Chất lượng điện năng (CLĐN) là tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng làm việc ổn định, lâu dài, hiệu suất làm việc của tất cả các thiết bị trong hệ thống điện (HTĐ). CLĐN còn bao hàm những yếu tố có thể ảnh hưởng tới sức khỏe của người sử dụng điện. Vì vậy, bài toán nâng cao chất lượng điện năng đã, đang và sẽ tiếp tục có ý nghĩa quan trọng trong các HTĐ hiện đại, nơi sử dụng ngày càng nhiều thiết bị phụ tải với yêu cầu khắt khe về CLĐN.

Thuật ngữ CLĐN được sử dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật điện từ cuối những năm 1980. Có nhiều lý do khiến chúng ta ngày càng quan tâm đến CLĐN:

 - Các thiết bị dùng điện hiện đại nhạy cảm hơn với sự thay đổi thông số của nguồn cấp so với những thiết bị đã sử dụng trước đây.

- Vấn đề hiệu quả sử dụng điện năng càng được quan tâm, ngày nay công nghiệp chế tạo thiết bị điện đã chế tạo được và khách hàng đã sử dụng nhiều loại thiết bị “thông minh” với hiệu quả năng lượng ngày càng cao nhưng cũng khắt khe hơn về CLĐN như: hệ thống truyền động điện sử dụng bộ điều tốc điện tử công suất, các hệ thống chỉnh lưu và nghịch lưu, các thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng (CSPK) và điều khiển điện áp trong HTĐ. Chính những loại thiết bị điện này là nguyên nhân gây ra vấn đề về CLĐN, đặc biệt là sự xuất hiện của sóng hài điện áp và dòng điện trong lưới điện phân phối.

- Khách hàng ngày càng ý thức rõ hơn về tác động của CLĐN đến quá trình sản xuất và sử dụng điện, ảnh hưởng kinh tế - kỹ thuật của CLĐN, với những yêu cầu khắt khe hơn đối với đơn vị cấp điện về chất lượng điện áp, về độ tin cậy cung cấp điện, về mức sóng hài, mức mất cân bằng điện áp cho phép của điện áp lưới điện.

 - Hệ thống cung cấp và sử dụng điện hiện đại là một hệ thống phức tạp, tích hợp cao, sự làm việc và hỏng hóc của một phần tử trong hệ thống có thể ảnh hưởng đến các phần tử khác thậm chí đến toàn hệ thống.

Có nhiều cách định nghĩa khác nhau về chất lượng điện năng (CLĐN) tùy thuộc vào quan điểm của người đánh giá. Chẳng hạn đối với các đơn vị cung cấp điện thì CLĐN thường được hiểu là chất lượng điện áp, tần số và độ tin cậy cung cấp điện được quy định, đối với nhà sản xuất thiết bị điện thì CLĐN là tập hợp các thông số điện năng được cung cấp đảm bảo cho thiết bị hoạt động tốt. Tập hợp các thông số này có thể rất khác nhau đối với từng chủng loại thiết bị và từng nhà sản xuất, khách hàng sử dụng điện. Đối với khách hàng sử dụng điện thường đánh giá CLĐN theo quan điểm an toàn, đảm bảo tiện nghi và hiệu quả sản xuất, tiêu dùng.

Trong báo cáo này, nhóm thực hiện nghiên cứu gồm Cơ quan chủ trì Trường Đại học Điện lực cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Đăng Toản đã cho thấy CLĐN được hiểu là những vấn đề liên quan đến sự biến động của điện áp, dòng điện và tần số có thể dẫn đến hoạt động kém hiệu quả hoặc hư hỏng thiết bị của khách hàng hoặc của đơn vị cung cấp điện.

Có thể có những cách đánh giá khác nhau về nguyên nhân gây nên vấn đề CLĐN. Chẳng hạn Công ty Điện lực GEORGIA (Hoa Kỳ) đã tiến hành khảo sát lấy ý kiến của cả khách hàng lẫn nhân viên công ty về nguyên nhân gây nên những vấn đề về CLĐN (Bảng 1-1). Kết quả cho thấy ý kiến đánh giá khác nhau khá nhiều, đặc biệt là trách nhiệm của mỗi bên trong vấn đề CLĐN. Khi có vấn đề về CLĐN đối với một thiết bị điện nào đó, khách hàng có thể đổ lỗi cho đơn vị cấp điện, đơn vị cấp điện cũng có thể đưa ra các số liệu ghi nhận được về những sự kiện không bình thường xảy ra ở lộ cấp điện cho phụ tải có thiết bị được sử dụng của khách hàng.

Vấn đề CLĐN có tác động ảnh hưởng trực tiếp đến cả ba đối tượng: nhà sản xuất thiết bị, đơn vị cung ứng điện và khách hàng sử dụng điện.

CLĐN được cung cấp có thể tác động trực tiếp đến nhiều khách hàng công nghiệp. Ngày nay, các dây chuyền sản xuất công nghiệp đều được trang bị hiện đại với trình độ tự động hóa cao, những thiết bị và dây chuyền này thường nhạy cảm hơn với các thông số của điện năng được cung cấp so với thế hệ các thiết bị điện cơ trước đây. Quy mô sản xuất càng lớn, thiết bị sử dụng càng hiện đại thì hậu quả của CLĐN xấu (sụt áp, tần số không ổn định, xuất hiện hài bậc cao, gián đoạn cung cấp điện…) càng trở nên nghiêm trọng.

Phần kết luận của nghiên cứu đã trình ngắn gọn về lý thuyết chất lượng điện năng ở đó các chỉ tiêu khác nhau được tổng hợp, làm cơ sở lý thuyết cho các nghiên cứu thực tế ở các nội dung sau. Hơn nữa, ảnh hưởng của các chỉ tiêu chất lượng điện năng đến hoạt động của ĐCĐ đã được minh họa rõ nét với các nghiên cứu đã qua, tập trung vào hai nhóm ảnh hưởng chính bao gồm ảnh hưởng sự không đối xứng điện áp trong các chỉ tiêu điện áp và ảnh hưởng của sóng hài trong chỉ tiêu tần số. Ngoài ra, đặc điểm chung của các nhà máy thép là tiêu thụ lượng CSPK lớn và hệ số công suất của phụ tải thấp, gây ra hiện tượng sóng hài cũng đã được đề cập tới trong nội dung kế tiếp. Do đó vấn đề bù CSPK và hạn chế sóng hài được dự báo sẽ là một trong hướng giải pháp hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng điện năng của bản thân nhà máy, các phụ tải lân cận và các phụ tải khác trong lưới điện liên quan.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16780/2019) tại Cục Thông tin KHCNQG.

Đ.T.V (NASATI)