor are clearly improved and meet the standards.
Key words - Electric Arc Furnace - EAF; power quality; flicker; active filter;; reactive
power; SVC light; modeling; matlab / simulink;

7. D Ệ , V Ế
KÝ HIỆU:
- : ện áp
- : ng đ ện
- P: Công suất tác d ng
- Q: Công suất phản kháng
- S: Công suất biểu kiến
- : ệch pha gi a đ ện á à ng đ ện
- : ệ số công suất
- : ần ố
- w: ần ố g
- ψh: Góc pha
- : h kỳ
- : ệ ố ứ nhấ nháy đ ện á
- Plt: Mức nhấ nháy đ ện áp dài hạn
- Pst: Mức nhấ nháy đ ện áp ng n hạn
- : ổn hấ đ ện n ng
- : ổn hấ ng ấ
- : ổn hấ đ ện á
- Ycs: Các tổn hao do hiệu ứng mặ ng à ủa ây n
- Ycp: á ổn ha h ệ ứng ân n ủa ây n
- Rac: ện trở xoay chiều của dây d n
- Rdc: ện ở ộ h ề ủa ây n
- h: ủa ng hà
- Ih: ên độ ủa ng đ ện hà b h
- Vh: ên độ ủa đ ện áp sóng hài b c h
- ISC: dòng ng n mạch cự đại tạ đ ể đấu nối chung PCC
- : ệ ố hị ng đ ện hà ủa áy đ ện
- Pr: Tổn hao của máy lúc tả định mức vớ đ ện á n ơ bản
- Ph: Tổng tổn hao do sóng hài
- Er: Hiệu suất khi tả định mứ ở động ơ
- Tr: Mô men quay khi tả định mứ ở động ơ
- Sr: ộ ượt khi tả định mứ ở động ơ

8. - : ện kháng ê q á độ
- Φh: ha ng đ ện của sóng hài b c h
- θh: ha đ ện áp của sóng hài b c h
- ω0 : Tần số g ơ bản ω0 = 2П 0
- f0: Tần số ơ bản, f0 = 50Hz hoặc 60Hz
- Lh: iện cảm rò hiệu d ng của stator và của roto dây quấn đối với stato
ương ứng ớ b hà n
- MVAsc: ng ng n ạ h ba ha ga-Voltage
- hn: ộng hưởng ng hà
- Mvarcap: D ng ượng định mức của bộ t
- Rc: ện trở của cáp kết nối gi a MBA lò vớ á đ ện cực của EAF
- Xc: ện kháng của cáp kết nối gi a MBA lò vớ á đ ện cực của EAF
- Vig: đ ện áp mồi hồ quang (ignition)
- Vex: đ ện áp d p t t hồ quang (extinction)
- Xc: Bộ t đ ện.
- XL: Cuộn đ ện kháng.

9. V Ế
- AC: Alteration Current
- AF: Shunt Active Filter
- AFs: Series Active Filter
- ASD: Adjustable Speed Drive
- CSI: Current Source Inverter
- CSPK: Công Suất Phản Kháng
- CSTD: Công Suất Tác D ng
- CT: Current Transformer
- DC: Direction Current
- DFT: Discrete Fourier Transform
- DSP: Digital Signal Process
- EAF: Electric Arc Furnace
- FACTS: Flexible AC Transmission System
- FFT: Fast Fourier Transform
- GTO: Gate Turn Off
- IGBT: insulated-gate bipolar transistor
- HP: High Power
- LPF: LowPass Filter
- : áy b ến á
- : áy bù đồng bộ
- PAM: Pulse Amplitude Modulation
- PCC: Point of Common Coupling
- PC: Persional Computer
- PF: Passive Filter
- PT: Potential Transformer
- PLL: Phase-locked-loop circuit
- PWM: Pulse Width Modulation
- RDFT: Recursive Discrete Fourier Transform
- rms: root mean square
- RP: Regular Power
- SSSC: Static Synchronous Series Controller
- STATCOM: Static Synchronous Compensator

10. - SVC: Static Var Compensator
- TCR: Thyristor Controlled Reactor
- TCSC: Thyristor Controlled Series Compensation
- : đ ện ĩnh
- THD: Total Harmonic Distortion
- UHP: Ultra-High Power
- UPFC: Unified Power Flow Controller
- UPQC: Unified Power Quality Conditioner
- UPS: Uninterruptible Power Supply
- VSC: Voltage Source Converter
- VSI: Voltage Source Inverter
- IGBT: Insulated-gate bipolar transistor

11. D MỤ Ả
Bảng 1.1. Thành phần thứ tự pha của sóng hài trong hệ thống 3 pha cân b ng.......7
Bảng 1.2. Các giới hạn é đ ện áp của IEEE std 519-2014.................................10
Bảng 1.3. Các giới hạn độ é ng đ ện theo IEEE std 519 - 2014 ....................10
Bảng 1.4. hống kê hệ ố bù đ h hệ ố ng ấ ..........................................20
Bảng 1.5. Mức nhấ nháy đ ện áp ..........................................................................23
Bảng 3.1. hống kê há ển ng nghệ hồ q ang ...........................................38
Bảng 3.2. ặ nh đ ện ự à khớ nố ủa Qingdao Tennry Carbon.................43
Bảng 4.1. h ng ố ng ồn hỏng.....................................................................56
Bảng 4.2. hân h ng hà ả hồ q ang..........................................................58
Bảng 5.1. ổng hợ ng hà ần ọ .....................................................................78
Bảng 5.2. Các thông số của ng đ ều hòa b c cao ................................................81
Bảng 5.3. ế q ả ng hà kh S .................................................................90
Bảng 5.4. Bảng So sánh bộ SVC cổ đ ển và SVC cải tiến ....................................93

12. D MỤ CÁC
Hình 1.1. Minh họa về phân tích sóng hài.......................................................................5
Hình 1.2. Dạng sóng và phổ hà ng đ ện của đèn h ỳnh quang chấn ư t từ .......12
Hình 1.3. Dạng sóng và phổ hà ng đ ện của đèn h ỳnh quang chấn ư đ ện tử.....12
Hình 1.4. ng đ ện và phổ hài của bộ đ ều khiển CSI ..............................................13
Hình 1.5. ng đ ện và phổ hài của bộ đ ều khiển PWM ............................................13
Hình 1.6. ộ suy giảm tuổi thọ theo tổng độ méo THD của tải....................................15
Hình 1.7. Tam giác công suất........................................................................................18
Hình 1.8. Sơ đồ bù kinh tế công suất phản kháng ng ướ đ ện...............................18
Hình 1.9. ồ thị đường cong GE flicker ......................................................................21
Hình 1.10. ện ượng a động đ ện á .....................................................................22
Hình 2.1. Bộ lọc RC ......................................................................................................24
Hình 2.2. Bộ lọc LC .....................................................................................................25
Hình 2.3. Cấu hình VSI ................................................................................................26
Hình 2.4. Cấu hình CSI ................................................................................................26
Hình 2.5. Bộ lọc tích cực song song AF.......................................................................27
Hình 2.6. Bộ lọc tích cực nối tiếp AFs.........................................................................27
Hình 2.7. Bộ lọc tích cực 3 dây....................................................................................28
Hình 2.8. Bộ lọc tích cực 4 dây đ ểm gi a ..............................................................28
Hình 2.9. Bộ lọc tích cực 4 dây....................................................................................29
Hình 2.10. Cấu trúc bộ lọc tích cực song song AF........................................................29
Hình 2.11. Cấu trúc bộ lọ động nối tiếp AFs...............................................................30
Hình 2.12. Bộ lọc hỗn hợp: a) AF+LC, b) AFs+LC .....................................................31
Hình 2.13. Sơ đồ cấu trúc UPQC ..................................................................................31
Hình 2.14. Sơ đồ cấu trúc SSSC....................................................................................33
Hình 2.15. Sơ đồ cấu trúc SVC .....................................................................................34
Hình 2.16. Sơ đồ cấu trúc Statcom................................................................................34
Hình 2.17. Sơ đồ nguyên lý hoạ động của Statcom .....................................................35
Hình 2.18. Nguyên lý bù của bộ bù tích cực.................................................................35
Hình 2.19. Trạng thái hấp th CSPK của bộ bù............................................................36
Hình 2.20. Trạng thái phát CSPK của bộ bù.................................................................36
Hình 3.1. Cấu hình lò hồ q ang đ ển hình..............................................................39
Hình 3.2. Sơ đồ EAF xoay chiề ha đ ện cực ......................................................40
Hình 3.3. Sơ đồ cấ đ ện h đ ện cực ..............................................................41

13. Hình 3.4. Sơ đồ mạ h đ ện kết nối EAF với hệ thống đ ện...........................................42
Hình 3.5. Sơ đồ mạ h đ ện thay thế ..............................................................................42
Hình 3.6. Mô hình buồng lò hồ q ang đ ện xoay chiề ba đ ện cực............................43
Hình 3.7. ấ ạ áy b ến á S n .................................................44
Hình 3.8. Một chu trình nấu thép của ay h ề .................................................45
Hình 3.9. ình ảnh hự ế q á ình nạ bổ ng ệ à .......................................45
Hình 4.1. Mô tả dạng sóng gi a đ ện áp hồ q ang g à ng đ ện hồ quang i1
ug1=f(i1) tại thờ điểm phút thứ a kh đổ nguyên liệu lần thứ nhất........................48
Hình 4.2. Mô tả dạng sóng gi a đ ện áp hồ q ang g à ng đ ện hồ quang i1
ug1=f(i1) tại thờ đ ểm phút thứ 7 a kh đổ liệu lần thứ hai ......................................49
Hình 4.3. Mô tả dạng sóng gi a đ ện áp hồ q ang g à ng đ ện hồ quang i1
ug1=f(i1) tại thờ đ ểm khoảng 40 phút kể từ khi liệ đổ lần thứ hai ...........................49
Hình 4.4. Quá trình tiêu th công suất trung bình của lò hồ quang [21].......................49
Hình 4.5. Mức công suất tiêu th đ được trong suốt quá trình nấu lò.........................50
Hình 4.6. hình đặc tính tiệm c n tuyến nh đối với mô hình thực của EAF..........51
Hình 4.7. ặc tính VAC của hồ quang theo mô hình 1 ................................................52
Hình 4.8. ặc tính VAC của hồ quang theo mô hình 2 ................................................53
Hình 4.9. ặc tính VAC của hồ quang theo mô hình 3 ................................................54
Hình 4.10. Sơ đồ đặ nh ủa hình .............................................................54
Hình 4.11. Sơ đồ ng ấ đ ện à ạ h đ ện ương đương ............55
Hình 4.12. Sơ đồ hỏng hồ q ang đ ện...............................................................56
Hình 4.13. Dạng đ ện áp hồ q ang đ ện á à ng đ ện tại PCC...............................57
Hình 4.14. hổ ng đ ện hà ạ ...........................................................................57
Hình 4.15. hổ đ ện á hà ạ ...............................................................................58
Hình 4.16. Công ấ ba ha đ đượ ên ............................................................59
Hình 4.17. Hệ số công suấ ...................................................................................59
Hình 4.18. ện á k ba ha ạ đ ể nố h ng ............................................60
Hình 5.1. Cấu trúc chung hệ thống EAF có bù b ng SVC cải tiến...............................62
Hình 5.2. Sơ đồ mạch lực của VSC...............................................................................63
Hình 5.3. Sơ đồ thay thế một pha VSC .........................................................................63
Hình 5.4. Giản đồ ơ hỉnh ư W ......................................................................64
Hình 5.5. Giản đồ ơ hỉnh ư W ......................................................................64
Hình 5.6. g yên ý đ ều khiển vòng hở bộ lọc tích cực.............................................65
Hình 5.7. g yên ý đ ều khiển vòng kín bộ lọc tích cực.............................................65
Hình 5.8. hương há a ấy m b hân h ng đ ều hòa..........................67

14. Hình 5.9. Thu án á định dòng bù trong hệ dq......................................................68
Hình 5.10. Thu t toán lựa chọn ng đ ều hòa cần bù trong hệ dq..............................69
Hình 5.11. Thu án đ ều khiển dựa trên thuyết p-q tức thời.....................................72
Hình 5.12. Cấ ú đ ều khiển bộ lọc tích cực PWM ..................................................73
Hình 5.13. Sơ đồ mô tả hương há đ ều khiển kiểu bang-bang................................74
Hình 5.14. ều khiển phát xung cho pha A bộ lọc tích cực ........................................75
Hình 5.15. Sơ đồ mô tả đ ều khiển ng đ ện pha A ....................................................75
Hình 5.16. Sơ đồ ng yên ý h ạ động ủa bộ S -VSC cho EAF .......................76
Hình 5.17. Sơ đồ nguyên lý của tải lò EAF có sử d ng bộ lọc tích cực .......................80
Hình 5.18. Sơ đồ cấ ú đ ều khiển chung của hệ thống bao gồm tải lò nấ hé
à bộ lọ S ả ến hê hứ n ng bù S ....................................................84
Hình 5.19. Khối mô phỏng EAF ...................................................................................84
Hình 5.20. Khối lọc th động b c 5 và 7.......................................................................85
Hình 5.21. Khối lọc chủ động AF .................................................................................85
Hình 5.22. Mô hình của khâu tính toán dòng bù chuẩn ................................................85
Hình 5.23. Khối chuyển đ ện áp trong hệ abc -> αβ .....................................................86
Hình 5.24. Khối chuyển dòng trong hệ abc -> αβ.........................................................86
Hình 5.25. Khối tính toán công suất p, q.......................................................................86
Hình 5.26. Khối tính toán công suất bù cung cấp bởi bộ lọc ........................................87
Hình 5.27. Khối tính toán dòng bù trong hệ αβ.............................................................87
Hình 1.28. Khối tính toán dòng bù trong hệ abc ...........................................................87
Hình 5.29. Khối phát xung cho bộ nghị h ư ..............................................................88
Hình 5.30. ện á hồ q ang đ ện á à ng đ ện ạ kh hưa S ...........89
Hình 5.31. ện á ạ hồ q ang đ ện á à ng đ ện ại PCC sau khi có SVC.......89
Hình 5.32. hổ ng đ ện hà ạ a kh S á động..................................90
Hình 5.33. hổ đ ện á hà ạ a kh S á động......................................90
Hình 5.34. ng ấ ba ha ạ ước và sau khi bù............................................91
Hình 5.35. Hệ số ng ấ ước và sau khi bù...........................................................91
Hình 5.36. Dao động đ ện á ba ha ạ đ ể nố h ng kh hưa S .........92
Hình 5.37. a động đ ện á ba ha ạ đ ể nố h ng a kh S ...........92

15. 1
MỞ
1. Lý do chọ tài
ấ nướ a đang ên đà há ển mạnh g n liền với quá trình công nghiệp
hóa, hiện đại hóa, nhu cầu về đ ện n ng ngày càng ng a cả về ượng và chất. Sự
biến động của gành đ ện sẽ ảnh hưởng lớn đến tình hình kinh tế, chính trị, xã hội của
một quốc gia. Trong thời kỳ hội nh p kinh tế quốc tế, vai trò của ngành đ ện ngày càng
quan trọng hơn. Nh ng n ớ ng y ơ h ếu h đ ện n ng à đ ều không thể tránh
khỏi vì lý do các trung tâm Thủy đ ện, Nhiệ đ ện ện khí lớn đã được khai thác tối
đa. So với các hộ sinh hoạt các Nhà máy Xí nghiệp Công nghiệp là nh ng hộ tiêu th
đ ện với sản ượng lớn gấp nhiều lần và phát thải nhiề ng đ ều hòa b c cao, ảnh
hưởng xấ đến chấ ượng đ ện n ng ủa ướ đ ện. Vì thế để cải thiện chấ ượng đ ện
n ng h ướ đ ện thì đ ều quan trọng là phải lọc loại bỏ các ng đ ều hòa b c cao
này, lấy lại tín hiệ ng đ ện à đ ện á hình n h ưới.
Thực tế chỉ có thành phần ơ bản mới có tác d ng tích cực, còn hầ như á
thành phần ng đ ều hòa còn lại thì có tác d ng ngược lại. Ví d tín hiệ ng đ ện có
độ méo dạng = % hì đồng nghĩa ới khoảng 30% công suấ đã bị thất thoát,
đây à ột giá trị quá lớn so với giá trị tổng. Nó không nh ng thất thoát mà còn gây ra
nh ng vấn đề như: nổ t lọc, t bù, cháy van bán d n của các bộ biến đổ á động sai
của máy c gây h ng g áng đ ện á ưới, gây quá tải cho hệ thống nguồn cung cấp,
đưa nh ễ à à h đ ện áp không ổn định, gây tổn thất cho hệ thống truyền
d n, giảm tuổi thọ của các thiết bị lân c n, gây nhiễu thiết bị đ ều khiển, truyền thông
và cảnh báo nhầm của UPS.
Nh ng nguồn há a ng đ ều hòa b a như: nấu thép, các bể mạ, máy
biến á động ơ đèn h ỳnh quang, các thiết bị đ ện tử công suấ … Trong nh ng thiết
bị đ ải lò nấu thép cảm ứng, tải lò hồ quang đ ện (Electric Arc Furnace - EAF) là
nh ng đố ượng phi tuyến mạnh, có công suất rất lớn (công suất từ 1 W đến 140
W ng đ ện từ 5 k đến 150 kA [3], [5]. Dựa à ng đ ện cung cấ h á đ ện
cự được phân thành 2 loại: EAF một chiều và EAF xoay chiều. Trong khi
EAF một chiều gây méo dạng ng đ ện nguồn thì EAF xoay chiều không nh ng gây
é ng đ ện đ ện áp nguồn ng à a n à đố ượng có nhu cầu CSPK biến động
rất nhanh theo thờ g an h đặc tính v n hành của á đ ện cực lò và tình trạng nóng
chảy của kim loạ à gây a a động đ ện áp có tính chất tuần hoàn (còn gọi là
Flicker). So với EAF một chiều, EAF xoay chiều có công suất lớn hơn nh ề à à đối
ượng phức tạ hơn gây a nh ều vấn đề đối với chấ ượng đ ện n ng hơn đến hệ
thống đ ện.

16. 2
ây h nh à bối cảnh à động lự để đề à này đề xuất nghiên cứu mô hình
hóa EAF xoay chiều, phân tích nh ng ảnh hưởng của n đến hệ thống đ ện, a đ
nghiên cứu tìm ra giải pháp tốt nhấ để giảm thiểu nh ng ảnh hưởng của nó, q a đó
ũng nâng a được tính ổn định của hệ thống đ ện lò và hiệu suất v n hành của lò.
2. N i dung nghiên cứu
Lu n n này t p trung nghiên cứu nguyên lý làm việc và mô hình toán học của
lò hồ q ang đ ện xoay chiều ba pha - ba đ ện cực; kế tiếp là phân tích ảnh hưởng lò
đến ướ đ ện và cuối cùng là tìm ra giải pháp phù hợ để giảm thiểu ảnh hưởng này.
ể thực hiện nội dung trên, lu n n ần phải giải quyết các vấn đề sau đây:
- Nghiên cứu bản chất và nh ng ảnh hưởng của sóng hài, CSPK à a động
đ ện áp.
- Nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc của lò hồ q ang đ ện xoay chiều ba
pha - ba đ ện cực để ph c v cho việc mô hình hóa và phân tích ảnh hưởng của n đến
chấ ượng đ ện n ng.
- Nghiên cứu và lựa chọn giải pháp phù hợp nh m giảm thiểu sự ảnh hưởng của
lò đến ướ đ ện.
ĩ khoa học và th c tiễn củ tài
M đ h ủa đề tài “Nghiên cứu và ứng dụng b SVC cải tiế giảm ảnh
ưởng của lò hồ quang ện xoay chi u ế lướ ện” nh m giải quyết các vấn đề
sau: cải thiện chấ ượng đ ện n ng ho hệ thống đ ện lò và hệ thống đ ện phân phối;
ng h ệu suất làm việc cho lò (giảm thời gian của một mẻ thép), giảm ảnh hưởng xấu
của hệ thống đ ện lò lên các thiết bị tiêu th đ ện lân c n.
ủ l
ể giải quyết các nộ ng như đã ình bày ở trên, lu n n này ẽ được trình
bày thành n hương như a :
ươ 1 – Tổng quan v chấ lượ ệ : Dựa vào các tài liệ đã ấ
bản hương này ẽ t p trung nghiên cứu các vấn đề ên q an đến: công suất phản
kháng ( S ng đ ều hòa b c cao, vấn đề về a động đ ện áp và nh ng ảnh
hưởng của n đến chấ ượng đ ện n ng
ươ 2 – á p ươ p áp lọc sóng hài và bù công suất phản kháng:
ng hương này a ẽ tìm hiểu một cách tổng quan về các thiết bị lọc sóng đ ều hòa
b c cao và bù CSPK.
ươ 3 – Tổng quan v l ồ ệ ng hương này ngh ên ứ
h ng ề á ạ nấ hé ử d ng hồ q ang đ ện Sa đ p trung nghiên cứu về

17. 3
hồ q ang đ ện ay h ều 3 pha - đ ện cực, c thể: ơ đồ ng ấ đ ện á hành
hần ấ ạo của à q y ình n hành ủa nó.
ươ 4 – M hóa và phân tích ả ưởng củ l ện xoay
chi p ến chấ lượ ệ : Dựa à ơ ở lý thuyết của hương 3
hương này p trung phân h đặ nh ả hình h a à hỏng hồ q ang
b ng hần ề a ab S nk Sau cùng là hân h à đánh g á ảnh hưởng ủa n
đến nguồn đ ện cung cấp dựa vào tiêu chuẩn IEEE std 519-2014.
ươ 5 – Xây d ng b SVC cải tiế giảm ả ưởng của lò hồ quang
ện xoay chi p ế lướ ện: ây à hương ọng tâm của Lu n n ừ
nh ng ơ ở lý thuyết và kết quả mô phỏng nghiên cứ được ở á hương ước, ta
tiến hành lựa chọn cấu trúc, tính toán các tham số cho phần lực, xây dựng cấu trúc và
thu án đ ều khiển để đảm bảo cho bộ S ả ến thực hiện được hai chứ n ng
lọ ng đ ều hòa b c cao và bù CSPK. Hệ thống được kiểm chứng trên phần mềm
matlab/simulink. Dựa trên kết quả mô phỏng này ta sẽ đánh g á được nh ng lợi ích mà
bộ lọ này mang lại cho nguồn cung cấp cho tải lò nấ hé ũng như k ểm chứng lại
cấ ú à hương há đ ều khiển đã ựa chọn.
Từ các kết quả hân h được ở hương 4, hương này là có các công việc
chính như a :
Tính toán các tham số của các thành phần bộ ọ S ả ến.
Nghiên cứu và áp d ng thu án đ ều khiển cho thành phần ọ h ự
VSC.
Sử d ng hần ề Matlab/Simulink 2014b để mô phỏng hệ thống gồm:
Lướ đ ện - EAF - SVC cải tiến.
Dựa trên nh ng kết quả đạ đượ đánh g á nh khả thi của hương án đã ựa
chọn.

18. 4
ươ 1 - Ổ Q VỀ L Ệ Ă
hương này ẽ trình bày các lý thuyết ơ bản về các vấn đề ên q an đến chất
ượng đ ện n ng như: sóng hài, CSPK, hiện ượng a động đ ện áp (flicker).
1.1. Sóng hài
1.1.1. Giới thiệu về sóng hài
Trong việc truyền tải và phân phối đ ện n ng á ng y ện lực mong muốn
cung cấ đến khách hàng nguồn đ ện với dạng sin gần như yệ đối. Thực tế, việc này
không thể thực hiện được do bản thân nội tại của các thiết bị trong hệ thống đ ện và
các ph tải phi tuyến của khách hàng. Nh ng thiết bị này phát thải ra mộ ượng đáng
kể ng ng đ ện à đ ện áp có tần số khác với tần số ơ bản. Nh ng thành phần này
gọi là sóng hài, h u quả là làm méo dạng ng đ ện á à ng đ ện của ướ đ ện.
Vấn đề này đã tồn tại khá lâu trong hệ thống đ ện Việt Nam. Với sự phát triển
chung của nền kinh tế trong tất cả á ĩnh ự đ hỏi hệ thống đ ện không nh ng
ng ề công suất mà còn phả đặc biệ ư ý đến chấ ượng đ ện n ng
ũng như nh ễm nguồn nước, ô nhiễ kh ng kh ng hà ũng ang đến
khá nhiều vấn đề mà không dễ gì cải thiện một cách nhanh chóng. nh hưởng của
ng hà được phát ra từ các tải phi tuyến lan truyền ngược lạ ướ đ ện đượ như
nước, rác, khí bẩn à độc hại thả a ường. Nó không nh ng ảnh hưởng đến các
nhà máy khác lân c n mà còn ảnh hưởng trực tiế đến hiệu suất và tuổi thọ của các
ph tải, thiết bị khác của chính nhà máy đ . Ví d như: à áy b ến áp nguồn bị quá
tải, rung và phát nhiệt do bảo hòa mạch từ mặc dù công suất chuyển tải thấ hơn định
mứ à h á đ ện bị quá nhiệt, phá hỏng á h đ ện d n đến chạm/ch p. Lự đ ện
từ theo nhiề hương khá nha nh a n n trên rotor của động ơ à ng
l c tr c, phát sinh tiếng ồn và cộng hưởng ơ kh gây q á nh ệt và phá hỏng cách
đ ện, kết quả là giảm tuổi thọ của động ơ h ng nhà máy có nhiề động ơ đ ện thì
các tủ t bù để đ ều chỉnh hệ số công suất không thể thiế được. Tuy nhiên, nh ng t
bù này nhanh chóng bị phá hủy bởi sóng hài (do phát nhiệt và phá hủy lớ đ ện môi).
T bù cộng với máy biến áp nguồn có thể tạo ra mạ h a động LC, là nguyên nhân
chính d n đến cộng hưởng điện áp trên thanh cái của nhà máy. Ngoài ra, sóng hài còn
gây tổn thấ đ ện n ng ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc của các thiết bị q ay đến sự
làm việ bình hường và tuổi thọ của các thiết bị đ ện tử, truyền h ng đ ường, bảo
vệ của h nh nhà áy đ [6].
1.1.2. Mô tả sóng hài
Khai triển hường được dùng trong nghiên cứ ng hà hư Hình 1.1
là minh họa một tín hiệ đ ện được phân tích thành các thành phần hài khác nhau. Bất

19. 5
kỳ một sóng tuần h àn nà ũng hể được diễn giả ưới dạng chuỗi Fourier đượ
hân h như a [6], [7]:
1
h
h
0
h
0
1
h
0
h
0
h
0 ]
)
ψ
t
sin(hω
C
[
A
]
t)
sin(hω
B
t)
cos(hω
A
[
A
f(t) (1.1)
ng đ :
- f(t) là hàm tuần hoàn tần số f0, tần số g ω0=2П 0 và chu kỳ T=1/f0=2П ω0.
- C1 n ω0 +ψ à hành hần ơ bản.
- Ch n hω0 +ψh) là sóng hài b c h vớ b ên độ Ch,tần số hf0 g ha ψh
Các hệ số của chuỗi Fourier được tính như a :
dx
f(t)
2π
1
f(t)dt
T
1
A
2π
0
T
0
0 , ng đ =ω0t (1.2)
( ) ( ) ( ) ( )
T 2π
h 0
0 0
2 1
A f t cos hω t dt f t cos hx dx
T π
= =
ò ò (1.3)
( ) ( ) ( ) ( )
T 2π
h 0
0 0
2 1
B f t sin hω t dt f t sin hx dx
T 2π
= =
ò ò (1.4)
2
h
2
h
h B
A
C
(1.5)
h
h
1
h
B
A
tan
ψ (1.6)
Hình 1.1 Minh họa về phân tích sóng hài

20. 6
1.1.3. Các tính chất của sóng hài
í i x ng
ối xứng lẻ f(-t) = -f(t) (không có số hạng cosin trong khai triển Fourier).
ối xứng chẵn f(-t) = f(t) (không có số hạng sin trong khai triển Fourier).
ối xứng nửa ng 2 = -f(t) có thành phần một chiều b c không và
khử các sóng hài b c chẵn (2, 4, 6, ...). Tính chất này cho phép bỏ qua các
sóng hài b c chẵn trong hệ thống đ ện.
Các thành phần th t c a sóng hài
Trong một hệ thống ba pha cân b ng thì các thành phần sóng hài riêng lẻ gồm
các thành phần thứ tự thu n, thứ tự nghịch, và thứ tự kh ng như kha ển Fourier của
đ ện á ha ướ đây [8]:
(1.7)
...
120
t
7ω
cos
V
t
6ω
cos
V
120
t
5ω
cos
V
480
t
4ω
cos
V
t
3ω
cos
V
120
t
2ω
cos
V
120
t
ω
cos
V
...
840
t
7ω
cos
V
720
t
6ω
cos
V
600
t
5ω
cos
V
480
t
4ω
cos
V
360
t
3ω
cos
V
240
t
2ω
cos
V
120
t
ω
cos
V
t
V
0
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
b
(1.8)
...
120
t
7ω
cos
V
t
6ω
cos
V
120
t
5ω
cos
V
120
t
4ω
cos
V
t
3ω
cos
V
120
t
2ω
cos
V
120
t
ω
cos
V
...
840
t
7ω
cos
V
720
t
6ω
cos
V
600
t
5ω
cos
V
480
t
4ω
cos
V
360
t
3ω
cos
V
240
t
2ω
cos
V
120
t
ω
cos
V
t
V
0
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
0
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
c
(1.9)
Tổng đ ện áp hiệu d ng là:
2 2
phrms h hrms
h 1 h 1
1
V V V
2
(1.10)
Khi nố hì đ ện áp dây là:
...
t)
cos(7ω
V
t)
cos(6ω
V
t)
cos(5ω
V
t)
cos(4ω
V
t)
cos(3ω
V
t)
cos(2ω
V
t)
cos(ω
V
)
t
(
V
0
7
0
6
0
5
0
4
0
3
0
2
0
1
a

21. 7
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
ab a b 1 0 2 0
4 0 5 0 7 0
V t V t V t 3[Vcos ω t 30 V cos 2ω t 30
V cos 4ω t 30 V cos 5ω t 30 V cos 7ω t 30 ...]
= - = + ° + - °
+ + ° + - ° + + ° +
(1.11)
Biểu thức trên cho thấy sóng hài bội 3 không xuất hiện ng đ ện áp dây, và
đ ện áp dây hiệu d ng là:
2 2
LLrms h hrms
h 1 h 1
3
V V 3 V
2
(1.12)
Nh n xét:
- á ng hà ơ bản như b c 4, 7... là thành phần thứ tự thu n (+),
- Các sóng hài b c 2, 5, 8 là các thành phần thứ tự nghịch (-),
- Các sóng hài bội 3 (3, 6, 9,...) là các thành phần thứ tự không (0),
- hể hơn Bảng 1.1 ệ kê á á hành hần thứ tự pha của sóng hài trong
hệ thống 3 pha cân b ng.
B ng 1.1 Thành phần th t pha c a sóng hài trong h th ng 3 pha cân bằng
h
TT
1
+
2
-
3
0
4
+
5
-
6
0
7
+
8
-
9
0
10
+
11
-
12
0
13
+
14
-
15
0
h
TT
16
+
17
-
18
0
19
+
20
-
21
0
22
+
23
-
24
0
25
+
26
-
27
0
28
+
29
-
30
0
h
TT
31
+
32
-
33
0
34
+
35
-
36
0
37
+
38
-
39
0
40
+
41
-
42
0
43
+
44
-
45
0
h
TT
46
+
47
-
48
0
49
+
50
-
51
0
52
+
53
-
54
0
55
+
56
-
57
0
58
+
59
-
60
0
Trong bảng này, cần chú ý:
- Nếu hệ thống có sự tồn tại của sóng hài thì tức là có sự tồn tạ á ng đ ện
thành phần thứ tự nghịch và thứ tự không ều này đúng cả khi hệ thống cân b ng.
- á ng đ ện hài bội 3 hay thứ tự không (b c hài chia hết cho 3) cân b ng
không thể chạy vào trong các mạch nối tam giác hoặc các mạch không nố đất.
í ộc l p
Phản ứng của mạng đ ện tuyến tính trong một hệ thống đ ện cân b ng đối với
các b hà khá nha hì độc l nha ều này cho phép xử lý theo từng b c hài
riêng lẻ nghĩa à hể thiết l p các mạ h ương đương h ừng b c hài (theo tần số)
để xem xét các thông số ng đ ện à đ ện áp.

22. 8
1.1.4. Các thông số cơ bản của sóng hài
Một dạng sóng méo của ng đ ện hay đ ện áp tuần hoàn khai triển theo Fourier
được diễn giả như a :
h 0 h
h 1
i t I cos hω t Φ (1.13)
h 0 h
h 1
v t V cos hω t θ (1.14)
ng đ :
- Ih, Vh: ng đ ện à đ ện á đỉnh của sóng hài b c h;
- h h
Φ ,θ : g ha ng đ ện à đ ện áp của sóng hài b c h;
- ω0 là tần số g ơ bản, ω0 = 2П 0;
- f0 là tần số ơ bản, f0 = 50Hz hoặc 60Hz.
1.1.4.1. Dò n áp hi u dụng
Từ biểu thức:
T
2 2 2
rms h rms
h 1 h 1
0
1 1
F f t dt F F
T 2
(1.15)
ta ng đ ện à đ ện áp hiệu d ng như a :
2 2
rms h rms h
h 1 h 1
V V ; I I (1.16)
1.1.4.2. H s é dò n áp
Hệ số méo dạng đ ện á à ng đ ện khi tồn tại hài, n được gọi là tổng độ
méo do sóng hài của đ ện áp THDV à ng đ ện THDI đượ định nghĩa như a :
2
2 rms
V h
h 2
1 1rms
V
1
THD V 1
V V
(1.17)
2
2 rms
I h
h 2
1 1rms
I
1
THD I 1
I I
(1.18)
ng đ : 1 và I1 ương ứng đ ện á à ng đ ện tại tần số ơ bản.
ện áp và ng đ ện hiệu d ng được biểu diễn h như a :
2 2
rms hrms 1rms V
h 1
V V V THD 1 (1.19)

23. 9
2 2
rms hrms 1rms I
h 1
I I I THD 1 (1.20)
1.1.4.3. Công su t tác dụng và công su t ph n kháng
CSTD tức thời p(t) = v(t).i(t), có giá trị trung bình là:
1
h 1
h
h
h
hrms
hrms
h
h
h
h
T
0
)
Φ
cos(θ
I
V
)
Φ
cos(θ
I
V
2
1
p(t)dt
T
1
P (1.21)
CSPK đượ định nghĩa như a :
h h h h hrms hrms h h
h 1 h 1
1
Q V I cos θ Φ V I cos θ Φ
2
(1.22)
Theo công thức về đ ện á à ng đ ện hiệu d ng, công suất biểu kiến là:
2 2 2 2
rms rms hrms hrms 1rms 1rms V I
h 1
S V I V I V I 1 THD 1 THD
Suy ra:
2 2
1 V I
S=S 1+THD 1+THD (1.23)
ng đ S1 là công suất biểu kiến ứng với tần số ơ bản.
1.1.5. Các quy định về giới hạn của sóng hài
Cá ng đ ện hài được sinh ra bởi các ph tải phi tuyến á ng đ ện này có
thể á động xấ đến các hệ thống đ ện như gây a é đối vớ đ ện á à ng đ ện
tại nhiề nơ ng hệ thống đ để hạn chế độ méo hà đối vớ ng đ ện và
đ ện áp thì cần hạn chế việ bơ á ng đ ện hài từ phía ả ê h để mứ đ ện áp
hài trên toàn bộ hệ thống được ổn định trong giới hạn cho phép. Các giới hạn này được
q y định cho cả ha h a ngườ ùng đ ện và các công ty ng ấ đ ện.
ối vớ ngườ ùng đ ện hì đượ q y định các mức giới hạn bơ à của các
ng đ ện hài tạ đ ểm PCC và q y định cho từng thành phần hài riêng lẻ và tổng độ
méo dạng của ng đ ện à đ ện áp do tải gây ra tạ đ ểm kết nối này.
ối với á ng y đ ện, vì sự é đ ện áp do sóng hài trên hệ thống đ ện ng
lên do sự ương á q a ại của á ng đ ện tải bị méo và trở kháng của hệ thống, nên
ng y đ ện có trách nhiệm chủ yế đối với việc hạn chế é đ ện áp tạ đ ể đấu nối
PCC. Các giới hạn đượ q y định h á ng y đ ện à độ méo tố đa của từng thành
phần hài và tổng độ méo hài THD. là tiêu chuẩn ng hà đượ q y định bởi
IEEE sdt 519 - 2014 [9].

24. 10
B ng 1.2 Các giới hạn mé n áp c a IEEE std 519-2014
ện áp thanh cái tại
đ ể đấu nối PCC
ộ é đ ện áp của từng
thành phần hài (%)
ộ é đ ện áp tổng THD
(%)
≤ 1,0 kV 5,0 8,0
k < ≤ 6 k 3,0 5,0
6 k < ≤ 6 k 1,5 2,5
161 kV < V 1,0 1,5
Các giới hạn về độ mé ng đ ện hài trong các hệ thống truyền tả đ ện ưới
truyền tải và phân phố đ ện dựa trên so sánh tải với công suất ng n mạch của hệ thống
(tỷ số ISC/IL được cho trong Bảng 1.3.
B ng 1.3 Các giới hạ ộ é dò n theo IEEE std 519 - 2014
0 V≤ V ≤ 69 kV
ISC/IL ≤ h<11 11≤h<17 7≤h<2 2 ≤h< 5 5≤h≤5 TDD
<20
20-50
50-100
100-1000
>1000
4.0
7.0
10.0
12.0
15.0
2.0
3.5
4.5
5.5
7.0
1.5
2.5
4.0
5.0
6.0
0.6
1.0
1.5
2.0
2.5
0.3
0.5
0.7
1.0
1.4
5.0
8.0
12.0
15.0
20.0
69 kV < V ≤ 161 kV
<20
20-50
50-100
100-1000
>1000
2.0
3.5
5.0
6.0
7.5
1.0
1.75
2.25
2.75
3.5
0.75
1.25
2.0
2.5
3.5
0.3
0.5
0.75
1.0
1.25
0.15
0.25
0.35
0.5
0.7
2.5
4.0
6.0
7.5
10.0

25. 11
V > 161kV
<25
25< 50
≥ 5
1.0
2.0
3.0
0.5
1.0
1.5
0.38
0.75
1.15
0.15
0.3
0.45
0.1
0.15
0.22
1.5
2.5
3.75
Chú ý:
- Các giới hạn độ é ng đ ện ên đây à đối với hài b c lẻ;
- Giới hạn hài b c chẵn b ng 25% giới hạn hài b c lẻ;
- ối với máy phá đ ện, giới hạn độ méo lấy giá trị ứng với tỷ số ISC/IL<20.
- ISC: dòng ng n mạch cự đại tạ đ ể đấu nối chung PCC;
- IL: dòng tải cự đại 15 phút hoặc 30 phút ứng với tần số ơ bản tại PCC hoặc
tính b ng giá trị trung bình của dòng tải cự đại hàng tháng trong 12 tháng;
- Ih: b ên độ của từng thành phần hài;
- TDD: Tổng độ méo ph tả được biểu diễn ưới dạng ng đ ện tải cự đại.
1.1.6. ố nguồn phát sinh sóng hài
Ngày nay, vấn đề về ng hà đã trở nên quan trọng cùng với việ g a ng ử
d ng của các thiết bị phi tuyến gườ a hường phân ra các nguồn hài do các ph tải
hương ại sinh hoạt và ph tải công nghiệp.
1.1.6.1. Ngu n hài do các phụ t ơ ại sinh hoạt
á hương ện thiết bị sinh hoạ hương ại ở á kh n h ng a ốc, cửa
hàng lớn, các bệnh viện, ... là nguồn hà như các bộ đ ều khiển tố độ có thể hiệu chỉnh
cho các ph tải nhiệ h ng g đ ều hòa không khí, á đèn h ếu sáng huỳnh quang
hiệu suất cao có chấn ư đ ện tử hoặc s t từ.
Hình 1.2 là sóng ng đ ện và phổ sóng hài [8] đ được của mộ đèn h ỳnh
quang chấn ư t từ. Tổng độ méo dòng THDI chừng 15%:

26. 12
Hình 1.2 Dạng sóng và phổ dò n c è ỳnh quang ch ắt từ
Dạng sóng và phổ hài của đèn h ỳnh quang có chấn ư đ ện tử có tổng độ méo
dòng THDI khoảng 144% [8] như Hình 1.3.
Hình 1.3 Dạng sóng và phổ dò n c è ỳnh quang ch n tử
1.1.6.2. Các ngu n hài do các phụ t i công nghi p
Nguồn hài do các ph tải công nghiệ hường là các ph tải phi tuyến bơ à
hệ thống á ng đ ện hài, gây nên méo dạng đ ện áp. Các ph tải công nghiệp phi
tuyến như: các bộ đổ đ ện 3 pha, các thiết bị hồ quang, và các thiết bị bão hòa.
Các bộ ổ n 3 pha
Các bộ đổi đ ện đ ện tử 3 pha khác với các bộ biến đổi 1 pha chủ yếu bởi vì
húng kh ng nh a ng đ ện hài b ây à ộ ư đ ểm lớn bở ì ng đ ện hài

27. 13
3 pha là thành phần lớn nhất của sóng hài. Tuy nhiên chúng v n có thể là các nguồn
hà đáng kể như rên Hình 1.4. ây à ại nguồn dòng đ ển hình của các bộ đ ều khiển
tố độ có thể đ ều chỉnh được CSI.
Hình 1.4 Dò n và phổ hài c a bộ ều khiển CSI [8]
Các bộ đ ều khiển nghị h ư nguồn áp VSI (như bộ đ ều khiển loại PWM) có
thể độ méo cao hơn như ình bày ên Hình 1.5.
Hình 1.5 Dò n và phổ hài c a bộ ều khiển PWM [8]

28. 14
Các thi t bị tạo h quang
Loại thiết bị này gồm lò hồ quang, máy hàn hồ quang à đèn h ếu sáng kiểu
h ng đ ện đèn h ỳnh quang, cao áp sodium, cao áp thủy ngân) với chấn ư t từ.
ặc tính dòng – áp của hồ q ang đ ện là phi tuyến. Sau khi tạo hồ q ang đ ện
áp giảm xuống dòng hồ q ang ng ên ng hồ q ang này được hạn chế bởi trở
kháng của hệ thống. Tổng trở hạn chế gồm tổng trở cáp và dây d n của lò, tổng trở của
hệ thống và máy biến áp lò. Thực tế, bản thân hồ q ang đ ện được biểu hiện như ột
nguồn hà đ ện áp với dạng sóng gần như hình thang.
1.1.7. Ảnh hưởng của sóng hài
Một ph tải phi tuyến nối vào một thanh cái phát thải về cho hệ thống một dạng
ng ng đ ện bị é ng đ ện này ảnh hưởng đến các t đ ện, các máy biến áp,
á động ơ…, gây các nên tổn hao ph , quá nhiệt và quá tả á ng hà này ũng
gây nên nhiễu vớ đường dây thông tin liên lạc và các sai số trong thiết bị đ
1.1.7.1. Các mạch một pha
Các mạch này dùng chung dây trung tính với các mạ h đ ện ba pha và dây d n
trung tính chỉ ang ng đ ện không cân b ng. tình trạng cân b ng, việc cấ đ ện
cho các tải một pha, tải phi tuyến sẽ làm cho dây trung tính chung của các mạch nhánh
ba pha và một pha mang thêm các ng đ ện hài thứ tự không bội 3. tình trạng
không cân b ng, dây trung tính ang á ng đ ện gồ ng đ ện thứ tự thu n,
nghịch do không cân b ng và ng đ ện thứ tự không do các hài bội 3. Vì thế dây
trung tính chung dễ trở nên quá tải. Dòng trung tính có thể b ng 1,7 lần ng đ ện
pha, làm cho s t áp gi a ng nh à đất lớn hơn s á bình hường.
1.1.7.2. Các mạch ba pha
Các ph tải phi tuyến ba pha, nố a g á như á bộ ư đ ện (UPS) và các bộ
đ ều khiển đ ện áp và tần số (VF) không thể đưa à ng các mạch cung cấp các
dòng hài thứ tự không bội 3. Tuy nhiên các dòng hài thứ tự thu n và thứ tự nghịch sẽ
chảy về hướng nguồn qua dây d n ha à ng phát nóng của dây d n do các dòng
hiệu d ng a hơn à h ệu ứng mặt ngoài.
1.1.7.3. Phát nóng cáp, dây dẫn – gi m tuổi thọ
Sự phát nóng dây d n do sóng hài làm suy giảm chấ ượng đ ện môi, thoái hóa
vỏ bọc cáp và giảm khả n ng mang tải của cáp. Phát nóng gây ra do hiệu ứng mặt
ngoài và hiệu ứng lân c n.
Hiệu ứng mặt ngoài xảy ra ở nơ à độ ng đ ện qua mặt c t ngang dây
d n à kh ng đồng đề à ng đ ện hướng chạy gần mặt ngoài dây d n hơn à
tâm dây d n.

29. 15
Hiệu ứng lân c n là hiệu ứng do từ ường dây d n à é ng đ ện trong các dây
d n kế c n.
1.1.7.4. Các máy bi n áp
nh hưởng của ng hà đối với MBA à ha nh : nh hà ng đ ện làm
h ng ổn ha đồng I2
R của cuộn dây và nhóm các tổn hao do từ thông ph ( tạo
ng đ ện xoáy). Làm ng ự phát nóng, hỏng á h đ ện ng ự cộng hưởng ở tần số
hài gi a cuộn dây máy biến áp và dung kháng đường dây.
ộ suy giảm tuổi thọ của MBA theo tổng độ méo THD của tải như Hình 1.6.
Hình 1.6 ộ suy gi m tuổi thọ theo tổ ộ méo THD c a t i
Sóng hài bội 3 trong dây d n trung tính sẽ chạy vào hệ thống h đến khi gặp
máy biến á đấ -Y. Tạ đây n được phản ảnh là ng chạy quẩn trong cuộn ây ơ
cấ đấ gây nên h ện ượng quá nhiệ ũng như á hỏng hóc khác.
1.1.7.5. ộ ơ hát
Là nhóm thiết bị mà cho trở kháng thấ đối với các sóng hài. ị h ệ ng của
ng đ ện hài b c h(rms) trong mộ động ơ ảm ứng 3 pha có thể là:
h
h
h
V
I
h.f.L
(1.24)
ng đ : Lh là đ ện cảm rò hiệu d ng của stator và roto dây quấn đối với stato.
Các tổn hao loại I2
R do á ng đ ện hài là các tổn hao trong các cuộn dây
roto và stato và các tổn hao ph , tổn hao này ảnh hưởng bởi sự hay đổ đ ện trở hiệu
d ng theo tần số.
So với các máy biến áp thì tác d ng phát nóng của các ph tải phi tuyến đối với
á áy há à ương đối lớn. Mộ áy há hì đ ện kháng và trở kháng a hơn
Sự kết hợ á hay đổi liên t c của đ ện kháng cao và tần số cao là nguyên nhân chính
phát nóng stato.

30. 16
1.1.7.6. Các bộ tụ n
Tác d ng của sóng hài lên các bộ t đ ện sẽ gây nên sự phát nóng ph , các tổn
ha à ng ứng suấ đ ện môi.
Hiện ượng cộng hưởng song song có thể xảy ra ở bất kỳ hệ thống nào có t
đ ện. Vì ng hì L ng còn XC giảm. Trong khi cộng hưởng ở một tần số c thể thì
ng đ ện à đ ện á ng ọt. Tần số cộng hưởng có thể á định theo:
sc
n
cap
MVA
f
Mvar
(1.25)
ng đ : MVAsc: công suất ng n mạch cho sẵn;
Mvarcap: ng ượng định mức của bộ t .
1.1.7.7. Cầu chì và máy cắt
Cầu chì phản ứng với giá trị phát nóng thực của dòng tải và nóng chảy khi trở
nên q á n ng ng đ ện hài lớn làm cho phát nóng quá mức có thể gây ra sự chuyển
đổ ng á đặc tuyến thời gian – ng đ ện của thiết bị.
Sóng hài có thể ảnh hưởng đến khả n ng c t dòng đ ện của máy c t. Các thành
phần hài có thể tạo ra các giá trị di/dt cao kh ng đ ện qua đ ểm zero, làm cho việc
c t dòng khó hơn á ng của các cuộn dây c t thì bị trì hoãn, nên kéo dài tia lửa
hồ quang và d n đến hư hỏng.
1.1.7.8. Relay b o v
Sóng hài có thể làm cho các relay hoạ động không tin c y như:
- Các relay có thể á động ch hơn h ặc với một giá trị khở động a hơn
- ùy h hà ượng hà n á động của relay có thể bị ngược lại.
- Sóng hài có thể làm suy yếu sự á động tố độ cao của các relay sai lệch.
Các mức hài từ 10% đến 2 % h ng hường là có thể gây nên các vấn đề với sự
làm việc của relay.
1.1.7.9. Các ởng khác c a sóng hài
- Quá áp d n đến hiện ượng vầng quang, làm giả á h đ ện của đường dây.
- V n hành sai các hệ thống tả đ ện đ ều khiển từ xa các thiết bị.
- Làm cho bão hòa các lõi thép ng á áy à áy đ ện quay.
- Các hệ thống đ ều khiển làm việc sai và tiếng ồn nhiều…

31. 17
1.2. Công suất phản kháng
1.2.1. Giới thiệu chung
Trong nh ng n q a ặ ù được chú trọng đầ ư à hát triển nguồn và
ướ đ ện nhưng nước ta v n còn gặp nhiề kh kh n ng ệ đảm bảo cung cấp
đ ện, nhất là trong các tháng mùa khô. Chỉ thị số 171/CT-TTg của thủ ướng chính phủ
ban hành ngày 26/01/2011 về việ ng ường thực hiện tiết kiệ đ ện đã nê rõ: ối
với các doanh nghiệp phải thực hiện ngay các giải pháp tiết kiệm đ ện như xây dựng
các giải pháp tiết kiệm đ ện hiệu quả, sử d ng đúng ng ất và biể đồ ph tả như
ng đ ng k a bán đ ện … gày nay kh á h ết bị đ ện ngày àng được sử d ng
nhiều trong công nghiệp thì vấn đề tiết kiệ đ ện càng trở nên cấp thiết.
Mặt khác trong quá trình truyền tả đ ện n ng ớ nơ ê h có tổn hao trên
đường ây nên à h đ ện áp s t giảm,làm mất sự làm việc ổn định, giảm hiệu suất
và tuổi thọ của các thiết bị tạ á nơ ê h đ ện. h ng hường thì sử d ng hương
pháp bù CSPK để làm giảm sự s t giả đ ện áp này.
1.2.2. Khái niệm công suất phản kháng
Trong mạ h đ ện xoay chiều AC chứa thành phần phản kháng như cuộn kháng
và t đ ện, dạng sóng của áp và dòng bị lệch pha với nhau tùy vào góc lệch pha của
mạch. CSTD (P) của mạch xoay chiều được tính theo công thức:
P UIcos (1.26)
Quan hệ gi a CSBK (S) và CSTD (P) b ng công thức sau:
P
S
cos (1.27)
Ngoài P và S, mạch xoay chiều AC còn chứa một thành phần n ng ượng khác
là CSPK (Q), với đơn ị tính là VAr. Công suất phản kháng Q không sinh công nhưng
b t buộc phải có thì một số thiết bị mới hoạ động được. Chẳng hạn nó là công suất từ
h a õ hé động ơ Công thức nh như a :
Q UIsin (1.28)
Quan hệ gi a CSTD (đơn ị W), CSBK (đơn vị VA) và CSPK (đơn ị VAr)
được thể hiện b ng 3 cạnh của mộ a g á ng như a :

32. 18
ng đ : S là Công suất biểu kiến; P là Công suất tác d ng; Q là Công suất
phản kháng và là Góc gi a S và P. Hệ số công suấ được tính theo công thức:
P
Cos
S
(1.29)
Hệ số công suất thể hiện hiệu quả sử d ng đ ện của hệ thống. hư ên Hình 7
cho hấy àng nhỏ hì àng gần S ũng như ùng đường ây yền ả ộ ng
ấ S hì àng nhỏ khả n ng yền n ng ấ á ng àng a Nâng cao hệ
số công suất là một trong nh ng biện pháp quan trọng để tiết kiệ đ ện n ng
1.2.3. Ảnh hưởng của bù công suất phản kháng lên lưới điện
1.2.3.1. Bù công su t ph ớ n
Phần lớn ph tải của mạng đ ện là á động ơ kh ng đồng bộ và các MBA nên
á đường dây của mạng đ ện phải chuyên chở mộ ượng Q lớn à ng á ổn thất
công suất và tổn thấ đ ện n ng h công thức:
2 2
2
P Q
P R
U
(1.30)
Hình 1.8 Sơ bù kinh t công su t ph ớ n
hư y muốn giảm , thì ta phải giả ượng CSPK chuyên chở trên
đường dây b ng á h đặt các thiết bị phát Q (gọi là các thiết bị bù) ngay tại ph tải.
S Q
P
Hình 1.7. Tam giác công su t

33. 19
Giả thiế ước khi hưa đặt thiết bị bù ượng CSPK truyền ên đường dây là Q thì tổn
thất công suất là:
2 2
1 2
P Q
P R
U
(1.241)
Sa kh đặt thiết bị bù với ng ượng là Qb như ng Hình 1.8 thì tổn thất giảm
xuống như 2) nên từ đ g ảm tổn thấ đ ện n ng.
2 2
b
2 2
P (Q Q )
P R
U
(1.252)
h ng hường trong phải được nâng lên trị số – 5 ế ng
cos > 0, 5 ũng kh ng nên ì ú này chủ yế á định là do P chứ không phải Q
.Vì v y nâng cao lên n a chỉ tốn chi phí mà giảm ít , nên hiệu quả bù không cao.
Khi giả được Q chuyên chở trong mạng đ ện thì cos của mạng đ ện được nâng cao.
Khi giả được thì có thể giả được công suất truyền qua các MBA nên tránh
ường hợp MBA quá tải ũng như tổn hao công suất trên MBA.
1.2.3.2. ều chỉ n áp bằng bù ngang công su t ph n kháng
Từ công thức:
PR QX
U
U
(1.33)
Nh n thấy có thể hay đổi công suất P và để đ ều chỉnh đ ện á nhưng ì hỉ
nhà áy đ ện phát ra và truyền đ nh ều hay ít là do hộ tiêu th quyế định, không
thể hay đổi tuỳ ý được. Còn CSPK Q chuyên chở ên đường dây ta có thể hay đổi
được vì ngoài máy phát còn có các thiết bị khác có thể phát Q nhất là ở mạng khu vực
hường có X > R nên việ hay đổ để đ ều chỉnh đ ện áp lại càng thu n lợi.
1.2.3.3. Kh ền t i c ờng dây và MBA
Khả n ng yền tải của đường dây và MBA ph thuộ à đ ều kiện phát nóng
tức ph thuộ à ng đ ện cho phép của húng ng đ ện chạy trên dây d n và
được tính theo công thức:
2 2
P Q
I
3U
(1.3426)
Biểu thức này chứng tỏ r ng với cùng một tình trạng phát nóng nhấ định của
đường dây và MBA, ta có thể ng khả n ng yền tải CSTD b ng cách giảm CSPK
mà chúng phải tả đ .

34. 20
1.2.4. uy định ề c iêu h c ng uấ hản kháng
h h ng ư 5 2 - ủa Bộ ng hương về ệ a bán CSPK :
bên a kh kh ng ng ơ đ đếm riêng cho phần đ ện n ng ử d ng để sản xuất,
kinh doanh, dịch v mà chỉ ng ơ đ đế đ ện n ng h ng [10]. Nếu hệ số công
suất cos < hì bên a đ ện v n phải mua CSPK cho cả phần đ ện n ng h ng đ
Tiền mua CSPK là số tiền bên mua phải trả cho bên bán đđể bù đ p chi phí phát sinh
thêm do bên mua sử d ng q á ượng CSPK q y định được tính theo công thức 1.35.
Tq = Tp. k % (1.35)
ng đ :
Tq là tiền mua CSPK ( hưa h ế giá trị g a ng
Tp là tiền a đ ện n ng á ng hưa h ế giá trị g a ng
k là hệ số bù đ h h bên a đ ện dùng q á ượng CSPK q y định (%).
Hệ số k đượ á định theo ảng
B ng 1.4 ắ
Hệ số công suất Cos k (%) Hệ số công suất Cos k (%)
Từ 0,9 trở lên 0 0,74 21,62
0,89 1,12 0,73 23,29
0,88 2,27 0,72 25
0,87 3,45 0,71 26,76
0,86 4,65 0,7 28,57
0,85 5,88 0,69 30,43
0,84 7,14 0,68 32,35
0,83 8,43 0,67 34,33
0,82 9,76 0,66 36,36
0,81 11,11 0,65 38,46
0,8 12,5 0,64 40,63
0,79 13,92 0,63 42,86

35. 21
Hệ số công suất Cos k (%) Hệ số công suất Cos k (%)
0,78 15,38 0,62 45,16
0,77 16,88 0,61 47,54
0,76 18,42 0,6 50
0,75 20 ưới 0,6 52,54
1.3. D ện áp-flicker
1.3.1. Tổng quan
Flicker – dao động đ ện á hay n gọ à h ện ượng nhấp nháy đ ện á đượ
định nghĩa là "ấn ượng của sự không ch c ch n về cảm giác thị giác gây ra bởi ánh
áng k h h h độ sáng hoặc phổ phân bố a động theo thời gian" [12].
Các nghiên cứu về hiện ượng này bở à n à ến ĩ ng
ang n kết lu n r ng nhấp nháy là hiện ượng phức tạp do biến động
đ ện áp, tần số và sinh lý hoặc yếu tố tâm lý. ến n 25 đưa a đường cong GE-
flicker như Hình 1.9 H ện nay nó à ơ ở trong các nghiên cứu về flicker [11].
Hình 1.9 thị ờng cong GE flicker
Về ơ bản flicker là sự hay đổi b ên độ đ ện áp d n tới nguồn chiếu sáng không
ổn định á đặ nh á định ủa ự dao động đ ện á à:
- ên độ đ ện áp hay đổ ;
- Số ần hay đổ đ ện áp trên mộ đơn ị hời gian nhấ định;

36. 22
Mức nhấ nháy đ ện áp ng n hạn (Pst) là giá trị đ được trong khoảng thời gian
10 phút b ng thiết bị đ ê h ẩn theo IEC868. Pst95% à ngưỡng giá trị của Pst sao
cho trong khoảng 95% thờ g an đ nhất một tuần) và 95% số vị trí đ st không
ượt quá giá trị này[1].
Mức nhấ nháy đ ện áp dài hạn (Plt được tính từ 12 kết quả đ Pst liên tiếp
(trong khoảng thời gian 2 giờ), theo công thức 1.36.
12
3
3
lt stj
j 1
1
P P
12
(1.36)
Plt95(%) à ngưỡng giá trị của Plt sao cho trong khoảng 95% thờ g an đ nhất
01 tuần)và 95% số vị trí đ lt kh ng ượt quá giá trị này [2].
ứ nhấ nháy đ ện á Percent voltage modulation, kí hiệu Pvm) đượ nh
b ng C ng hứ 7.
max min
vm
0
V V
P 100%
V
(1.27)
ng đ :
- Vmax: ên độ đ ện á a động ự đạ ủa n h ệ đ ện á ;
- Vmin: ên độ đ ện á a động ự ể ủa n h ệ đ ện á ;
- V0: ện á h ệ ng đ đượ ở ần ố ơ bản ủa n h ệ
Hình 0 à ộ nh họa ề a động đ ện á h ở à ệ a w
Sy a y nhà ấ bản aw a n w York a ỳ [8].
Hình 1.10. d ộ
Dải tần số đ ển hình của nhấp nháy quan sát được là từ 5 đến 30 Hz, vớ độ
lớn q an á được b đầu từ ưới 1,0% [8].
M người nhạy cả hơn ớ độ áng a động trong phạm vi từ 5 đến 10 Hz.
Ng à hạ này nhìn h ng bị ảnh hưởng hơn bở a động đ ện á [13].

37. 23
ện nay để đả bả đ ề k ện n hành bình hường ủa hệ hống đ ện ứ
nhấ nháy đ ện á h hé ùy h ấ đ ện như B 5 h q y định của bộ công
hương [1]. ề này ũng đượ q y định ng S d 159-2014 [11].
B ng 1.5 M c nh n áp
Cấp ện áp Mức nhấp nháy cho phép
110 kV Pst95%= 0,80; Plt95%= 0,60
Trung áp Pst95%= 1,00; Plt95%= 0,80
Hạ áp Pst95%= 1,00; Plt95%= 0,80
1.3.2. Nguyên nhân dao đ ng điện áp
h ng hường ự a động đ ện á này ự b ến động ủa đ ện á ng ấ
ng q á ình há đ ện, yền ả hay hân hố . hưng nguyên nhân chính à
h ả ng ấ ớn nh ầ n ng ượng b ến động nhanh và liên t c như các lò
nung hồ quang, máy cán, máy cuộn…
Các tả đ ện nhỏ, như khở động động ơ kh ng đồng bộ, máy hàn, bộ đ ều
chỉnh đ ện, máy nén, cần cẩ à hang áy ũng hể là nguồn gây a động.
Các nguyên nhân khác là chuyển mạch t đ ện và bộ biến áp hay tải biến áp, có
thể hay đổi thành phần cảm ứng của trở kháng nguồn.
1.3.3. Ảnh hưởng của dao đ ng điện á đến thị lực con người
M người nhạy cảm với ánh sáng nhấ nháy gây a a động đ ện á ặc
biệt ở nh ng tần số 5-10Hz [11]. Sự ảnh hưởng do hiện ượng này ph thuộc vào yếu
tố h nh như b ên độ a động đ ện áp so vớ đ ện á định mức, gây ảnh hưởng lớn
đến â nh ý người sử d ng, làm h người v n hành ơ à ạng ệt mỏi và giảm
ng giả n ng ấ a động th m chí có thể d n đến tai nạn a động .
1.4. Kết lu n
ng hương này, lu n n đã p trung nghiên cứu ba vấn đề sau:
- hứ nhấ à ngh ên ứ ề đặc tính, ng ồn há thải à nh ng ảnh hưởng ấ
của ng hà đến hệ hống đ ện. Tìm hiểu các tiêu chuẩn và q y định về sóng hài.
- Thứ hai là tổng quan về CSPK, ảnh hưởng và việc bù CSPK.
ố ùng à ì h ể nguyên nhân à nh ng ảnh hưởng của h ện ượng flicker.

38. 24
ươ 2 - P Ơ P P Ả Ệ
L Ệ Ă
2.1. á p ươ p áp lọc só u hòa
S ng đ ều hòa b a được lọc b ng cách sử d ng các bộ lọc mà chứ n ng ủa
nó là cho một số tần số đ q a đồng thời loại bỏ nh ng tần số khác.
Bộ lọ ng đ ều hòa có thể là:
- Bộ lọc tích cực (Active Filter).
- Bộ lọc th động (Passive Filter).
- Bộ lọc hỗn hợp cả tích cực và th động.
2.1.1. B lọc th đ ng
Gồm các phần tử được ghép nối vớ nha à được lựa chọn cho một tần
số lọ á định. Nguyên lý là tạo ra mộ đường d n có tổng trở xấp xỉ b ng kh ng đối
vớ ng đ ều hòa cần lọ để sóng đ ề h a đ hảy ra khỏi hệ thống.
2.1.1.1. Bộ lọc RC
Kết cấu của bộ lọ như hình ẽ:
Hình 2.1 Bộ lọc RC
Ư ểm:
- Bộ lọc RC là loại bộ lọ đơn g ản nhất, giá thành rẻ.
- V n hành ổn định.
N ểm:
- Có tổn hao t ên đ ện trở, tổn hao này càng lớn khi công suất lớn.
- Khả n ng họn lọc tần số kém.
2.1.1.2. Bộ lọc LC
R
C
Input Output

39. 25
Kết cấu của bộ lọ như hình ẽ:
Hình 2.2 Bộ lọc LC
Ư ểm:
Bộ lọc LC có khả n ng ọc tốt nhất, có thể lọc được nhiều tần số theo ý muốn.
N ểm:
- á hành đ t và sự v n hành của mạch kém tin c y hơn bộ lọc RC do trong
mạch có cuộn cảm.
- Gây nhiễu cho các thiết bị thông tin do sự há nh ng đ ện từ từ cuộn cảm.
- Có thể gây hiện ượng cộng hưởng à ng dòng và áp làm hỏng thiết bị.
2.1.2. B lọc tích cực
Dựa ên ơ ở là các bộ biến đổ đ ện tử công suất lớn nên bộ lọc tích cực có
nguyên lý làm việc khác bộ lọc th động ũng như nh ề ư đ ể à nh n ng hơn
Mặc dù có nhiề hương há khử và hạn chế sóng đ ều hòa b a như ùng
bộ lọc th động, sử d ng máy biến á đấu /Y… hưng ử d ng bộ lọc tích cực là
hương há ngày càng chiế ư hế, linh hoạt về cấu hình phần cứng l n phần mềm,
phù hợp với các loại tả à á đ ều kiện đ ện áp nguồn cung cấp khác nhau.
2.1.2.1. Vai trò c a bộ lọc tích c c
Bù công su t:
Nếu vừa bù CSPK và vừa lọc ng đ ều hòa thì việ đ ều khiển mạch sẽ rất
phức tạp, bị hạn chế về công suất. Vì thế hường kết hợp chứ n ng bù à ọc ở dải
công suất nhỏ. dải công suất lớn thì có thể bù b ng SVC.
ề ò n áp:
L
C
Input Output

40. 26
ù đ ện á hường ít được chú ý trong hệ thống đ ện ì đ ện áp tiêu th tại PCC
hường yêu cầu duy trì trong phạm vi giới hạn. Nó chỉ được xem xét khi tải nhạy với
ng đ ề h a đ ện áp b a ng ưới nguồn như á thiết bị bảo vệ hệ thống đ ện.
ề ò dò n:
ù ng đ ề h a ng đ ện ý nghĩa q an ọng đối với các tải có công suất
vừa và nhỏ. Việc giảm thành phần ng đ ề h a ng đ ện ng ưới còn có tác d ng
giả độ méo dạng đ ện áp tại PCC.
2.1.2.2. Phân loại bộ lọc tích c c
Phân loại theo bộ bi ổi công su t:
n ứ vào bộ biến đổi công suất trong bộ lọc ta có hai loại bộ lọc tích cực: bộ
biến đổi nguồn áp VSI và bộ biến đổi nguồn dòng CSI.
- Cấu trúc bộ lọc tích cực VSI:
Hình 2.3 C u hình VSI
ặ đ ểm của cấu trúc VSI là có thể mở rộng ra cấ ú đa b c
- Cấu trúc bộ lọc tích cực CSI:
Hình 2.4 C u hình CSI
ặ đ ểm cấu trúc bộ lọc CSI là có tần số đóng c t hạn chế, tổn ha đ ng
c t lớn, không thể mở rộng ra cấ ú đa b c.
S1
S2
S4
S3 S5
S6
C
L
T1 T3 T5
T2
T6
T4
C
L

41. 27
Phân loạ ơ : h ơ đồ thì ta có bộ lọc tích cực song song AF và bộ
lọc tích cực nối tiếp AFs:
- Bộ lọc tích cực song song AF:
Hình 2.5 Bộ lọc tích c c song song AF
ặ đ ểm của bộ lọc tích cự ng ng: bù ng đ ề h a ng đ ện, bù
CSPK, bù thành phần ng đ ện không cân b ng.
- Bộ lọc tích cực nối tiếp AFs:
Hình 2.6 Bộ lọc tích c c n i ti p AFs
ặ đ ểm của bộ lọc tích cực nối tiế : bù ng đ ề h a đ ện áp b a đ ều
chỉnh và cân b ng đ ện áp tạ đ ểm kết nối.

42. 28
Phân loai theo ngu n c p:
n ứ vào nguồn cung cấp cho tải mà bộ lọc tích cự đấu vào ta chia ra:
- Bộ lọc tích cực hai dây: dùng cho tải phi tuyến một pha.
- Bộ lọc tích cực ba dây: dùng cho tải phi tuyến ba pha không có trung tính.
Hình 2.7 Bộ lọc tích c c 3 dây
- Bộ lọc tích cực bốn dây: có thể dùng cho tải phi tuyến 1 pha cấp nguồn từ hệ
thống nguồn cấp bốn dây (có thêm dây trung tính) hoặc cho tải phi tuyến ba pha.
Trong bộ lọc tích cực loại này có thể chia ra bộ lọc tích cự ây đ ểm gi a
và bộ lọc tích cực 4 dây. Cấu trúc bộ lọc tích cự ây đ ểm gi a hường được sử
d ng hơn n yê ầu số van bán d n hơn y nh ên ấ ú đ ều khiển sẽ phức
tạ hơn à yê ầu t ng ượng lớn [35] và vấn đề cân b ng đ ện áp trên t cần
phả đượ q an â ng kh đ ấ ú ây hì đ ều khiển đơn g ản hơn ung
ượng t yêu cầu thấ hơn nhưng ần số van chuyển mạch lớn hơn
Hình 2.8 Bộ lọc tích c 4 d ểm giữa
Unbalanced
Load
Ua
Ub
Uc
isa
isb
isc
iLa
iLb
iLc
i
ca
i
cb
i
cc
S1 S3 S5
S4 S6 S2
Cdc
Unbalanced
Load
Ua
Ub
Uc
isa
isb
isc
iLa
iLb
iLc
i
ca
i
cb
i
cc
S1 S3 S5
S4 S6 S2
Cdc
Cdc
N
i
cn
isn iLn

43. 29
Hình 2.9 Bộ lọc tích c c 4 dây
2.1.2.3. Nguyên lý bộ lọc tích c c song song AF
Chứ n ng ủa AF là triệ ê á ng đ ề h a ng đ ện b c cao sinh bởi tải
phi tuyến, trả lạ h ng đ ện ên đường dây hình sin chuẩn. Ngoài ra AF còn có thể
bù CSPK tạ đ ểm kết nối gi a à ướ đ ện. Vị đặt AF được tính toán sao cho :
Giảm tố đa hời gian truyền, khoảng cách lan truyền của ng đ ều hòa trên
đường dây. đ nên đặt thiết bị lọc gần nguồn nh ng đ ều hòa.
ặt thiết bị lọc gi a nguồn với các thiết bị nhạy cảm vớ ng đ ề h a để
hạn chế ảnh hưởng của ng đ ều hòa tới thiết bị.
ể thực hiện chứ n ng này bộ AF hoạ động như ột bộ nguồn ba pha tạo ra
ng đ ện thích hợ bơ ên đường dây. Dòng này bao gồm hai thành phần:
- Thành phần triệ ê á ng đ ều hòa b c cao sinh bởi tải phi tuyến là thành
phần ngược pha với tổng ng đ ề h a ng đ ện b c cao.
- Thành phần bù CSPK.
Sơ đồ sau thể hiện nguyên lý làm việc của bộ lọc tích cực song song:
Hình 2.10 C u trúc bộ lọc tích c c song song AF
Dòng tải được phân tích thành: thành phần ơ bản iF và thành phần đ ều hòa ih:
Unbalanced
Load
Ua
Ub
Uc
isa
isb
isc
iLa
iLb
iLc
i
ca
i
cb
i
cc
S1 S3
S2 S4
Cdc
N
i
cn
isn iLn
S5 S7
S6 S8
Source
AF
is=iF iL=iF +ih
Ls
ih
i
c
=i
h

44. 30
ng bơ ên đường dây:
iC=ih
h đ ng ên đường dây sẽ là:
hư y ng ên đường dây chỉ chứa thành phần ơ bản, các thành phần đ ều
hòa b c cao đã được bộ lọc loại bỏ. Nếu nhìn từ phía tải, bộ ương đương ới một
trở kháng song song có thể hay đổi với trở kháng b ng không hoặc rất nhỏ so với các
ng đ ều hòa và b ng vô cùng lớn với thành phần ơ bản.
2.1.2.4. Nguyên lý bộ lọc tích c c n i ti p AFs
Chứ n ng ủa AFs là triệt tiêu thành phần ng đ ề h a đ ện áp b c cao sinh
bởi tải phi tuyến để đ ện áp có dạng sin chuẩn. Ngoài ra nó còn có chứ n ng đ ều
chỉnh và cân b ng đ ện áp.
Sơ đồ sau thể hiện nguyên lý làm việc của bộ lọc tích cực nối tiếp:
Hình 2.11 C u trúc bộ lọ ộng n i ti p AFs
Ta có thể hân h đ ện áp nguồn thành hai thành phần là: thành phần ơ bản
UF và thành phần ng đ ều hòa Uh:
US=Uh+UF
ện áp do AFs tạ a ngược pha với tổng ng đ ề h a đ ện áp b c cao và triệt
tiêu thành phần đ ề h a này đảm bả đ ện áp có dạng sin. Nhìn từ phía tải AFs tạo ra
một tổng trở đường dây. Tổng trở này b ng đối vớ ng ơ bản và b ng vô cùng lớn
vớ á ng đ ều hòa b a đ g a nguồn và tải có sự á h y ng đ ều hòa.
B lọc hỗn hợp
L F h
i =i +i
S L h F h h F
i =i -i =i +i -i =i
Source
AFs
UL=UF
Uc=Uh
US=Uh+UF
Ls
Uh

45. 31
Là sự kết hợp của bộ lọc tích cực và bộ lọc th động. Bộ lọc th động sẽ lọc
nh ng ng đ ều hòa mà bộ lọc tích cực không lọ được hoặc lọ kh kh n ì thế
thông số chỉ tiêu của bộ lọc tích cực sẽ không cần quá cao nên giảm chi phí đầ ư.
Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc hỗn hợ như hình ưới:
Hình 2.12 Bộ lọc hỗn h p: a) AF+LC, b) AFs+LC
Ngoài ra khi kết hợ à a được bộ UPQC kết hợ được cả tính n ng
của à như Hình 2.13. y nh ên g á hành đ à đ ều khiển phức tạp.
Hình 2.13 Sơ c u trúc UPQC

46. 32
2.2. á p ươ p áp bù s ất phản kháng
2.2.1. Các thiết bị bù công suất phản kháng
ể bù CSPK có thể dùng các thiết bị như đ ện ĩnh áy bù đồng bộ, các
thiết bị bù dựa trên các thiết bị đ ện tử công suất…
2.2.1.1. Tụ ĩ
h đ ện á đặt vào t sẽ ng đ ện chạy qua t à ượ ướ đ ện áp một
góc 900
nên há a S ể đ ng t t đ ện người ta sử d ng á hy q a đó
sẽ đ ều chỉnh đượ ng ượng CSPK cần bù.
Ư ểm:
- V n hành đơn g ản, không ồn.
- Tổn thất công suất tác d ng ơ ên nhỏ, có thể đặt ở mọi cấ đ ện áp.
N ểm:
- Chỉ phát ra CSPK chứ không tiêu th CSPK nên khi bù thừa phải c t t ra.
- h ng đ ều chỉnh ơn được và rất nhạy cảm vớ đ ện áp (nế đ ện á đặ đầu
cực t ượ q á % đ ện á anh định của t thì t sẽ nổ).
2.2.1.2. M ng bộ
Thực chấ à động ơ đồng bộ làm việc ở chế độ quá kích thích.
Ư ểm:
- Có khả n ng há ũng như tiêu th S đ ân b ng CSPK rất tốt.
- Có thể đ ều chỉnh ơn ng ượng bù b ng á h đ ều chỉnh kích từ.
- Ít nhạy cảm vớ đ ện áp.
N ểm:
- Quản lý v n hành phức tạp, gây ồn.
- Tổn thất công suất tác d ng lớn (xấp xỉ 10 lần của t ).
Máy bù đồng bộ hường chỉ được dùng ở nh ng nơ yê ầu kh t khe về chế độ
bù à hường được dùng ở ưới trung áp.
Hiện nay ở nhiề nước phát triển trên thế giới sử d ng hệ thống truyền tả đ ện
linh hoạt FACTS, ng đ á h ết bị bù của hệ thống dựa trên các linh kiện đ ện tử
công suất lớn như …
2.2.2. M t số thiết bị bù trong FACTS
FACTS là t p hợp nhiều thiết bị đ ều khiển truyền tả đ ện n ng dựa trên các
phần tử đ ện tử công suất lớn. Có thể chia các thiết bị này theo hai nh như a :

47. 33
Nhóm mắc n i ti p: đ ều khiển CSPK chảy q a đ ểm kết nố h ng q a đ ều
khiển b ên độ g ha đ ện áp nguồn.
- Bộ bù đồng bộ ĩnh nối tiếp SSSC.
- Bộ bù b ng t m c nối tiế đ ều khiển b ng thyristor TCSC.
Nhóm mắc song song: đ ều khiển ng S ên ưới thông qua việc đ ều
chỉnh đ ện áp phát ra từ thiết bị bù.
- Bộ bù ĩnh S
- Bộ bù đồng bộ ĩnh c song song STATCOM.
2.2.2.1. Bộ ng bộ ĩ ắc n i ti p (SSSC)
SSSC là thiết bị m c nối tiếp trong FACTS.
Hình 2.14 Sơ c u trúc SSSC
Bao gồm bộ VSC (sử d ng : GTO, IGBT…), t đ ện 1 chiều, MBA kết nối,
ùng để đ ều khiển dòng công suất và cải thiện a động công suấ ên ưới. Bộ SSSC
sẽ bơ ộ đ ện áp US nối tiếp vớ đường dây truyền tải tạ đ ểm kết nối:
US=U1-U2=Ud+jUq
Vì SSSC không tiêu th CSTD từ nguồn nên US bơ à ần phải vuông góc
vớ ng đ ện đường dây. V y b ng á h hay đổ b ên độ đ ện áp Uq ( thực hiện bởi
VSC) của đ ện á bơ à đường dây SSSC sẽ phát hay hấp thu CSPK.
- Khi Uq >0 SSSC phát CSPK.
- Khi Uq <0 SSSC tiêu th CSPK.
2.2.2.2. Bộ ĩ SV
SVC là thiết bị ng ng ng S S đ ều chỉnh đ ện áp ở cực của nó
b ng á h đ ều khiển ượng S bơ à hay hú a ừ công suất hệ thống h đ ện
áp hệ thống thấ S há S kh đ ện áp cao nó hấp th CSPK. Việ hay đổi
CSPK thực hiện b ng việc chuyển mạch các t và cuộn kháng nối ở phía thứ MBA.
Việ đ ng này được thực hiện b ng các thyristor.
VSC
U1 U2
I
US
U_conv
C
line

48. 34
Hình 2.15 Sơ c u trúc SVC
Các phần tử chính c a SVC:
- T đ ng mở b ng thyristor (TSC: Thyristor Switched Capacitor).
- háng đ ng ở b ng thyristor (TSR: Thyristor Switched Reactor).
- háng đ ều chỉnh b ng thyristor (TCR: Thyristor Controller Reactor).
Ư ểm:
- ng khả n ng yền tả đường dây.
- ều khiển đ ện áp tại đ ểm kết nối.
- ều khiển dòng công suất phản kháng tạ đ ểm kết nối.
- Giả a động công suất tác d ng khi có sự cố ng n mạch, mất tả đột ngột...
N ểm:
- Cồng kềnh.
- Dả đ ều chỉnh hạn chế do sử d ng dãy t đ ện, cảm kháng.
2.2.2.3. Bộ ng bộ ĩ S
Statcom là thiết bị bù song song trong FACTS
Hình 2.16 Sơ c u trúc Statcom
S a đ ều chỉnh đ ện áp ở đầu cực của nó b ng á h đ ều khiển ượng CSPK
bơ à hay hấp th từ hệ thống.
- h đ ện áp thấp Statcom phát CSPK.
- h đ ện áp cao Statcom tiêu th CSPK.
Q
U1 U2
VSC
C

49. 35
Việ hay đổ S được thực hiện b ng bộ VSC nối bên thứ cấp của máy biến
áp. VSC sử d ng các linh kiện đ ện tử công suấ để đ ều chế đ ện áp xoay chiều ba pha
từ nguồn một chiều. Nguồn một chiề này được lấy từ t đ ện.
Nguyên lý hoạ động của Statcom thể hiện như hình ưới:
Hình 2.17 Sơ nguyên lý hoạ ộng c a Statcom
S à S a đổi gi a hai nguồn U1 và U2.
ng đ :
U1 à đ ện áp hệ thống cần đ ều chỉnh
U2 à đ ện áp phát ra từ statcom
Trong chế độ hoạ động ổn định đ ện áp phát ra bởi statcom U2 là cùng pha với
U1 để chỉ truyền CSPK. Nếu U2 <U1 thì Q chảy từ U1 đến U2 (Statcom hấp th CSPK).
gược lại nếu U1 <U2 thì Q chảy từ U2 đến U1 (Statcom phát CSPK).
2.2.3. Nguyên lý làm việc của thiết bị bù tích cực
Hình 2.18 Nguyên lý bù c a bộ bù tích c c
Hình 2.18 à ơ đồ ng yên ý a đổi CSPK và CSTD gi a bộ bù à ưới.
ng đ :
US và : ện á ưới và góc lệch pha
Ui và : ện áp phát ra từ bộ bù
U1
U2
Power
system
X P, Q
US
Ui
s i
S
θ
i
θ

50. 36
XL: ện kháng kết nối gi a ưới và bộ bù
: Góc lệch pha gi a đ ện á ướ à đ ện áp bộ bù
a S à S a đổi gi a ưới và bộ bù là:
(2.1)
Trong chế độ hoạ động chỉ bù CSPK thì đ ừ (2.1) ta có:
PS=0 (2.2)
Từ (2.2) ta thấy QS tỉ lệ vớ ha đ ện áp (US-Ui),
- Khi US = Ui thì QS = 0 bộ bù không phát hay thu CSPK.
- Khi US > Ui thì QS > 0 tồn tại thành phần đ ện áp USi ương ứng dòng cảm
kháng Id ch m sau US, Ui một góc 900
ưới sẽ truyền CSPK vào bộ bù.
Hình 2.19 Trạng thái h p thụ CSPK c a bộ bù
- Khi US<Ui thì QS<0 tồn tại thành phần đ ện áp USi ương ứng ng đ ện Ic
ượ ước US, Ui một góc b ng 900
bộ bù há S ên ướ đ ện.
Hình 2.20 Trạng thái phát CSPK c a bộ bù
δ
S i
S
L
U U
P = sinδ
X
S
S S i
L
U
Q = (U -U cosδ)
X
0
δ
S
S S i
L
U
Q = (U -U )
X
US
USi
Ui
I
US
USi
Ui

51. 37
Từ phân tích trên ta thấy r ng kh hay đổ b ên độ đ ện á đầu ra của bộ bù
trong khi gi góc lệch ta có thể đ ều khiển S a đổi gi a ưới và bộ bù.
2.3. M t số p ươ á ảm ficker
á hương há g ảm thiể k ùy h ộ à ạ ả ba gồm:
Nhà máy hàn - Cung cấp cho nhà máy từ một máy biến áp chuyên d ng; Kết nối
máy hàn một pha với mạng ướ ha để phân bố tải cân b ng gi a các pha; Không ử
ng h ng á h ế bị h ế áng ớ á áy hàn ha ùng hờ đ ể .
Một cách khác để giảm b ên độ a động đ ện á à ng ng ất ng n mạch,
đối với công suất tải, được thực hiện b ng cách: Kết nối tải ở mứ đ ện áp danh định
a hơn; cung cấp ng ồn cho loại tải này từ đường dây chuyên d ng;
Tách các nguồn cung cấp cho các ả a động tải ớ tải ổn định b ng cách sử
d ng các cuộn kháng h yên b ệ h ả a động.
ng ng ất anh định của MBA cung cấp cho tải biến động; hoặc là đặ
hê á đ ện hù hợ .
ố ớ hồ q ang đ ện: ảm bảo hoạ động đúng đ n của hệ thống đ ều
khiển đ ện cực (cân b ng ha); Sử ng á hương há bù h ự ng ệ g ả
h ể ự ảnh hưởng ủa a động đ ện á .
2.4. Kết lu n
ng hương này đ ì h ểu ba vấn đề chính là:
Thứ nhất là tìm hiểu về á hương há ọ ng đ ều hòa b ng các bộ lọ ĩnh
và lọc tích cự hân h ư nhượ đ ểm của hai loại trên.
Thứ hai là tìm hiểu về á hương há bù S hân h ư nhượ đ ểm của
á hương há trong hệ thống truyền tả đ ện xoay chiều linh hoạt (FACTS).
Thứ ba là tìm hiểu một số hương án g ảm flicker.
hư y trong phần ên a đã ì hiểu chung về các thiết bị lọ ng đ ều hòa
à bù S h đ hì nh ề hương há ọ ng đ ều hòa b c cao và bù
CSPK, với sự phát triển của đ ện tử công suấ hì ngày nay ngườ a đã hế tạ được
các van bán d n chị đượ ng à á a đ nh ng hạn chế ở dải công suất của
các bộ lọc và bù sử d ng các thiết bị đ ện tử công suấ được cải thiện đáng kể và chúng
ngày àng được sử d ng rộng ã để cải thiện chấ ượng đ ện n ng.
δ=0

52. 38
ươ - Ổ Q VỀ LÒ Ồ Q Ệ
3.1. Giới thiệu chung
Theo hống kê ngành hé hế g ớ 2017, ổng ản ượng hé n 2 6 à 7 ỉ
tấn. Sản ượng hé ản xuất tạ ệ a là 8,7 triệu ấn ng đ , hé đượ ản ấ
ừ hồ q ang à 4,7 triệ ấn). Nhu cầu hé nh khẩ thêm v n rất cao 19,5 triệ
ấn ặ ù chi h đầ ư ây ựng nhà áy hé ới công nghệ ay h ề
hấ hơn nh ề ớ á k ể khá nhưng h h h ệc v n hành lại khá ớn. Vì
thế, cải thiện các tiêu chí về chấ ượng đ ện n ng à nâng cao h ệ ấ à hương
án ang nh ấ h ế ng g a đ ạn h ện nay [14].
Lò hồ q ang đ ện sử d ng nhiệt của ngọn lửa hồ q ang để nấu chảy kim loại và
nấu thép hợp kim chấ ượng a đặ đ ể à đ ện áp thấ à ng đ ện a đ
q a á đ ện cự ện áp cung cấp cho lò có thể là AC hoặc DC. Lò hồ q ang được
cấp nguồn từ biến á đặc biệt vớ đ ện á đặt vào cuộn ơ ấp từ 6 kV đến 10 kV và
có hệ thống tự động đ ều chỉnh đ ện áp ưới tải. Quá trình v n hành của lò được chia
thành hai giai đ ạn h nh: g a đ ạn nấu chảy à g a đ ạn hoàn nguyên. Lò hồ quang
hường có dải công suất từ W đến W ng đ ện từ 5k đến 100kA [3]. Mức
công suất của lò có liên quan trực tiế đến n ng ất ra của sản phẩm [15].
B ng 3.1 ể ò
S kiện công nghệ v lò hồ quang theo SMS Siemag AG [16]
1906 Lò hồ quang một chiề đ ện cự đơn 5
1911 Lò hồ q ang đ ện xoay chiều 3 pha 3 đ ện cực
1913 Lò hồ q ang 6 điện cực
1935 Công suấ : 5 hay đổi cấu trúc vỏ lò
1953 Lò hồ quang công suất lớn: 40 MVA
1969 Lò hồ quang hợp kim Fe-Si-Cr ng ượng lớn
1971 Lò silic – kim loạ ng ượng lớn
1975 Lò DC đầu tiên có quy mô lớn cho sản xuất thép
1980 Lò hình ch nh t 100 MVA

53. 39
S kiện công nghệ v lò hồ quang theo SMS Siemag AG [16]
1982 Lò nung hình tròn 108 MVA
1992 Lò luyện kim từ quặng ilmenit
2002 n ng hình n được làm sạch xỉ b ng đồng hoạ động liên t c
2004 Lò nung hình ch nh được làm sạch xỉ b ng đồng hoạ động liên t c
2006 Hệ thống lọc kim loại quý (PGM, Cu, Co, vv) từ xỉ
2009 Phát triển lò một chiều FeCr (70 MVA)
3.2. Lò hồ quang ện m t chi u
Sơ đồ nguyên lý và cấu trúc của lò hồ q ang đ ện được trình bày trong Hình
3.1, gồm hai phần chính: (i) lò và bộ ph n truyền động để nâng hạ đ ện cực gồ : đáy
lò (g n đ ện cự ương n hân được làm mát b ng hệ thống bơ nước tuần
hoàn. N p lò có các vị để cấp liệu, thoát khí, có g n đ ện cực âm (Cathode) và có
thể di chuyển đượ h hương hẳng đứng nhờ à ánh ay đ n ử d ng pittông
thủy lực; (ii) bộ ph n cung cấ đ ện cho lò gồm: MBA lò, hệ thống chỉnh ư
Hình 3.1 C u hình lò h D ển hình
ộ ố ư đ ểm của lò hồ quang DC khi so với lò hồ q ang như a [17]:
- Hoạ động ổn định hơn
- Sự nóng chảy đồng đề hơn đ ện cực g n gi a lò;
- Mứ độ tiếng ồn thấ hơn nh ều (giảm từ 105 dB xuống 85 dB);
- Chi phí hoạ động thấ hơn kh ảng 5% đến 2 % hơn

54. 40
- ện ượng nhấp nháy đ ện á giảm một nửa;
- Nhu cầu thiết bị bù công s ấ hản kháng hấp hơn
- Mứ ê ha đ ện n ng hấ hơn lò xoay chiều, g ả ừ 5 đến 10%;
- Nó có mức b i và khí thải thấ hơn
Tuy nhiên nó v n có một số nhượ đ ểm so với lò xoay chiều:
- Chi phí l đặ a hơn kh ảng % đến 35%);
- Phát thải sóng hà ng đ ện lớn hơn bộ ph n chỉnh ư ;
- ện cực ưới làm h đáy ở nên phức tạp;
- Bảo trì phức tạ đặc biệt rất tốn kém khi thay thế van bán d n.
3.3.Lò hồ quang ện xoay chi u
EAF AC là loại tải có tính phi tuyến rất mạnh, nhất à ng g a đ ạn nấu chảy
kim loại tạo nên sự hỗn loạn đối vớ ng đ ện à đ ện áp hồ q ang ện kháng của
hồ quang biến động à h đặ nh động của hay đổi nhanh, liên t c.
3.3.1. Phân loại EAF
3.3.1.1. Lò h quang n xoay chiề 3 3 n c c
Lò hồ quang đ ện cực có dạng hình tròn vớ đường kính ngoài từ 1,5 đến 30
á đ ện cực của được xếp theo hình tam giác. Mỗ đ ện cự được kết nối tới
một pha bên thứ cấp của Sơ ấp của MBA lò có thể nối theo dạng hình tam
giác hoặc dạng hình a Sơ đồ cấ đ ện thể hiện ở Hình 3.2.
Hình 3.2 Sơ EAF xoay chiều 3 pha 3 n c c

55. 41
3.3.1.2. Lò h quang n xoay chiề 3 6 n c c
6 đ ện cự được chia thành 3 cặp kết nối tới một pha của hệ thống. Ba
MBA một pha mà mỗi MBA cung cấp cho mỗi cặ đ ện cực của Sơ đồ cấ đ ện
của á đ ện cực kết nố đến thứ cấp của 3 MBA một pha thể hiện ở Hình 3.3.
Hình 3.3 Sơ c EAF 3 n c c
Nh ng lò kiểu 6 đ ện cực có dạng hình ch nh k h hước từ 10m*5 đến
35m*15m. Lò lớn nhất có thể nấu chảy hơn ột ngàn tấn liệu trên một ngày [15].
Trong các loại lò EAF ay h ề , thì loại 3 pha 3 đ ện ự rất phổ biến ở nước
ta nên trong n n này nó là đố ượng cần ngh ên ứ .
3.3.2. Sơ đồ kết nối EAF xoay chiều 3 ha 3 điện cực
3.3.2.1. Sơ
Hệ thống cung cấp đ ện cho lò là hệ thống 3 pha lấy đ ện từ ưới trung áp đưa
vào MBA lò với ng ấ ừ 25 đến 25 và thứ cấ à đ ện áp thấp có giá trị từ
đến 2000V. MBA lò có nhiều nấ bên h a ơ ấp nh m giảm hồ quang sinh ra
trong quá trình chuyển mạch. Công suất của EAF AC từ W đến 140MW, dòng
t ên á đ ện cực từ 10 k đến 100 kA. Trên Hình 3.4 à ơ đồ cung cấ đ ện một pha
cho EAF xoay chiề đ ện cực.

56. 42
U(t)
ường ây
yền ả Cáp
EAF
T
MV LV
PCC
Hình 3.4 Sơ mạ n k t n i EAF với h th n
3.3.2.2. Sơ mạ n thay th
à đ ểm kết nối chung mà tạ đ hệ thống cung cấ đ ện cho MBA lò.
MBA lò có hệ thống đ ều áp bên phía cuộn ơ ấp nh hay đổ đ ện áp cấp cho lò,
q a đ hay đổi công suất cấp cho lò. Lò kết nối tớ đ ểm PCC thông qua MBA. Rc, Xc
là đ ện trở à đ ện kháng của cáp kết nối gi a MBA lò vớ á đ ện cực của Sơ
đồ của hệ thống cấ đ ện cho lò ở Hình 3.4 được thay b ng ơ đồ ở Hình 3.5.
Uhq
U(t)
MV LV
PCC
Ihq
Ls Lt Lc
Rs Rt Rc
l
Hình 3.5 Sơ mạ n thay th
3.3.3. Cấu tạo của l hồ quang điện EAF ba ha ba điện cực
Một hệ thống EAF xoay chiều được cấu tạo từ nh ng thành phần ơ bản như:
Buồng lò, ện cực, Cáp mềm truyền d n và MBA lò.
3.3.3.1. Buồng lò
Buồng lò gồm ba phần: đáy hân à n ược minh họa trên Hình 3.6
Thông thường khi thiết kế lò, số liệ h ban đầu là công suất lò (T/h), từ đ
thể tính được khố ượng của mẻ kim loại nấu.

57. 43
Hình 3.6 Mô hình bu ng lò h n xoay chiề n c c
3.3.3.2. Điện cực
Có ba ạ : ện ự ự h ê đ ện ự a b n à đ ện ự g a h . Trong đ
đ ện ự g a h ùng h hồ q ang đ ện à hủ yế và đượ hân thành 3 loại:
- ện ự g a h hường
- ện ự g a h ng ấ a (HP);
- ện ự g a h ê ng ấ (UHP);
Ví d về đặ nh đ ện ự ủa lò hồ quang à ị khớ nố do công ty
Qingdao Tennry Carbon, Shandong, China ản ấ h ảng .2.
B ng 3.2 í ớ a Qingdao Tennry Carbon
ặ đ ể
ơn
ị
ện ự
ện ự
HP
ện ự
300-600mm 650-800mm 300-800mm 300-800mm
ện
ở
ện ự μΩ 4.8-5.8 4.6-5.8 5.8-6.6 7.8-8.8
hớ nố 3.8-4.5 3.8-4.5 4.2-5.0 5.0-6.5
ộ
bền
ốn
ện ự Mpa 10.0-14.0 10.0-14.0 10.0-13.0 7.0-12.0
hớ nố 20.0-26.0 22.0-26.0 18.0-22.0 15.0-20.0

58. 44
3.3.3.3. Cáp mềm
ệ hống á n ừ MBA đến đ ện ự gồ á yền n, thanh á à hệ
hống k g á đỡ. á đấ nố ự ế ớ đ ện ự nên nh ệ độ ấ a , ì hế
hường đượ à á b ng nướ . ớ nh ề ng ồn khá nhau ớ á ng ấ
khá nhau, đ ện ở ương đương ừ kh ảng 2 6 đến 6 ở ần ố 50/60Hz.
3.3.3.4. Máy biến áp lò
Nguyên ý à ệ ủa MBA ũng ương ự như ộ MBA h ng hường
nhưng khác biệt à ộn ở kháng. ở kháng này g ú h hệ hống đ ện hể à
ệ ở ạng há ng. Biến á đ ện trở có thể được tính toán b ng cách sử d ng tỷ lệ
X/R= 8 hay X/R=10 [19]. ộn kháng có tác d ng ổn ng hồ q ang và nâng cao
đượ h ệ ấ ủa đồng hờ g ả h ện ượng nhấ nháy đ ện á khi h ạ động
Hình 3.7 ạ ò 40MVA S
3.3.4. Quy trình nấu chảy thép
Quá trình nấu chảy một mẻ của EAF xoay chiều được mô tả như Hình 3.8.

59. 45
Hình 3.8 Một chu trình n u thép c EAF ề
Bản chất của quá trình nấu chảy có thể hân hành á g a đ ạn như a :
(1) Khở động lò - kiểm tra EAF và chuẩn bị cho quá trình nhiệt luyện tiếp theo.
(2) Nạp liệu vào lò - phế liệ đầ ên đượ đưa à
(3) Nấu chảy - ện được b t lên và phế liệu bị tan chảy h đến khi mức liệu
giảm đủ để bổ sung liệu thứ hai vào EAF.
(4) Nạp liệu bổ sung và tiếp t c quy trình (3) nấu chảy ướ này hể hự
h ện ộ hay nh ề ần ùy h ộ à ng ấ à k h hướ ình 9 à hình ảnh
hự ế ủa ộ q á ình nạ bổ ng ệ
Hình 3.9 ạ ổ ò
(5) Tinh luyện h àn ng yên – Các hợp kim tinh khiế được thêm vào thép lỏng
nếu cần. Thép tan chảy hoàn toàn.
(6) Rót liệu -thép lỏng được chuyển từ đến mộ hùng để đú

60. 46
3.4. Kết lu n
Trong hương này, ượ ề q á ình há ển à phân ạ ộ ố ạng
hồ q ang đ ện hổ b ến. ồng hờ ì h ể đượ quy ình nấ hé . Trong hương
này ũng đã ì h ể kỹ hơn ề ơ đồ ng ấ đ ện à á hành hần h nh ủa
à ơ ở để ây ựng hình hồ q ang đ ện h đúng như hự ế ng
hương ế h hự h ện hình h a hồ q ang ngh ên ứ nh ng ảnh hưởng
ủa hồ q ang ớ ướ đ ện.