Tổng quan chất lượng điện

Chất lượng điện năng 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. Ngoài ra, chất lượng điện năng còn bao hàm những yếu tố có thể ảnh hưởng tới sức khỏe của người sử dụng điện. Chính vì thế, bài toán nâng cao chất lượng điện năng đã, đang và sẽ tiếp tục có ý nghĩa quan trọng trong các hệ thống điện hiện đại, nơi sử dụng ngày càng nhiều thiết bị với yêu cầu khắt khe về chất lượng điện năng.

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

- 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. Trước tiên, các thiết bị điện tử công suất (kể cả các thiết bị inverter, converter trong các máy phát điện gió và mặt trời) rất nhạy cảm với những biến đổi của dòng điện, điện áp (cao hơn rất nhiều so với các thiết bị cơ khí) nên chúng đòi hỏi chất lượng điện năng cao hơn. Ngoài ra, do bản chất vật lý của các thiết bị điện tử công suất là phi tuyến chúng lại góp phần rất lớn vào việc làm giảm chất lượng điện năng của hệ thống điện (do gây ra các dạng méo dòng điện, điện áp, các dạng cộng hưởng). Các dạng năng lượng tái tạo, còn gây ra những vấn đề về tần số, điện áp và nhấp nháy ánh sáng ảnh hưởng tới sức khỏe và khả năng làm việc của con người. Ở rất nhiều nước trên thế giới, tỷ lệ sử dụng các thiết bị phi tuyến đã lên tới con số 80-95% công suất của toàn bộ phụ tải của quốc gia. Do đó, bài toán về chất lượng điện năng  (CLĐN) ngày càng trở nên cấp bách trong những năm gần đây.

- Việc sử dụng các thiết bị tiết kiệm năng lượng khiến khách hàng sử dụng điện ngày càng ý thức rõ hơn về tác động của chất lượng điện năng đến quá trình sản xuất và sử dụng điện. Ngày càng có 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, quá trình làm việc và hỏng hóc của một phần tử trong hệ thống có thể ảnh hưởng đến CLĐN và khả năng làm việc của các phần tử khác, thậm chí đến toàn hệ thống.