Bài toán về chất lượng điện năng ngày càng trở nên quan trọng với mọi quốc gia trên thế giới khi mà nền kinh tế và trình độ khoa học kỹ thuật công nghệ đang ngày càng phát triển. Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển như vũ bão của công nghệ, các thiết bị điện tử có công suất cao ngày càng trở nên phổ biến như: máy tính, tivi, các bộ inverter, converter… Cùng với đó là sự thay thế của các nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng gió, năng lượng mặt trời…) cho các nhà máy điện truyền thống như nhiệt điện than, nhiệt điện khí…

Sự thay đổi về mặt công nghệ này khiến cho việc sử dụng năng lượng trở nên hiệu quả, sạch và mang lại những lợi ích to lớn về mặt môi trường. Tuy nhiên, nó cũng có ảnh hưởng rất lớn tới vấn đề về chất lượng điện năng do những tương tác của các thiết bị này với hệ thống điện. Bên cạnh đó, các thiết bị và dây chuyền công nghệ này cũng gây ra một số hiện tượng xấu ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Một trong những yếu tố đó là hiện tượng nhấp nháy điện áp.

Theo tiêu chuẩn GOST 13109-1997, nhấp nháy điện áp (flicker) là hiện tượng không ổn định của thị giác con người do sự kích thích bởi ánh sáng mà quang thông của ánh sáng dao động theo thời gian. Nói cách khác nhấp nháy là cảm giác không thoải mái của thị lực con người do sự thay đổi của cường độ ánh sáng của nguồn sáng. Bởi vì quang thông của các thiết bị chiếu sáng (như các loại đèn) phụ thuộc vào biến thiên điện áp nên nếu có những biến thiên điện áp với tần số nhỏ hơn 24Hz thì mắt người có thể cảm nhận được. Do các hệ thống điện xoay chiều trên thế giới chỉ làm việc với tần số 50 hoặc 60Hz nên những biến thiên về biên độ điện áp kéo dài khoảng 3 chu kỳ thì mắt thường có thể nhận biết được sự thay đổi và gây ra hiện tượng nhấp nháy điện áp, ảnh hưởng đến sức khỏe và năng suất lao động.

Để có thể đưa ra một số giải pháp để làm giảm hiện tượng nhấp nháy điện áp và giải quyết toàn diện vấn đề chất lượng điện năng để giảm ảnh hưởng tới sức khỏe của con người, nhóm thực hiện đề tài Trường Đại học Điện lực do ThS. Nguyễn Tiến Dũng làm chủ nhiệm đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo thiết bị hạn chế hiện tượng nhấp nháy điện áp (flicker) cho máy hàn hồ quang một pha”.

Sau một thời gian triển khai thực hiện, đề tài đưa ra các kết luận như sau:

1. Hiện tượng nhấp nháy điện áp là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng điện năng trong hệ thống điện. Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài đã giới thiệu các chỉ tiêu đánh giá hiện tượng nhấp nháy điện áp, các phương pháp đo đạc cũng như các kết quả khảo sát hiện tượng flicker đối với máy hàn hồ quang một pha. Có thể nói, ảnh hưởng của hiện tượng nhấp nháy ánh sáng đến sức khỏe con người, đến hiệu quả làm việc của thiết bị không hề nhỏ. Chính vì vậy, đề tài đã tiến hành nghiên cứu tìm hiểu các nguyên nhân sinh ra hiện tượng nhấp nháy điện áp. Ngoài ra, thông qua việc đo đạc chúng tôi thấy rằng hiện tượng nhấp nháy điện áp không chỉ phụ thuộc vào thiết bị mà còn phụ thuộc vào một số yếu tố như: Công suất nguồn cung cấp, đặc tính làm việc, quy trình sản xuất,…

2. Đề tài đã tiến hành phân tích một số giải pháp khắc phục hiện tượng flicker đang được áp dụng. Việc giải quyết hài hòa giữa vấn đề kinh tế - kỹ thuật là yêu cầu cần thiết đối với nhóm thực hiện đề tài. Bên cạnh đó, hiện tượng flicker trong máy hàn hồ quang một pha, ngoài nguyên nhân chủ yếu là do dao động điện áp nhanh thì còn phát sinh thêm nguyên nhân do sóng hài bậc 2 và bậc 3. Chính vì thế, đề tài đề xuất nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm thiết bị hạn chế flicker cho máy hàn hồ quang một pha có đồng thời 02 chức năng: bù nhanh công suất phản kháng và lọc thụ động sóng hài bậc 2 và bậc 3.

3. Để thực hiện được phương pháp hạn chế flicker đề xuất, đề tài đã đưa ra thuật toán điều khiển của thiết bị hạn chế hiện tượng flicker. Từ đó thiết lập sơ đồ nguyên lý của các hệ thống đo lường, khối xử lý trung tâm và các khối ngoại vi cho thiết bị hạn chế flicker. Trong phần cuối của chương này, nhóm thực hiện để tài đã tiến hành đo đạc đánh giá hiệu quả của thiết bị. Thông qua các kết quả đo đạc, thiết bị hạn chế flicker do nhóm đề tài nghiên cứu, thiết kế hoàn toàn có thể đưa các thông số nhấp nháy điện áp về giới hạn cho phép. Hiện nay, các thiết bị máy hàn hồ quang vẫn còn khá phổ biến tại Việt Nam, mặc dù trong thời gian gần đây, một số cơ sở công nghiệp đã thay thế máy hàn hồ quang thông thường bằng máy hàn điện tử. Máy hàn hồ quang gây ra những vấn đề rất nghiêm trọng về chất lượng điện năng, đặc biệt là nhấp nháy ánh sáng (flicker). Ngoài ra, việc nghiên cứu máy hàn hồ quang còn có thể góp phần xử lý những vấn đề nhấp nháy ánh sáng tương tự với những thiết bị sử dụng hồ quang điện lớn hơn như những lò luyện thép. Do đó, những nghiên cứu của đề tài là thực sự cần thiết và có khả năng thương mại hóa trong tương lai.

Những ảnh hưởng của hiện tượng nhấp nháy ánh sáng đến sức khỏe con người, đến hiệu quả làm việc của thiết bị không hề nhỏ. Đề tài đã trình bày những vấn đề liên quan đến đến hiện tượng nhấp nháy điện áp như: nguyên nhân và ảnh hưởng của hiện tượng nhấp nháy điện áp (flicker), kết quả đo đạc hiện tượng flicker đối với máy hàn hồ quang một pha cùng giải pháp khắc phục. Đồng thời đã nghiên cứu, thiết kế thiết bị hạn chế hiện tượng flicker cho máy hàn hồ quang một pha.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17036/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)