Tụ bù chính là một bộ phận quan trọng trong tủ điện bù công suất phản kháng. Ngoài ra, tủ điện bù này muốn hoạt động hiệu quả và công suất thì còn phải có thể những thiết bị, bộ phận khác kết hợp kèm như bộ điều khiển tụ bù, khởi động từ, aptomat, đồng hồ đo, cuộn kháng lọc sóng hài,… Tụ bù có nhiều tên gọi khác nhau như tụ bù điện, tụ bù công suất, tụ bù cos phi hay tụ bù công suất phản kháng… Dù có nhiều tên gọi, nhưng về bản chất tụ bù là gì, mời mọi người đọc bài viết dưới đây.
1. Tụ bù là gì?
Tụ bù là một loại linh phụ kiện điện tử tàng trữ điện tích được lắp ráp trong tủ điện ( tủ tụ bù ). Tụ bù được làm bằng 2 vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách bởi 1 lớp cách điện hay còn gọi là điện môi. Tụ bù có tính năng tích điện và phóng điện trong mạch điện được lắp ráp với năng lực nhất định .
Khả năng tích điện của tụ bù ở một hiệu điện thế nhất định gọi là điện dung của tụ bù. Điện dung của tụ bù được xác lập bằng thương số giữa điện tích của tụ bù và hiệu điện thế giữa hai bản dẫn ( C = Q. / U ) .
Điện dung là gì?
Điện dung là lượng điện được tích vào tụ bù ở mức hiệu điện thế nhất định.
Điện dung chính là đại lượng đặc trưng cho năng lực tích điện của tụ bù ở một mức hiệu điện thế nhất định. Tụ bù ngắt dòng điện trong mạch điện một chiều ( DC ) và ngắn mạch trong mạch điện xoay chiều ( AC ). Công thức tính đơn cử :
C = Q. / U
Trong đó :
- C là điện dung tính bằng farad (F) (hiệu điện thế giữa hai bản dây của nó).
- Q là điện tích trong coulombs (C), được lưu trữ trên Tụ bù (điện tích của tụ).
- U là hiệu điện thế giữa các bản Tụ bù tính bằng vôn (V).
Mục đích của tụ bù
Trong mạng lưới hệ thống điện, tụ bù được sử dụng với mục tiêu bù hiệu suất phản kháng để nâng cao thông số hiệu suất cosφ ( cos phi ) nhằm mục đích bảo vệ hiệu suất cao hoạt động giải trí của lưới điện. Nếu thông số hiệu suất cos phi không đạt đúng lao lý của công ty điện lực, doanh nghiệp sẽ bị phạt tiền theo lao lý của ngành Điện lực. Do đó lắp tụ bù sẽ giảm được một khoản đáng kể tiền điện hàng tháng ( hoàn toàn có thể giảm tới vài chục % ) .
Trong một mạng lưới hệ thống điện thì tụ bù điện được sử dụng cho mục đình là bù hiệu suất phản kháng để nâng cao thông số hiệu suất cosφ, nhờ đó mà hoạt động giải trí của lưới điện được hiệu suất cao hơn và giảm được rủi ro đáng tiếc bị phạt tiền theo pháp luật của ngành điện lực phát hành. Đối với những mạng lưới hệ thống điện khi lắp ráp tụ bù sẽ giảm và tiết kiệm chi phí được một khoản ngân sách tiền điện mỗi tháng đáng kể đó nhé !
- Giúp tăng công suất máy biến áp
- Tăng khả năng mang tải của đường dây
- Giảm hiện tượng sụt áp trên hệ thống điện
- Giảm tổn hao công suất
- Tránh chi phí mua công suất phản kháng
- Tăng hệ số công suất cosϕ
2. Cấu tạo của Tụ bù
Tụ bù thường có cấu trúc như hình dưới đây .
Tụ bù có 2 loại cấu trúc thường phát hiện nhất là tụ bù dầu và tụ bù giấy cách điện. Trong đó, hai bản cực tụ được đặt song song nhau và được cách điện với nhau bằng gốm hoặc bằng giấy cuộn lại và thấm dầu. ( Được gọi là điện môi ). Vỏ tụ thường cấu trúc bằng sắt kẽm kim loại hoặc keo phủ. Hai chân của bản cực tụ được để lộ ra ngoài .
Các tấm tích tụ bù mở màn tích khi được nối với nguồn điện. Một tấm tích tụ bù tích dương và tấm kia tích tụ bù tích âm .
Tủ điện tụ bù hiệu suất phản kháng thường thì gồm có những Tụ bù điện mắc song song với tải, được điều khiển và tinh chỉnh bằng một Bộ tinh chỉnh và điều khiển tụ bù tự động hóa trải qua thiết bị đóng cắt Contactor .
3. Nguyên lý hoạt động của tụ bù
Tụ bù điện thường dùng để tích và phóng điện trong mạch điện, muốn tích điện cho tụ bù điện người ta nối hai bản cực của tụ bù điện với nguồn điện, bản nối với cực dương sẽ tích điện dương, bản nối với cực âm sẽ tích điện âm .
Tụ bù công suất
Tụ bù hiệu suất dùng để bù hiệu suất phản kháng Open trên mạng hệ thống điện. Nằm nâng cao chất lượng điện, giảm hiện tượng kỳ lạ sụt áp trên đường dây, tăng năng lực mang tải của đường dây. Tụ bù nâng cao thông số hiệu suất cosϕ cho những mạng lưới hệ thống điện tại xí nghiệp sản xuất đang có cosϕ < 0.85 để tránh phải những ngân sách mua hiệu suất vô công, hiệu suất phản kháng không đáng có .
Nguyên lý hoạt động của tụ bù công suất
Đo độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện trên mạng lưới hệ thống. Nếu giá trị này nhỏ hơn giá trị thiết lập ( thường là 0.95 ) thì tụ bù hiệu suất sẽ phóng điện vào mạng lưới hệ thống cho đến khi đạt được trị số như nhu yếu và giữ thông số hiệu suất quanh giá trị setup .
Tụ bù hiệu suất thường được lắp ráp trong tủ điện riêng không liên quan gì đến nhau, hoặc trong tủ điều khiển và tinh chỉnh động lực. Các tủ này thường được đặt trong nhà xưởng sản xuất hay đặt trực tiếp ngoài trời tại những trạm hạ áp .
Tụ bù công suất phản kháng
Tủ tụ bù hiệu suất phản kháng là hệ tủ điện hoàn hảo. Trong đó gồm có những tụ bù hiệu suất điện mắc song song với phụ tải. Tuỳ theo từng mạng lưới hệ thống điện mà sử dụng số lượng tụ bù nhiều hay ít để đạt được thông số hiệu suất tối ưu. Ngoài ra, trong tủ còn có những thiết bị như : bộ tinh chỉnh và điều khiển tụ bù, dây cáp, CB, rơle đóng ngắt, … để điều khiển và tinh chỉnh cũng như bảo vệ cho tụ bù hiệu suất .
4. Phân loại tụ bù
Việc phân loại tụ bù sẽ giúp bạn thuận tiện hơn trong việc lựa chọn tụ tương thích với nhu yếu. Dưới đây là 1 số ít cách phân loại thông dụng lúc bấy giờ .
Dựa vào điện áp
Gồm những loại điện áp 230V, 250V. Thường được sử dụng trong những hộ gia đình nhỏ và nơi tiêu thụ ít điện .
Thường được sử dụng cho những loại điện áp khác nhau nhưng thông dụng nhất vẫn là hai loại 415V và 440V .
Tụ bù điện này thường được lắp ráp trong những mạng lưới hệ thống điện áp không thay đổi và ở mức điện chuẩn. Tụ bù điện 3 pha được sử dụng nhiều trong những mạng lưới hệ thống khu công trình lớn như bệnh viện, căn hộ chung cư cao cấp, … hay những xí nghiệp sản xuất, khu công nghiệp, …
Dựa vào cấu tạo
Tụ bù khô:
– Tụ bù khô là loại tụ được cấu trúc có hình tròn trụ dài và khá gọn. Nhờ cấu trúc nên thuận tiện trong việc lắp ráp và sửa chữa thay thế. Nó chiếm diện tích quy hoạnh rất nhỏ trong tủ điện .
– Tụ bù khô thường được lắp ráp trong những mạng lưới hệ thống có hiệu suất hoạt động giải trí nhỏ, chất lượng điện khi sử dụng tụ này thường tương đối tốt .
– Tụ bù khô có giá thành khá thấp, tương thích với nhiều đối tượng người tiêu dùng người mua nhỏ như hộ kinh doanh thương mại nhỏ lẻ hay gia đình …
Tụ bù dầu:
– Tụ bù dầu là loại tụ có cấu trúc hình chữ nhật, có phong cách thiết kế có độ bền cao hơn tụ bù khô .
– Tụ bù dầu được sử dụng cho toàn bộ những loại mạng lưới hệ thống, mạng lưới điện đặc biệt quan trọng là những mạng lưới hệ thống có hiệu suất lớn, cần thiết bị tương hỗ và bù lại một lượng hiệu suất lớn .
– Tụ bù dầu thường được lắp ráp trong những doanh nghiệp sản xuất lớn hay những trường học, cơ quan …
5. Cách tính dung lượng tủ tụ bù
Công thức tính dung lượng
Để tính tụ bù cho một tải nào đó thì ta cần biết hiệu suất ( P. ) và thông số hiệu suất ( Cosφ ) của tải đó :
Giả sử ta có hiệu suất của tải là P.
Hệ số hiệu suất của tải là Cosφ1 → φ1 → tgφ1 ( trước khi bù, cosφ1 nhỏ còn tgφ1 lớn )
Hệ số hiệu 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 ) .
Từ hiệu suất cần bù ta chọn tụ bù cho tương thích trong bảng catalog của nhà sản xuất tụ bù .
Ví dụ cụ thể tính dung lượng tụ bù
Giả sử ta có hiệu suất tải là P = 100 ( KW ) .
Hệ số công suất trước khi bù là cosφ1 = 0.75 → tgφ1 = 0.88
Hệ số hiệu suất sau khi bù là Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33
Vậy hiệu suất phản kháng cần bù là Qbù = P ( tgφ1 – tgφ2 )
Qbù = 100 ( 0.88 – 0.33 ) = 55 ( KVAr )
Bảng tra dung lượng tụ bù cos phi
Phương pháp tính dung tích cần bù theo công thức thường rất mất thời hạn và phải có máy tính hoàn toàn có thể bấm được hàm arcos, tan. Để quy trình thống kê giám sát nhanh, người ta thường dung bảng tra thông số để tính dung tích tụ bù
Lúc này, ta vận dụng công thức : Qb = P * k
Với k là thông số cần bù tra trong bảng tra dưới đây
Ví dụ : Với bài toán như trên, từ cosφ1 = 0.75 và cosφ2 = 0.95. Ta gióng theo hàng và theo cột sẽ gặp nhau tại ô có giá trị k = 0.55. Từ k = 0.55 ta thống kê giám sát tương tự như sẽ ra tác dụng như tính bằng công thức .
6. Lưu ý khi lắp đặt tụ bù điện
6.1. Cách lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện
Tụ bù có trách nhiệm bù hiệu suất điện phản kháng để tiết kiệm chi phí điện năng. Tuy nhiên, mỗi mạng lưới hệ thống điện có quy mô và nhu yếu sử dụng khác nhau sẽ có cách lắp ráp tủ tụ bù tương thích .
Đối với cơ sở sản xuất quy mô nhỏ
Các cơ sở sản xuất nhỏ thường có nhu yếu bù hiệu suất phản kháng thấp. Thông thường khi muốn tiết kiệm chi phí ngân sách thì cần dùng giải pháp bù tĩnh hay còn gọi là bù nền. Cách lắp ráp tụ bù tiết kiệm chi phí điện
Tụ bù với hiệu suất phản kháng thấp có khối lượng nhỏ, cấu trúc đơn thuần, gọn ngàng và ngân sách góp vốn đầu tư thấp .
Cấu tạo của thiết bị gồm :
- Vỏ tủ kích thước 500x350x200mm.
- Một aptomat bảo vệ cho tụ bù và giúp người dùng thực hiện việc đóng ngắt bằng tay. Trong trường hợp muốn tự đóng ngắt tụ bù thì hoàn toàn có thể kết hợp với Rơ le thời gian đối với những cơ sở làm việc trong ngày.
- Một tụ bù với công xuất nhỏ chỉ từ 2.5kVAr đến 10kVAr.
Với loại tụ điện có hiệu suất nhỏ này thì ngân sách lắp ráp cũng cực kỳ là tiết kiệm chi phí. Cơ sở sản xuất sau khi lắp tụ bù hoàn toàn có thể giảm vài trăm nghìn đến vài triệu đồng tiền điện mỗi tháng .
Đối với những cơ sở sản xuất quy mô trung bình
Đặc điểm của những cơ sở sản xuất quy mô trung bình lúc bấy giờ trên thị trường là có tổng hiệu suất tiêu thụ điện năng vào vài trăm kW. Hầu hết những thiết bị điện được sử dụng để sinh ra sóng hài nhưng ở mức nhỏ nên không cần đến bộ lọc sóng hài. Công suất phản kháng giao động từ vài chục tới vài trăm kVAr. Khi đó, nếu Cosφ thấp hơn mức 0.9 thì cơ sở hoàn toàn có thể bị phạt từ vài triệu đến hơn chục triệu đồng tiền vi phạm pháp luật trong điện lực .
Chính thế cho nên mà giải pháp lắp ráp tụ bù tiết kiệm chi phí điện cho những đơn vị chức năng có quy mô sản xuất trung bình lúc bấy giờ như sau :
Không thể dùng bù tĩnh mà cần chia ra thành nhiều cấp tụ bù để bù điện cho mạng lưới hệ thống. Để lắp tụ bù trong trường hợp này có 2 cách là :
- Tụ bù tự động sử dụng với bộ điều khiển tụ bù tự động.
- Tụ bù thủ công thực hiện việc đóng ngắt các cấp bằng tay.
Sử dụng tụ bù với việc đóng ngắt những cấp bằng tay thường không đúng mực và không bảo vệ được tính kịp thời bởi nó được triển khai bằng người quản lý và vận hành dựa vào kinh nghiệm tay nghề hoặc quan sát đồng hồ đeo tay đo để đưa ra quyết định hành động. Cách làm bằng tay thủ công gây mất sức khi quản lý và vận hành máy tủ điện tụ bù, do đó nên ít được ứng dụng trong trong thực tiễn .
Tụ bù tự động sử dụng bộ điều khiển tụ bù tự động
Tự động khi nào cũng mang lại hiệu suất cao tốt hơn thủ công bằng tay. Các doanh nghiệp hầu hết đều lựa chọn giải pháp này. Bộ tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa sẽ đo và thống kê giám sát lượng hiệu suất thiết yếu cần bù để triển khai đóng ngắt mạng lưới hệ thống kịp thời. Không những vậy, bộ tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa mưu trí này còn được cho phép đóng ngắt luôn phiên và có sự ưu tiên đóng ngắt với những tụ bù ít sử dụng đến, nhờ đó mà cân đối về thời hạn sử dụng của tụ bù và lê dài tuổi thọ sử dụng của thiết bị .
Bộ tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa này lúc bấy giờ có nhiều loại, được chia từ 4 cấp đến 14 cấp. Trong mạng lưới hệ thống điện với những cơ sở quy mô trung bình thường dùng loại 4 cấp đến 10 cấp. Đồng thời tủ tụ bù điện tự động hóa tiêu chuẩn sẽ gồm có cấu trúc như sau :
- Vỏ tủ chiều cao 1m – 1.2m
- Aptomat tổng bảo vệ
- Tụ bù, bộ điều khiển tụ bù tự động
- Contactor đóng ngắt tụ bù được kết nối với bộ điều khiển
- Aptomat nhánh bảo vệ từng cấp tụ bù
- Các thiết bị phụ: đồng hồ đo Volt, Ampe, đèn báo pha,…
Đối với cơ sở sản xuất quy mô lớn
Với những cơ sở sản xuất theo quy mô lớn thường sử dụng tổng hiệu suất thiết bị từ vài trăm đến vài nghìn kW. Không những vậy, họ còn thường có trạm biến áp riêng, những thiết bị thường sinh ra một lượng lớn sóng hài cần lắp thiết bị lọc để bảo vệ tụ bù .
Giải pháp trong việc lắp ráp tụ bù để tiết kiệm ngân sách và chi phí điện năng trong trường hợp này nên dùng mạng lưới hệ thống bù tự động hóa và được chia thành nhiều cấp tụ bù với hiệu suất lớn. Đặc biệt, nếu trong mạng lưới hệ thống điện có nhiều thiết bị sinh ra sóng hài lờn thì doanh nghiệp, cơ sở sản xuất còn cần lắp ráp thêm cuộn kháng làm trách nhiệm lọc sóng hài để bảo vệ tụ bù tránh khỏi rủi ro đáng tiếc cháy nổ .
6.2 Cách kiểm tra dung lượng tụ bù
Khi bạn muốn triển khai việc kiểm tra dung tích tụ bù thì cần thực thi như thế nào ? Đây là một câu hỏi được rất nhiều người vướng mắc .
Chỉ với 1 chiếc đồng hồ đeo tay vạn năng Fluke hoặc Kyoritsu. Thiết bị này sẽ được nối tắt 2 pha, và triển khai việc đo pha còn lại với 2 pha nối tắt. Sau đó giá trị đọc được chia đôi thì được dung tích 1 pha được đơn vị sản xuất ghi trên nhãn thông tin của mẫu sản phẩm. Sau đó liên tục lần lượt với những cặp cực còn lại thì được dung tích 3 pha .
Cách này sẽ cho hiệu quả đo đúng chuẩn nhưng cần mua đồng hồ đeo tay vạn năng chuyên sử dụng .
Các bạn triển khai kiểm tra tụ bù bằng ampe kế .
Các bạn cũng hoàn toàn có thể kiểm tra dung tích tụ bù theo cách gián tiếp đo dòng điện lúc tụ quản lý và vận hành. Cách làm này đơn thuần hơn, dễ triển khai và cho hiệu quả tương đối đúng mực. Tuy nhiên, cần có độ an toàn và đáng tin cậy cao thì mới sử dụng được cách này và nên đo trong lúc điện áp ở mức khoanh vùng phạm vi được cho phép. Để nhìn nhận về chất lượng tụ bù thì những bạn sẽ so sánh dòng điện lúc tụ quản lý và vận hành với dòng điện định mức được ghi trên mẫu sản phẩm. Đặc biệt trên trong thực tiễn thì tụ bù sử dụng càng lâu thì dòng điện sẽ giảm xuống dẫn .
5/5 – ( 1 bầu chọn )
