TỔNG QUAN TỦ ĐIỆN TỤ BÙ

Tủ điện tụ bù là gì? Chắc hẳn đó là một khái niệm khá xa lạ đối với những người không có chuyên môn trong ngành. Để giúp các bạn có cái nhìn rõ ràng và dễ hiểu hơn về thiết bị này, qua bài viết hôm nay M&E Thăng long sẽ đưa ra những thông tin hữu ích nhất.

Tủ điện tụ bù

Lý do phải lắp đặt tủ tụ bù

Lý do mà các đơn vị sử dụng nhiều thiết bị điện phải lắp tủ điện tụ bù là gì? Các bạn hãy cùng chúng tôi tìm hiểu nhé!

Vì sao các nhà máy, xí nghiệp lại bị điện lực phạt tiền công suất phản kháng?

Công suất phản kháng (công suất vô công) là mức tiêu thụ điện năng vượt quá mức quy định. Cụ thể như sau: mức sử dụng công suất lớn nhất đã ký ở hợp đồng mua bán điện của các doanh nghiệp với đơn vị cung cấp điện lớn hơn 40kW, có công suất Cos phi < 0.9 thì phải mua công suất phản kháng ( vô công).

Để giảm hệ số công suất phải làm sao?

Muốn giảm hệ số công suất (cos phi) thì cần phải có bộ tụ điện để bù vào công suất phản kháng.

Khi nối song song các tụ bù với tải điện, dòng điện mang tính dung của tụ bù sẽ có lối đi giống thành phần cảm kháng của tải, khi đó sẽ xảy ra hiện tượng triệu tiêu lẫn nhau của hai dòng điện. Chính vì vậy sẽ không còn dòng diện phản kháng lọt vào lưới phía trước nơi đặt tụ nữa.

Khái niệm tụ bù

Tụ bù là nhóm vật dẫn đặt cạnh nhau và được tách biệt bằng lớp điện môi cách điện, có tác dụng tích tụ và phóng đi nguồn điện trong mạch điện. Tụ bù còn được mọi người biết đến với nhiều tên gọi khác nhau như: tụ bù điện, tụ bù công suất, tụ bù công suất phản kháng, tụ bù cos phi.

Tụ bù có khả năng tích điện tại một hiệu điện thế nhất định gọi là điện dung.Trong toàn bộ các thiết điện, tụ bù được sử dụng nhằm bù công suất phản kháng để tăng hệ số công suất cosφ, đảm bảo hiệu quả hoạt động của lưới điện và tránh bị phạt tiền công suất phản kháng. Chính vì vậy, việc lắp tụ bù là rất cần thiết, giúp tiết kiệm và giảm được rất nhiều tiền điện đóng cho cơ quan điện lực.

Cấu tạo Tụ bù

Thành phần cấu tạo của tụ bù là loại tụ giấy được tẩm dầu đặc biệt, gồm các lá nhôm dài được cách điện bằng các lớp giấy. Tất cả được cố định tại một bình hàn kín, hai đầu cực được đưa ra bên ngoài.

Tụ bù gồm những loại nào?

Tụ bù được phân loại dựa theo cấu tạo và điện áp:

Tụ bù phân loại theo cấu tạo: Gồm có tụ bù khô và tụ bù dầu.

Tụ bù khô là loại có dạng bình tròn thon dài, với thiết kế nhỏ nhắn, gọn gàng, khối lượng nhẹ nên thuận tiện cho việc lắp đặt, thay thế, tiết kiệm diện tích, giá cả rẻ.
Tụ bù dầu là loại có dạng bình hình chữ nhật, có độ bền cao hơn tụ bù khô, thường được dùng cho các hệ thống bù công suất cao, chất lượng điện xấu.

Tụ bù phân loại theo điện áp: Gồm tụ bù hạ thế 1 pha và tụ bù hạ thế 3 pha.

Tụ bù hạ thế 1 pha: là các loại điện áp 230V, 250V.
Tụ bù hạ thế 3 pha: là các loại điện áp 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720, 1100V. Nhưng được sử dụng nhiều nhất là loại điện áp 415V và 440V. Tụ bù 415V dùng phổ biến ở các hệ thống điện áp ổn định duy trì mức điện áp khoảng 380V. Tụ bù 440V sử dụng tại các hệ thống điện áp cao hơn.

Nguyên lý hoạt động của tủ điện tủ bù

Công suất phản kháng là công suất không sinh ra công hữu ích trong quá trính biến đổi điện năng thành dạng năng lượng khác hoặc có thể từ năng lượng điện sang chính năng lượng điện, đơn vị là VAR hay KVAR.

Yêu cầu về công suất tác dụng và công suất phản kháng phải đáp ứng đủ thì thiết bị điện mới có thể hoạt động tốt. Tổng hợp của 2 công suất này gọi là công suất biểu kiến đơn vị VA hoặc KVA. Ba loại công suất này có một mối quan hệ mật thiết với nhau:

S2 = P2 + Q2

P = S. cosϕ

Q = S. sinϕ

(S là công suất biểu kiến, P là công suất tác dụng, Q là công suất phản kháng)

Hệ số cos ϕ càng lên cao thì tải sẽ tạo ra càng nhiều công, khi dùng tụ bù thì nguồn chỉ cấp một phần công suất phản kháng, phần còn lại sẽ do tụ bù thêm vào, giúp công suất tác dụng sẽ được tăng lên.

Để truyền tải tốt điện năng, dòng điện sẽ làm dây bị nóng lên, tạo ra một lượng sụt áp trên đường dây tải điện. Dòng điện tỉ lệ với công suất biểu kiến nên khi sử dụng tụ bù để bù vào phần công suất phản kháng sẽ có tác dụng làm mát và tăng hệ số công suất (cosϕ).

Tủ điện tụ bù thường gồm nhiều bước tụ, mỗi bước tụ được tắt bật bằng Contactor. Một bộ điều khiển kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ thực hiện đóng mở các Contactor qua đó làm cho hệ số công suất của cả mạng điện thay đổi.

Ứng dụng tủ điện tụ bù

Tủ điện bù công suất phản kháng được lắp đặt trong các hệ thống điện sử dụng các tải phụ có tính cảm kháng cao, hay lắp ở phòng kỹ thuật điện hoặc khu vực trạm biến áp cho những công trình lớn như nhà máy, xí nghiệp, các khu văn phòng, khu chung cư đông đúc, bệnh viện….

Thiết kế, thi công tủ điện tụ bù công suất - TIN THANH AT JSC

Ưu điểm của tủ điện tụ bù

“Ưu điểm của tụ bù không những tăng hệ số cos phi để giảm tiền phạt công suất vô công gây ra mà còn cho phép người sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp nhỏ hơn,…đồng thời làm nhẹ tải cho máy biến áp, giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện.

Bên cạnh đó, hệ số công suất (hệ số cos phi) cao cho phép tối ưu hóa các phần tử cung cấp điện. Khi ấy các thiết bị điện không cần định mức dư thừa. Tuy nhiên để đạt được kết quả tốt nhất, cần đặt tụ cạnh từng phần tử của thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng.”

Cách lắp đặt tủ điện tụ bù giúp tiết kiệm điện năng

Ứng dụng của việc lắp tủ điện tụ bù trong sản xuất có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Nhưng cũng cần lưu ý cách lắp đặt đối với từng quy mô sản xuất cũng khác nhau:

Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất nhỏ:

Đặc điểm cơ sở sản xuất nhỏ: thường có công suất tiêu thụ điện không nhiều, các thiết bị tạo ra sóng hài bé nên không cần thiết bị lọc sóng hài, công suất phản kháng thấp. Nên các đơn vị có thể xem xét việc có cần thiết phải lắp tụ điện tụ bù hay không tùy vào khả năng kinh tế.
Phương pháp lắp đặt giúp tiết kiệm điện năng: nếu cơ sở muốn bù công suất phản kháng để tiết kiệm chi phí điện chỉ cần sử dụng biện pháp bù tĩnh. Tủ điện tụ bù để lắp đặt có cấu tạo khá đơn giản, gọn, nhẹ gồm có: Vỏ tủ (500x350x200mm), 1 Aptomat để tắt bật,1 tụ bù công suất bé 2.5, 5, 10kVAr.

Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất vừa:

Đặc điểm cơ sở sản xuất vừa: công suất tiêu thụ điện năng ở mức trung bình,các thiết bị tạo ra sóng hài bé nên không cần thiết bị lọc sóng hài, công suất phản kháng cũng ở mức vừa phải.
Phương pháp lắp đặt giúp tiết kiệm điện năng: để không bị phạt tiền công suất phản kháng cần lắp tủ điện tụ bù nhiều cấp. Bao gồm tụ bù thủ công (đóng ngắt bằng tay) và tụ bù tự động (có bộ điều khiển tự động).
Tuy nhiên, việc sử dụng các cấp tụ bù đóng ngắt bằng tay sẽ không đảm bảo độ nhanh nhạy và chính xác, hơn nữa lại rất mất thời gian, công sức để vận hành. Còn bù tự động lại khắc phục được các hạn chế đó của bù thủ công nên rất nhiều đơn vị áp dụng. Điểm nổi trội của tụ bù tự động chính là độ chính xác và hợp lý. Hơn nữa bộ điều khiển có thể tự động đóng ngắt thay phiên các cấp tụ bù, giúp đảm bảo độ bền của thiết bị. Bộ điều khiển tự động có các loại từ 4 cấp – 14 cấp.
Thiết bị tủ bù tự động chuẩn bao gồm: Vỏ tủ cao 1m – 1.2m, bộ điều khiển tự động, Aptomat tổng, Aptomat từng cấp tụ bù, Contactor đóng ngắt được nối với bộ điều khiển, tụ bù, một số thiết bị hỗ trợ khác (đồng hồ đo Volt, Ampe, đèn báo pha,…), tủ tụ bù tiết kiệm điện.

Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất lớn:

Đặc điểm: công suất tiêu thụ điện năng của các thiết bị lớn, thường phải có trạm biến áp được lắp đặt riêng đảm bảo ổn định và để bảo vệ tủ điện tụ bù thì đều cần có bộ phận lọc sóng hài.
Phương pháp lắp đặt giúp tiết kiệm điện năng: cần phải lắp đặt tụ bù tự động nhiều tụ công suất lớn, đồng thời lắt thêm bộ phận lọc sóng hài để tránh tình trạng nổ tụ bù.

Lắp đặt hẹ thống tụ bù trên cao

Công thức để tính dung lượng tụ bù chuẩn xác

Khi các bạn muốn lựa chọn tụ bù thì ta cần xác định rõ công suất P và hệ số công suất Cosφ (cos phi) của tải:
Công suất của tải là P.
Hệ số công suất của tải là Cosφ1 → φ1 → tgφ1 (trước khi bù, cosφ1 nhỏ còn tgφ1 lớn).
Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → φ2 → tgφ2 (sau khi bù, cosφ2 lớn còn tgφ2 nhỏ).
Công suất phản kháng cần bù là Qb = P*(tgφ1 – tgφ2).
Ví dụ:

Công suất tải là P = 100 (kW).
Hệ số công suất trước khi bù là cosφ1 = 0.75 → tgφ1 = 0.88.
Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33.
Suy ra, công suất phản kháng cần bù là Qb = P*(tgφ1 – tgφ2).
Qb = 100*(0.88 – 0.33) = 55 (kVAr).

Hướng dẫn cách kiểm tra dung lượng tụ bù

Để kiểm tra dung lượng của tụ bù bạn có thể dùng hai phương pháp: đồng hồ vạn năng KYORITSU ( FLUKE) hoặc ampe kềm để đo.

Đối với thiết bị đồng hồ vạn năng: Thao tác thực hiện là tắt bật 2 pha, đo pha còn lại, giá trị thu được chia đôi thì được dung lượng 1 pha ghi trên nhãn. Tiến hành đo các cặp cực còn lại để được dung lượng 3 pha.
Đối với thiết bị ampe kềm: Tiến hành kiểm tra bằng cách đo dòng điện lúc tụ đang vận hành, cách đo gián tiếp này mang lại kết quả khá chính xác và thao tác đơn giản. Thông qua dòng điện đang sử dụng so sánh với dòng điện chuẩn để xác định rõ chất lượng tụ.

Hướng dẫn cách lựa chọn tụ bù

Để có thể lựa chọn tụ bù phù hợp, đem lại hiệu quả tối ưu và tiết kiệm chi phí cho đơn vị, các bạn cần xác định rõ: loại điện áp nào là hợp lý, sử dụng loại tụ khô hay tụ dầu sẽ thích hợp nhất và hãng sản xuất tụ bù tốt, giá cả cạnh tranh…

Với những thông tin chúng tôi chia sẻ ở trên sẽ giúp các bạn hiểu rõ tủ điện tụ bù là gì và ứng dụng quan trọng trong thực tế. Qua đây, hy vọng các bạn sẽ biết cách sử dụng nguồn điện hiệu quả, để tiết kiệm nguồn năng lượng này và chi phí cho doanh nghiệp.