15/08/2022 
Tụ bù được sử dụng khá rộng rãi trong các hệ thống điện. Nó thường được sử dụng với một số chức năng quan trọng của mạch điện. Vậy tụ bù là gì? Cấu tạo cúng như công dụng của nó như thế nào? Trong bài viết hôm nay Bình Dương AEC sẽ cùng các bạn tìm câu trả lời về tụ bú. Xem ngay bài viết dưới đây để có câu trả lời chính xác về tụ bù nhé!
Tụ bù là gì?
Trong cuộc sống hàng ngày, tụ bù thường có rất nhiều tên gọi như: tụ bù công suất, tụ bù công suất phản kháng, tụ bù điện, tụ bù cos phi, …
Như vậy, Tụ bù là hệ mà có hai vật dẫn đặt ở gần nhau và được ngăn cách bằng lớp cách điện (lớp này được gọi là điện môi). Tụ bù điện sẽ thường dùng để tích và để phóng điện trong một mạch điện, nếu muốn tích điện cho tụ bù điện thì người ta sẽ nối hai bản cực của tụ bù điện với nguồn điện, bản được nối với cực dương sẽ tích điện dương, còn bản mà nối với cực âm sẽ tích điện âm
Đại lượng đặc trưng của khả năng tích điện của tụ bù điện ở hiệu điện thế nhất định thì được sẽ gọi là điện dung. Điện dung được xác định bởi thương số mà giữa điện tích của tụ bù và hiệu điện thế giữa của hai bản tụ bù điện.
Cấu tạo
Vỏ ngoài của tụ bù là 1 dạng kín làm bằng kim loại hoặc nhựa.
Phần đầu của thiết bị sẽ có 2 bản cực được đưa lên phía trên. Hai bản cực này được làm chủ yếu bằng nhôm. Nó sẽ nối kín vào phía trong, bên ngoài sẽ được quấn một lớp giấy ngâm dầu với mục đích cách điện tốt hơn.
Các công dụng chính của tụ bù
Tăng công suất cho máy biến áp
Khi mà công suất phản kháng Q được bù tối ưu thì công suất biểu kiến S sẽ xấp xỉ tương đương với công suất thực P. Vì vậy, công suất của thiết bị máy biến áp khi đó sẽ tăng lên đúng như mong muốn của người sử dụng.
Tính năng mang tải của đường dây tăng lên
Công suất phản kháng, Công suất tiêu thụ là 2 năng lượng chính sẽ luôn tồn tại trên đường dây của truyền tải điện. Nếu truyền tải điện đi quá xa so xa trạm cấp điện thì sẽ xảy ra tình trạng hao tổn .
Để khắc phục tối đa được vấn đề, Người dùng sẽ cần phải tác động đến công suất phản kháng trên đường dây bằng việc lắp tụ bù công suất thêm vào cuối đường dây điện.
Khi đó hệ số công suất khuyến cáo cần bù vào phải đạt được mức: cosϕ = 0.95 có như vậy thì mới bảo đảm công suất tải sử dụng.
Giảm được hiện tượng sụt áp trên các hệ thống điện
Với 1 hệ thống mà có nhiều phụ tải hoặc những phụ tải đó ở xa so với trạm nguồn. Khi đó sẽ phát sinh sự cố sụt áp ngay trên đường truyền ( không thể tránh được ). Sự cố đó giống với việc truyền tải điện đi xa dẫn tới bị giảm áp.
Vì vậy, chúng ta cần phải bù thêm một phần công suất phản kháng được sinh ra trên hệ thống khi tiến hành việc lắp tủ điện tụ bù công suất phản kháng có mức dung lượng tương thích và phù hợp.
Để giảm được phần công suất phản kháng xuống và cùng lúc tăng công suất thực lên thì chúng ta cần tăng hệ số công suất. Từ đó người ta đưa ra phương pháp đó là lắp tụ bù công suất sẽ làm giảm đi hiện tượng sụt áp hệ thống điện và trên các đường dây truyền tải.
Giảm mức tổn hao do công suất phản kháng
Muốn giảm được những tổn hao do công suất phản kháng gây ra thì bắt buộc chúng ta phải can thiệp vào.
Nguyên nhân chính gây ra hiện tượng trên như: Hệ số công suất thấp, Phụ tải mang tính cảm nhiều, cần nhận phần công suất phản kháng từ nguồn.
Mục đích mà người ta lắp các tụ bù công suất là để làm giảm tối đa phần công suất phản kháng. Ngoài ra, nó cũng sẽ giúp ổn định, đảm bảo về chất lượng nguồn điện.
Tiết kiệm được chi phí mua công suất vô công
Đối với các doanh nghiệp vấn đề đau đầu nhất là sử dụng điện sao cho hiệu quả. Tình trạng các hệ số công suất cosϕ < 0.9 nhỏ hơn mức quy định diễn ra rất thường xuyên.
Theo quy định thì các doanh nghiệp cần phải mua thêm công suất phản kháng, nó được tính theo tỉ lệ % của tổng công suất tiêu thụ khi mà cosϕ < 0.9. Điều này sẽ được thể hiện rõ trong hợp đồng mua bán điện giữa điện lực và các cơ sở kinh doanh.
Có 02 cách để xử lý tình huống trên
- Cách 1: chúng ta sẽ lắp thêm các tủ điện bù công suất ở ngay tủ động lực, tủ phân phối để nhằm nâng hệ số công suất lên.
- Cách 2: các doanh nghiệp có thể cải thiện lại tất cả hệ thống máy móc, giảm công suất động cơ theo tải làm việc và không vận hành các động cơ không tải.
Nhìn chung, phương pháp đầu tiên được sẽ được lựa chọn nhiều bởi vì nó không quá tốn kém và việc đầu tư tủ điện bù công suất cũng khá dễ dàng. Bên cạnh đó, nó cũng giúp cải thiện được chất lượng nguồn điện, tránh việc doanh nghiệp bị điện lực phạt, bảo đảm được sự ổn định điện áp, hạn chế được tổn thất trên đường dây.
Tăng mức hệ số công suất cosφ
Để chi trả số tiền lớn điện năng để tiêu thụ sẽ khiến nhiều cá nhân hoặc doanh nghiệp cần phải xem xét lại giá tiền khi chi tiêu cho công suất phản kháng Q, hệ thống công suất thấp… trong khi đó, các hệ thống vẫn sẽ làm việc bình thường.
Phương án tối ưu nhất được đưa ra là lắp đặt thêm tụ bù công suất để tăng mức hệ số công suất lên trên 0.9.
Khi hệ số công suất cao sẽ giúp chúng ta tối ưu tốt nhất những thành phần cung cấp điện cũng như tiết kiệm được chi phí đầu tư thiết bị và dây dẫn…
Các loại tụ bù hiện nay
Người ta dựa trên 02 tiêu chí dưới đây để phân loại tụ bù
Dựa vào tụ bù điện áp
Trong đó, tụ bù điện được chia ra làm 2 loại: tụ bù điện 3 pha và tụ bù điện 1 pha.
- Đối với tụ bù điện 1 pha: đây là loại có điện áp mức 230V-250V thường được dùng trong các gia đình hoặc những nơi mà có mức tiêu thụ điện năng ít.
- Với tụ bù điện 3 pha: được sử dụng cho rất nhiều loại điện áp khác nhau, nhưng dùng phổ biến nhất là loại điện áp mức 415V và 440V. Khi sử dụng cho 2 loại điện áp này, nó thường được lắp đặt trong hệ thống điện áp ở mức ổn định hoặc điện áp chuẩn. Tụ bù điện 3 pha còn được sử dụng nhiều trong các hệ thống điện lưới của những công trình xây dựng lớn như bệnh viện, cao ốc, chung cư hoặc được sử dụng trong các nhà máy, doanh nghiệp, khu công nghiệp,…
Dựa vào cấu tạo tụ bù
Khi xét về cấu tạo của nó, chúng ta có thể chia thành 2 loại nhỏ sau: tụ bù khô và tụ bù dầu.
- Tụ bù khô: Nó có hình dạng tròn dài và tương đối nhỏ gọn, dễ dàng để lắp đặt. Đặc biệt, tụ bù điện khô có kích thương không quá lớn vì vậy, nó chiếm rất ít diện tích trong tủ điện. Thông thường nó sẽ được lắp đặt và đưa vào sử dụng cho hệ thống điện có mức công suất hoạt động nhỏ, chất lượng của điện lưới tương đối tốt. Với mức giá thành tương đối thấp tụ bù khô sẽ phù hợp với nhiều đối tượng khách hàng.
- Tụ bù điện dầu: Với hình dạng chữ nhật và độ bền cao hơn của tụ bù khô. Vì vậy, tụ bù điện dầu sẽ sử dụng được cho hầu hết các loại hệ thống điện và bao gồm cả các hệ thống điện có mức công suất lớn hoặc cần bù một lượng công suất có ích lớn.
Vậy tụ bù có tiết kiệm được điện không?
Khi sử dụng nhiều thiết bị cảm ứng, động cơ, máy biến thế cáp trong hệ thống điện phục vụ sản xuất và sinh hoạt thì không những công suất hiệu dụng P bị tiêu hao mà còn tiêu thụ cả công suất phi sản xuất. Cuối cùng, nó có thể làm hỏng hệ thống điện.
φ là độ lệch pha giữa dòng điện và điện áp.
Thành phần công suất phản kháng sẽ làm tăng tổng công suất truyền tải trên đường dây, gây tổn thất, sụt áp, quá tải …
Cosφ càng nhỏ thì công suất phản kháng càng lớn. điện của nước tôi yêu cầu cosφ ít nhất là 0,9. Nếu thấp hơn 0,9 theo quy định tại “Thông tư bán công suất phản kháng” thì việc mua công suất phản kháng chắc chắn sẽ bị vi phạm và bị phạt.
Lắp tụ cosφ là một cách để giảm công suất phản kháng, nó đảm bảo cosφ luôn cao hơn 0,9 mà không bị phạt. Tất nhiên khi lắp tụ thì bạn tiết kiệm được tiền điện hàng tháng vì không phải lo lỗi cos. Đặc biệt, nó cũng giảm được hao tổn trên đường dây. Giảm thiểu các chi phí cần đầu tư cho một hệ thống như: Dây điện, Máy biến áp,thiết bị đóng cắt bảo vệ…
Cách lắp tụ bù tiết kiệm điện
Đối với từng hệ thống khác nhau sẽ có phương pháp và cách lắp tụ bù để tiết kiệm điện năng tương ứng.
Các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ
Đặc điểm: Tổng công suất điện tiêu thụ thấp, thường khoảng vài chục kW, công suất của phản kháng thấp và các thiết bị sinh ra sóng hài nhỏ. Vì vậy, không cần lọc sóng hài.
Phương pháp: Chúng ta có thể áp dụng cách bù tĩnh hay còn gọi bù nền được sử dụng để bù công suất phản kháng với mức chi phí thấp nhất.
Tủ tụ điện bù bao gồm: 01 tụ bù công suất nhỏ mức 2.5, 5, 10 kVAr, vỏ của tủ có kích thước 500 x 350 x 200mm, 01 aptomat để bảo vệ tụ bù khi đóng ngắt tụ bù bằng tay không.
Các cơ sở sản xuất mức trung bình
Với mức tiêu thụ khoảng vài trăm kW, thiết bị sinh sóng hài thường nhỏ nên gần như sẽ không cần lọc sóng hài. Công suất phản kháng thường trong khoảng chục tới vài trăm kVAr.
Đối với các hệ thống này thì không thể dùng phương pháp tĩnh mà chúng ta cần phải chia ra nhiều cấp tụ bù khác nhau. Từ đó, người sử dụng có thể chọn lựa và bù thủ công bằng cách đóng ngắt cấp tụ bù bằng tay hoặc bù tụ động là sử dụng bộ điều khiển của nó để đóng ngắt.
Thông thường, phương pháp đóng ngắt bằng tay thường tốn khá nhiều thời gian, độ chính xác thấp, lại không nhanh, kịp thời, khá mất công cho người vận hành. Tuy nhiên, vẫn có 1 số nhà máy, xưởng hoặc khu công nghiệp chọn cách này để giảm bớt chi phí cùng với đó thì hiệu quả thực tế sẽ không cao như mong muốn.
Trong khi đó, bù tự động được người ta sử dụng nhiều hơn vì bộ điều khiển khi vận hành sẽ tự tính toán đóng ngắt để phù hợp với tình trạng của tụ bù. Chế độ đóng ngắt được ưu tiên và luân phiên nhau, cùng với đó tụ bù công suất phản kháng sẽ ít cần phải sử dụng, điều đó sẽ giúp cân bằng thời gian vận hành và kéo dài thêm tuổi thọ của các thiết bị.
Đặc biệt, bộ điều khiển khá đa dạng từ những loại 4 cấp đến loại 14 cấp. Một hệ thống tủ bù tự động được xem là tiêu chuẩn sẽ bao gồm: vỏ tủ chiều cao 1m – 1.2m, Bộ điều khiển tụ bù tự động, aptomat nhánh bảo vệ từng cấp tụ bù, aptomat tổng bảo vệ, tụ bù, một contactor đóng ngắt tụ bù được kết nối với bộ điều khiển, đèn báo pha, đồng hồ đo Volt, ampe…
Với các cơ sở sản xuất lớn
Những cơ sở sản xuất với mức độ lớn thì thường sẽ có một trạm biến áp riêng. Người ta tính rằng tổng công suất của thiết sẽ lên tới vài trăm kW cho đến hàng nghìn kW. Có một vài thiết bị khi hoạt động sẽ sinh sóng hài vì vậy cần có biện pháp lọc sóng hài để bảo vệ tụ bù.
Để tụ bù tiết kiệm điện khi sử dụng chúng ta nên dùng hệ thống bù tự động, được chia thành nhiều cấp bao gồm các tụ bù công suất lớn. Lưu ý: với hệ thống lớn có nhiều thiết bị sinh sóng hài lớn thì tốt nhất nên lắp thêm cuộn kháng để lọc các sóng hài, điều đó sẽ giúp tránh cháy nổ tụ bù và bảo vệ được tụ bù.
Công thức để tính dung lượng tụ bù chính xác nhất
Muốn tính được tính dung lượng tụ bù thì ta cần: xác định đúng hệ số công suất Cosφ và công suất của P
Trong đó: P là công suất của tải.
Hệ số công suất của tải trước khi được bù sẽ là Cosφ1 → φ1 → tgφ1, cosφ1 nhỏ còn tgφ1 thì lớn.
Hệ số công suất sau của tải sau khi bù là Cosφ2 → φ2 → tgφ2, cosφ2 sẽ lớn còn tgφ2 lại nhỏ.
Khi đó, chúng ta sẽ có công suất phản kháng cần phải bù là Qb = P * (tgφ1 – tgφ2).
Tất cả các công suất phản kháng cần bù sẽ được dễ dàng tính ra nếu áp dụng công thức trên.
Hướng dẫn sử dụng tụ bù
Tụ bù có thể nối trực tiếp đầu vào hệ thống của điện. Nó sẽ song song với tải để bù công suất phản kháng sinh ra. Phương pháp bù này được gọi là bù nên hay cách khác gọi là bù tĩnh. Tuy nhiên, cách này ít được người ta sử dụng hơn vì nó chỉ dùng cho các hệ thống nhỏ ở mức vài chục kW.
Đối với hệ thống mức trung bình đến lớn thì thường sẽ sử dụng tủ bù tự động với nhiều cấp độ khác nhau sao cho phù hợp. Khi đó, nó sẽ được điều khiển bởi bộ điều khiển tụ bù cùng với 1 contactor để đóng cắt cấp tụ nhanh.
Giả sử, một hệ thống khi cần bù 100kVAr thì phải dùng 5 cấp tụ 20kVA. Tương tự, hệ thống bù 600kVAr thì sẽ dùng 12 cấp tụ loại 50kVA. Lưu ý các cấp tụ có mức dung lượng càng nhỏ thì bù sẽ càng tốt.
Cách kiểm tra dung lượng tụ bù
Thông thường, khi muốn kiểm tra dung lượng của tụ người ta sẽ sử dụng các loại đồng hồ vạn năng như: FLUKE hay KYORITSU
Cách làm:
Đầu tiên người ta nối tắt 2 pha và đo pha còn lại với chính 2 pha đã nối tắt. Sau khi xuất hiện giá trị thì lấy nó chia đôi ta sẽ ra được dung lượng 1 pha ghi trên nhãn. Tương tự với các cặp cực còn lại để tính ra được dung lượng 3 pha.
Ưu điểm của phương pháp dùng đồng hồ vạn nặng đó là bởi nó mang độ chính xác cao. Tuy nhiên, nó vẫn có nhược điểm là khi thao tác đo cần phải có đồng hồ chuyên dụng.
Ngoài ra, người ta có thể dùng ampe kế để kiểm tra tụ bù. Phương pháp này sẽ được đo gián tiếp bằng cách thông qua đo dòng điện khi tụ đang trạng thái hoạt động. Cách này được đánh giá là chính xác và dễ thực hiện.
Khi chúng ta đo điện áp trong phạm vi cho phép thì từ dòng điện vận hành, ta sẽ đem so sánh nó với dòng điện định mức với mục đích biết chính xác được chất lượng tụ như thế nào.
Lưu ý: Đối với các tụ dùng lâu đời thì dòng điện bị giảm xuống dần.
Cách lựa chọn tụ bù
Để chọn tụ bù sao cho hợp lý, chất lượng, hiệu quả tốt và tiết kiệm chi phí thì không thể bỏ qua thông tin về thiết bị, đặc thù làm việc của từng hệ thống sau đây .
03 điều cần phải cân nhắc:
- Đó là tụ khô hay tụ dầu.
- Điện áp tụ ở mức 415V hay 440V.
- Địa chỉ, nhãn hàng sản xuất tụ bù uy tín, giá cả phải chăng.
Cách chọn dây dẫn cho tụ bù
Có 3 nguyên tắc cần lưu ý khi chọn dây dẫn cho tụ bù:
- Chọn loại dây lõi đồng sẽ giúp tăng khả năng truyền tải.
- Chọn loại dây có mức tiết diện phù hợp. Đặc biệt, người dùng cần nắm rõ các quy ước về chọn dây, đọc cẩn thận các thông số hãng sản xuất đưa để tính toán và cân nhắc để chọn dây phù hợp.
- Chọn loại dây dẫn là sản phẩm chính hãng, nguồn gốc, địa chỉ rõ ràng để đảm bảo chất lượng dây.
Nguyên nhân nổ tụ bù tụ điện
Trong quá trình vận hành tụ bù tụ điện, thi thoảng xảy ra trường hợp nổ. Vậy nguyên nhân và cách khắc phục tình trạng này như thế nào?
Nguyên nhân chính gây nổ
Người ta tìm ra được nguyên nhân gây nổ là do sóng hài ở mức quá lớn, sau đó tác động lên tụ bù. Trong quá trình cấp nguồn cho phụ tải, bóng đèn, quá trình vận hành, các bộ chuyển đổi DC, biến tần điều khiển động cơ sinh ra sóng hài. Từ đó, Sóng hài tác động lên hệ thống tụ bù công suất gây ra các vấn đề khá nguy hiểm như: quá tải, quá nhiệt,… .
Cách khắc phục
Sau khi nghiên cứu người ta đã tìm ra cách để khắc phục tình trạng sóng hài tác động xấu đến tụ bù công suất bằng cách sẽ bố trí lắp thêm các bộ lọc sóng hài trong hệ thống tụ bù công suất. Hiện tại, có 02 dạng được dùng khá phổ biến:
Dạng lọc thụ động và dạng lọc tích cực dựa trên các nguyên lý làm việc của chúng.
Bình Dương AEC mong rằng bài viết về tụ bù hôm nay sẽ giúp ích cho quý khách hàng trong việc tìm hiểu và vận hành hiệu quả các thiết bị điện cũng như các hệ thống điện để phục vụ trong quá trình sản xuất, sinh hoạt hàng ngày.
Bình Dương AEC chúng tôi chuyên tư vấn các giải pháp miễn phí về tự động hóa, vui lòng liên hệ HOTLINE 0931.101.388
Địa chỉ văn phòng: 87-89 Khuất Duy Tiến, Thanh Xuân, Hà Nội
Địa chỉ xưởng sản xuất: Lô 25-D14, LK Geleximco, Hà Đông, Hà Nội
Fanpage: https://www.facebook.com/BinhDuongAECb
Email: info@binhduongaec.com.vn
