IEC/EN 61000-3-12 là gì?

Dòng điện hài là gì

Dòng điện hài là thành phần hình sin của dòng điện có tần số bằng bội số nguyên của tần số cơ bản.[10] IEC 61000-3-12 tính tổng dòng điện hài từ bậc 2 đến bậc 40, tức 100 Hz đến 2.000 Hz ở lưới 50 Hz.[6]

Vì sao phải giới hạn dòng điện hài ngay tại thiết bị

Dòng điện hài chạy qua tổng trở lưới tạo ra điện áp hài, làm méo dạng sóng điện áp.[11] Lưới hạ áp công cộng có mức tương thích riêng cho loại nhiễu này, nêu trong IEC 61000-2-2. Mức tương thích là căn cứ để đặt giới hạn phát xạ cho thiết bị và giới hạn miễn nhiễm của thiết bị.[12]

Phần 3-12 nằm ở đâu trong bộ IEC 61000

Phần 2-2 của bộ IEC 61000 nêu mức tương thích cho nhiễu dẫn từ 0 kHz đến 9 kHz trên lưới hạ áp công cộng.[12] Phần 3 chứa giới hạn phát xạ, trong đó IEC 61000-3-2 dành cho thiết bị đến 16 A mỗi pha.[13] Phần 4-7 hướng dẫn cách đo hài và liên hài, tức thành phần có tần số không phải bội nguyên của tần số cơ bản.[14] IEC 61000-3-12 đo dòng điện hài theo phương pháp của Phần 4-7.[11][5]

Dòng định mức Iequ quyết định tiêu chuẩn áp dụng

Dòng định mức Iequ là dòng vào của thiết bị do nhà sản xuất công bố.[6] Mốc 16 A chia việc cho hai tiêu chuẩn: IEC 61000-3-2 nhận thiết bị đến 16 A, IEC 61000-3-12 nhận phần trên 16 A.[13][1] Kỹ sư nên đọc dòng xoay chiều định mức trên datasheet thay vì quy đổi ngược từ kW. Dòng định mức trên datasheet phụ thuộc điện áp hãng chọn khi công bố.

Quy đổi 16 A và 75 A sang công suất biến tần

Người làm điện mặt trời quen nghĩ theo kW, nên bảng dưới quy hai mốc dòng điện ra công suất biểu kiến ở lưới 230/400 V.

Số tự tính: S = U × I cho một pha, S = √3 × U × I cho ba pha, hệ số công suất bằng 1.

Mốc 16 A đã chạm tới cỡ biến tần 12 kW. SMA Sunny Tripower X 12 có dòng định mức 17,4 A.[15] DoC của dòng máy này, gồm cả model STP 12-50, ghi EN 61000-3-12:2011.[9]

Dòng định mức thay đổi theo điện áp công bố

Trang thông số Fronius Tauro 50-3-D ghi 72,5 A ở 230 V và 75,8 A ở 220 V.[16] Huawei SUN2000-50KTL-M3 ghi dòng định mức 72,2 A ở 400 V và dòng cực đại 79,8 A.[17] Hai model 50 kW này cho thấy dòng điện công bố thay đổi theo điện áp và theo cách ghi định mức hay cực đại. Với model gần 50 kW, cần đọc đúng dòng định mức hãng công bố ở điện áp gần nhất với lưới tại công trình.

Thiết bị ghi nhãn trên 16 A nhưng đo dưới 16 A

Tờ giải thích IS1 tháng 9/2012 xử lý trường hợp thiết bị có dòng định mức trên 16 A nhưng dòng tham chiếu đo được dưới 16 A. Nhà sản xuất được chọn một trong ba cách[6]:

• đạt giới hạn tỷ lệ của IEC 61000-3-12 và chọn Rsce cần thiết;
• đạt giới hạn tuyệt đối ở Bảng 1 của IEC 61000-3-2:2011;
• đổi điều kiện thử sang một khoảng 2,5 phút đại diện.

Theo cách thứ hai, hướng dẫn sử dụng ghi "Equipment complying with IEC 61000-3-12" và không cần công bố Ssc tối thiểu. Tờ giải thích khuyến nghị nhà sản xuất ghi rõ trong báo cáo thử nghiệm đã dùng cách nào.[6]

Thiết bị trên 75 A mỗi pha

Thiết bị có dòng định mức trên 75 A mỗi pha nằm ngoài dải của IEC 61000-3-12. Với nhóm này, tiêu chuẩn dẫn sang IEC/TR 61000-3-6 và IEC/TR 61000-3-14.[6]

Lưới hạ áp riêng đấu nối ở cấp trung áp

Thiết bị chỉ nối vào lưới hạ áp riêng, giao tiếp với lưới công cộng ở cấp trung áp hoặc cao áp, nằm ngoài phạm vi tiêu chuẩn.[3] Với thiết bị loại này, tiêu chuẩn đề nghị nhà sản xuất nêu rõ điều đó trong tài liệu sản phẩm.[6] Tại Việt Nam, nhà máy điện đấu nối lưới phân phối phải đạt giới hạn biến dạng sóng hài dòng điện của Thông tư 05/2025/TT-BCT.[18]

Ở châu Âu, EN 61000-3-12 là tiêu chuẩn hài hòa

Tiêu chuẩn hài hòa là tiêu chuẩn châu Âu được nêu tên trên Công báo EU, dùng để chứng minh thiết bị đáp ứng một chỉ thị. EN 61000-3-12:2011 có tên trong danh sách tiêu chuẩn hài hòa theo Chỉ thị tương thích điện từ 2014/30/EU. Danh sách của Ủy ban châu Âu ghi tham chiếu Công báo OJ C 173 ngày 13/05/2016.[19] Bản EN 61000-3-12:2011 + A1:2024 đã được Đức ấn hành thành DIN EN 61000-3-12 VDE 0838-12:2025-09, dựa trên IEC 61000-3-12:2011 + A1:2021.[4]

TCVN 7909-3-12:2020 tương đương bản IEC 2011

Việt Nam chấp nhận tiêu chuẩn này thành TCVN 7909-3-12:2020, hoàn toàn tương đương IEC 61000-3-12:2011.[5] Bản TCVN dựa trên ấn bản 2011 gốc, nên không gồm Sửa đổi 1 ban hành năm 2021.[3] Bản TCVN dùng dòng tham chiếu Iref, hai chỉ số THC, PWHC và có đủ Bảng 2 đến Bảng 5 như ấn bản 2011.[5]

Thông tư 05/2025/TT-BCT giới hạn sóng hài tại điểm đấu nối

Thông tư 05/2025/TT-BCT quy định hệ thống truyền tải điện, phân phối điện và đo đếm điện năng, ban hành và có hiệu lực từ 01/02/2025.[20][18] Điều 8 của thông tư đặt giới hạn biến dạng sóng hài điện áp theo cấp điện áp và biến dạng sóng hài dòng điện cho nhà máy điện. Hạ áp trong thông tư là cấp điện áp danh định đến 1 kV.[18]

Thông tư cho phép đỉnh nhọn bất thường vượt giới hạn, miễn 95% giá trị đo trong thời gian đo ít nhất 1 tuần nằm trong giới hạn.[18] Các mức này giống Thông tư 30/2019/TT-BCT, văn bản từng yêu cầu hệ điện mặt trời đấu nối hạ áp tuân theo quy định về sóng hài.[21] Điều 8 của Thông tư 05/2025 không nhắc riêng điện mặt trời.[18]

Giới hạn của thông tư khác giới hạn IEC 61000-3-12 ở đâu

Thông tư tính tổng biến dạng sóng hài dòng điện so với dòng điện bậc cơ bản ở phụ tải hoặc công suất phát cực đại.[18] IEC 61000-3-12 đặt giới hạn cho từng thiết bị, theo phần trăm dòng tham chiếu Iref và theo hàng Rsce.[2] Thông tư đo tại điểm đấu nối trong ít nhất một tuần, còn IEC 61000-3-12 thử thiết bị trên nguồn thử có điều kiện quy định.[18][5]

Biến tần phát điện vẫn ghi tiêu chuẩn tính theo dòng vào

IEC 61000-3-12 định nghĩa Iequ là dòng vào của thiết bị do nhà sản xuất công bố.[6] Dù vậy, SMA và Huawei đều ghi EN 61000-3-12:2011 trong tuyên bố hợp chuẩn EU của biến tần nối lưới.[9][22] Tuyên bố hợp chuẩn EU, tiếng Anh là EU Declaration of Conformity, viết tắt DoC, là văn bản hãng ký để liệt kê tiêu chuẩn sản phẩm đáp ứng. Các DoC này không ghi hãng lấy dòng nào làm Iequ. Yêu cầu tương thích điện từ riêng cho bộ biến đổi điện mặt trời nằm ở tiêu chuẩn EN 62920.

Công suất ngắn mạch Ssc tại điểm đấu nối chung

Điểm đấu nối chung, tiếng Anh là point of common coupling, viết tắt PCC, là điểm trên lưới công cộng gần khách hàng nhất.[6] Ssc là công suất ngắn mạch ba pha, bằng bình phương điện áp dây danh định chia cho tổng trở hệ thống Z tại PCC.[23][5] Tổng trở càng nhỏ, Ssc càng lớn. Nhà gần trạm biến áp có Ssc lớn hơn nhà ở cuối đường dây dài.

Sequ cho bốn kiểu đấu nối

Sequ tính từ dòng định mức Iequ và điện áp, theo kiểu đấu nối của thiết bị.[23]

Trong bảng, ký hiệu Up là điện áp pha, Ui là điện áp dây, Iequ,max là dòng định mức của pha lớn nhất.

Sequ có thể khác công suất trên tên model. Datasheet SolarEdge SE17K ghi dòng ra liên tục cực đại 26 A mỗi pha.[24] Nếu lấy 26 A làm Iequ, Sequ ở 400 V khoảng 18,0 kVA dù tên model là 17K (số tự tính).

Vì sao thiết bị một pha chia cho 3 lần Sequ

Ssc là công suất ngắn mạch của cả ba pha, còn thiết bị một pha chỉ nối vào một pha.[5] Hệ số 3 quy công suất của lưới về phần một pha thiết bị sử dụng. Thiết bị nối giữa hai dây pha dùng hai pha, nên chia cho 2.[23]

Vì sao lưới mạnh được nhận nhiều dòng điện hài hơn

Điện áp hài ở mỗi bậc bằng dòng điện hài nhân tổng trở lưới ở bậc đó. Lưới có Ssc lớn có tổng trở nhỏ, nên cùng một dòng điện hài tạo ra điện áp hài nhỏ hơn. Do đó Rsce càng lớn, giới hạn dòng điện hài cho phép càng cao.[11]

Rsce bằng 33 và nghĩa vụ công bố Ssc

Biến tần đạt giới hạn ở Rsce 33 được nối vào mọi hệ thống.[10] Khi biến tần chỉ đạt ở Rsce lớn hơn 33, nhà sản xuất phải công bố Ssc ứng với Rsce nhỏ nhất trong hướng dẫn sử dụng.[11][5] Người thiết kế dùng con số Ssc này để kiểm vị trí đấu nối cụ thể.

THC và PWHC được tính thế nào

Tổng dòng điện hài, tiếng Anh là total harmonic current, viết tắt THC, bằng căn bậc hai tổng bình phương các dòng điện hài bậc 2 đến 40. Dòng điện hài có trọng số từng phần, tiếng Anh là partial weighted harmonic current, viết tắt PWHC, chỉ xét bậc 14 đến 40. Mỗi bình phương trong PWHC được nhân với bậc h, nên dòng điện hài bậc cao có ảnh hưởng mạnh hơn.[23][6] Dòng điện hài riêng lẻ dưới 1% Iref được bỏ qua khi tính hai chỉ số này.[5]

THC = √(Σ_h=2⁴⁰ I_h²)    PWHC = √(Σ_h=14⁴⁰ h × I_h²)

Bảng 2 cho thiết bị một pha và ba pha không cân bằng

Bảng 2 áp cho thiết bị một pha, thiết bị nối giữa hai pha và thiết bị ba pha không cân bằng.[23] Ở hàng Rsce 33, dòng điện hài chẵn đến bậc 12 không được vượt 16/h phần trăm Iref.[7]

Bảng 3 cho thiết bị ba pha cân bằng

Biến tần ba pha cân bằng dùng Bảng 3, gồm năm hàng Rsce là 33, 66, 120, 250 và từ 350 trở lên.

Vì sao Bảng 3 không giới hạn bậc 3 và bậc 9

Bảng 3 không đặt giới hạn cho dòng điện hài bậc 3 và bậc 9. Lý do là thiết bị ba pha cân bằng về nguyên tắc không phát hài bội ba bậc lẻ.[11] Giới hạn THC ở Rsce 33 của Bảng 3 cũng thấp hơn: 13% Iref so với 23% của Bảng 2.[2]

Khi nào được dùng Bảng 4 và Bảng 5 thay cho Bảng 3

Thiết bị ba pha cân bằng được dùng Bảng 4 nếu đáp ứng bất kỳ một trong các điều kiện a, b, c. Bảng 5 dùng được khi đáp ứng một trong các điều kiện d, e, f.[5][23] Các điều kiện có nội dung như sau:

• (a) I5 và I7 mỗi dòng dưới 5% Iref suốt thời gian quan sát;
• (b) góc pha I5 có thể nhận mọi giá trị từ 0° đến 360°;
• (c) góc pha I5 so với điện áp pha cơ bản nằm trong 90° đến 150°;
• (d) I5 và I7 mỗi dòng dưới 3% Iref suốt thời gian quan sát;
• (e) góc pha I5 có thể nhận mọi giá trị từ 0° đến 360°, giống điều kiện b;[2]
• (f) góc pha I5 nằm trong 150° đến 210°.

Điều kiện a và d chỉ xét độ lớn I5 và I7, không cần đo góc pha. Ở hàng 33, Bảng 4 và Bảng 5 cho cùng giới hạn I5 đến I13, THC và PWHC như Bảng 3. Phần nới nằm ở hàng Rsce cao.

Hàng 33 của Bảng 5 thêm giới hạn bậc 17 là 2%, bậc 19 đến 25 là 1,5%, bậc 29 đến 37 là 1%.[7][25] Với Bảng 5, mỗi bậc từ 14 đến 40 không có tên trong bảng bị giới hạn ở 1% Iref tại hàng 33. Ở hàng từ 250 trở lên, mức này là 3% Iref.[7][5]

Nội suy giữa hai hàng Rsce

Tiêu chuẩn cho phép nội suy tuyến tính giữa hai giá trị Rsce liên tiếp.[7][5] Nhờ đó Rsce tối thiểu của một biến tần có thể là một số giữa hai hàng, chẳng hạn 51, thay vì nhảy lên hàng 66. Với giới hạn L1 ở hàng R1, L2 ở hàng R2 và dòng điện hài đo được I, công thức là:

R_sce,min = R₁ + (I − L₁) / (L₂ − L₁) × (R₂ − R₁)

Bước 1 và 2: kiểm phạm vi và tính Sequ

Giả định xưởng lắp một biến tần ba pha 20 kW trên lưới 400 V, 50 Hz. Dòng định mức lấy theo SMA Sunny Tripower X 20, ghi 29 A.[15] Dòng 29 A nằm trong dải 16 A đến 75 A, nên biến tần thuộc IEC 61000-3-12. Sequ = √3 × 400 × 29 ≈ 20,1 kVA (số tự tính).

Bước 3: Rsce tối thiểu đọc từ báo cáo thử nghiệm

Giả sử báo cáo ghi dòng điện hài bậc 13 là 2,54% Iref, các bậc khác đạt ở hàng 33. Số đo này là giả định, không phải số của SMA. Bậc 13 vượt giới hạn 2% ở hàng 33 nhưng dưới 3% ở hàng 66 của Bảng 3.[2] Nội suy cho Rsce tối thiểu = 33 + (2,54 - 2) / (3 - 2) × 33 ≈ 51 (số tự tính). Với Rsce chưa làm tròn là 50,8, Ssc tối thiểu khoảng 50,8 × 20,1 ≈ 1.021 kVA (số tự tính). Tổng trở lưới tối đa tương ứng khoảng 0,157 Ω.

Bước 4: ước Ssc tại hai vị trí đấu nối

Giả định máy biến áp dầu 400 kVA có điện áp ngắn mạch 4%. Điện áp ngắn mạch 4% là giá trị điển hình Schneider Electric ghi cho máy dầu 50 kVA đến 750 kVA.[26] Tổng trở máy biến áp bằng 0,04 × 400² / 400.000 = 0,016 Ω, coi là điện kháng (số tự tính). Phép tính bỏ qua tổng trở lưới trung áp phía trước, giống giả thiết của Schneider, nên Ssc tính ra lớn hơn thực tế.[26] Ngay tại thanh cái máy biến áp, Ssc khoảng 10.000 kVA và Rsce khoảng 498 (số tự tính).

Số tự tính. Điện trở và điện kháng cáp là giả định minh họa, cần lấy từ catalogue cáp thật.

Bước 5: kết luận cho hai vị trí

Vị trí A có Rsce khoảng 77, lớn hơn 51, nên biến tần dùng được. Vị trí B có Rsce khoảng 22, nhỏ hơn cả 33, nên ngay biến tần đạt ở Rsce 33 cũng không được bảo đảm. Với vị trí B, có thể chọn biến tần nhỏ hơn, tăng tiết diện cáp, dời điểm đấu nối về gần trạm, hoặc làm việc với điện lực. Kết luận cần ba số: Rsce tối thiểu từ báo cáo, Sequ từ dòng định mức, Ssc từ khảo sát.

Bảng tra Ssc tối thiểu theo dòng định mức

Bảng tra giúp người lắp đặt biết ngay tổng trở lưới tối đa cho từng cỡ biến tần ba pha 400 V.

Số tự tính cho thiết bị ba pha cân bằng: Sequ = √3 × 400 × Iequ, Ssc = Rsce × Sequ, Zmax = 400² / Ssc.

Ấn bản nào và ký hiệu nào trên báo cáo

Ấn bản 2011 thay dòng cơ bản I1 bằng dòng tham chiếu Iref và thêm Bảng 5. Ấn bản này cũng thêm Phụ lục A về điều kiện thử. Hai phụ lục cũ bị bỏ là Phụ lục B về công thức nội suy gần đúng và Phụ lục D về hệ số PWHD.[3]

Hãng thử dòng điện hài như thế nào

Dòng điện hài được đo theo IEC 61000-4-7, với cửa sổ 10 chu kỳ ở lưới 50 Hz, tức 200 ms.[10][11] Giá trị trung bình cộng của từng dòng điện hài trong thời gian quan sát không được vượt giới hạn. Từng giá trị làm mượt 1,5 s được phép lên tới 150% giới hạn áp dụng.[6] Nguồn thử phải có tổng trở ra thấp và méo điện áp không tải dưới các mức quy định.[11][5] Khi dùng Bảng 4 hoặc Bảng 5, tổng trở nguồn thử phải cho Rsce ít nhất bằng 1,6 lần Rsce tối thiểu.[5][23]

Báo cáo thử nghiệm phải ghi Rsce tối thiểu

Báo cáo thử nghiệm phải ghi tỷ số ngắn mạch tối thiểu cần thiết, cùng tỷ số ngắn mạch dùng khi tính hoặc khi thử.[6] Kỹ sư so con số này với Rsce thực tế tính từ Ssc tại công trình. Rsce thực tế lớn hơn hoặc bằng giá trị trong báo cáo nghĩa là giới hạn đã chứng minh vẫn đúng tại vị trí đó. Nếu báo cáo dùng Bảng 4 hoặc Bảng 5, cần xem báo cáo đã kiểm điều kiện nào trong a đến f.

Câu tuyên bố trong tài liệu sản phẩm

Điều 6 của TCVN 7909-3-12:2020 phân hai trường hợp ghi trong tài liệu sản phẩm[5]:

• thiết bị đạt giới hạn ở Rsce 33 ghi câu "Thiết bị phù hợp với TCVN 7909-3-12 (IEC 61000-3-12)";
• thiết bị không đạt ở Rsce 33 phải xác định Rsce nhỏ nhất đạt giới hạn và công bố giá trị Ssc tương ứng trong sổ tay hướng dẫn.

Chỉ số THD trên datasheet không thay được báo cáo

Datasheet SolarEdge SE12.5K đến SE17K ghi méo hài tổng THD của dòng ra dưới 3%.[24] Với biến tần 29 A, THD 3% ứng với tổng dòng điện hài khoảng 0,87 A (số tự tính). Giới hạn THC ở Rsce 33 là 13% × 29 ≈ 3,77 A, còn dư nhiều. Giới hạn riêng bậc 13 lại chỉ là 2% × 29 ≈ 0,58 A (số tự tính). Một con số THD tổng không cho biết bậc 13 có dưới 0,58 A hay không.

Hãng biến tần ghi IEC 61000-3-12 ở đâu

Datasheet SMA Sunny Tripower X và Huawei SUN2000-50KTL-M3 không ghi IEC 61000-3-12.[15][17] Bảng dưới tóm tắt nội dung DoC hoặc datasheet của từng hãng về tiêu chuẩn này.

Ba DoC có ghi tiêu chuẩn này đều dẫn EN 61000-3-12:2011. Các DoC chỉ liệt kê tên và năm tiêu chuẩn, nên Rsce tối thiểu phải xin từ báo cáo thử nghiệm của hãng. Cùng datasheet SolarEdge còn ghi EN 50549-1 ở mục đấu nối lưới và EN 55011 ở mục tương thích điện từ.[24]

Danh sách kiểm trước khi chốt biến tần

1. Đọc dòng AC định mức ở đúng điện áp lưới tại công trình, xác định thiết bị thuộc IEC 61000-3-2 hay IEC 61000-3-12.
2. Xin DoC hoặc chứng nhận có ghi IEC/EN 61000-3-12 và xem ấn bản.
3. Xin báo cáo thử nghiệm, đọc Rsce tối thiểu và bảng giới hạn đã dùng.
4. Đọc Ssc tối thiểu trong hướng dẫn sử dụng nếu Rsce tối thiểu lớn hơn 33.
5. Tính Sequ từ dòng định mức và ước Ssc tại điểm đấu nối.
6. So Rsce thực tế với Rsce tối thiểu; khi thiếu số liệu lưới hoặc Rsce không đủ, hỏi đơn vị điện lực.

IEC 61000-3-2 chia thiết bị đến 16 A thành bốn loại

IEC 61000-3-2 chia thiết bị thành loại A, B, C và D. Loại A và B có giới hạn cố định, còn loại C và D có giới hạn tỷ lệ với dòng hoặc công suất của sản phẩm.[11] Ấn bản 5.0 của tiêu chuẩn phát hành ngày 26/01/2018 và thay ấn bản 4 năm 2014.[13]

IEC 61000-3-11 xét nhấp nháy điện áp, không xét dòng điện hài

Nhấp nháy điện áp là dao động điện áp làm ánh sáng đèn chớp lên thấy được. IEC 61000-3-11 giới hạn biến thiên điện áp, dao động điện áp và nhấp nháy điện áp trên lưới hạ áp công cộng.[29] Việc đấu nối có điều kiện dựa trên tổng trở hệ thống, với Zmax là tổng trở hệ thống lớn nhất cho phép.[11] Chi tiết nằm ở bài tiêu chuẩn EN 61000-3-11.

IEEE 519 đặt giới hạn tại điểm đấu nối của cả cơ sở

IEEE 519-2022 được phê duyệt ngày 13/05/2022 và thay thế IEEE 519-2014. Tiêu chuẩn chỉ xét trạng thái xác lập, và giới hạn méo điện áp, méo dòng điện được áp tại PCC của người dùng.[30] Rsce của IEC 61000-3-12 tính cho từng thiết bị, nên hai tiêu chuẩn đánh giá hai đối tượng khác nhau.

Mức tương thích IEC 61000-2-2 không phải giới hạn phát xạ

IEC 61000-2-2 áp cho lưới hạ áp công cộng đến 420 V một pha hoặc 690 V ba pha, tần số 50 Hz hoặc 60 Hz.[12] Mức tương thích là mức nhiễu dự kiến có trên lưới, dùng làm căn cứ khi đặt giới hạn phát xạ. Giới hạn phát xạ cụ thể cho thiết bị trên 16 A nằm trong các bảng của IEC 61000-3-12.