Tụ Bù Là Gì? Cấu Tạo, Phân Loại, Công Dụng Và Cách Lắp

Những thắc mắc tụ bù là gì hay cấu tạo của nó ra sao, trên thị trường có mấy loại tụ bù không chỉ của riêng bạn mà còn của rất nhiều người khi quan tâm đến thiết bị này. Tất cả sẽ được TKĐ tổng hợp và giải đáp lần lượt ngay trong bài viết này nhé.

1. Tụ bù là gì?
2. Cấu tạo của tụ bù
3. Công dụng của tụ bù
4. Các loại tụ bù
5. Tụ bù có tiết kiệm điện không?
6. Cách lắp tụ bù tiết kiệm điện
7. Công thức tính dung lượng tụ bù
8. Tụ bù được sử dụng như thế nào?
9. Cách kiểm tra dung lượng tụ bù
10. Cách lựa chọn tụ bù
11. Cách chọn dây dẫn cho tụ bù
12. Nguyên nhân nổ tụ bù tụ điện

Tụ bù là gì?

Tụ bù chính là 1 hệ có 2 vật dẫn đặt gần nhau. Chúng ngăn cách nhau bằng 1 lớp cách điện hay còn gọi là điện môi. Tụ có chức năng tích và phóng điện trong mạch điện.

Hiện nay, có nhiều cách gọi khác nhau như: Tụ bù cos phi, công suất, điện, công suất phản kháng…

Điện dung của tụ bù chính là đại lượng đặc trưng cho chính khả năng tích tụ điện của tụ bù ở 1 hiệu điện thế nhất định.

Thường thì chúng ta sẽ xác định qua công thức: Thương số giữa điện tích tụ bù và hiệu điện thế giữa 2 bản.

C = Q / U

Trong hệ thống điện hiện nay, nó dùng với mục đích chính là bù công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất cos phi, đảm bảo hoạt động của lưới điện, giảm số tiền phạt theo quy định. Khi lắp tụ bù thì giảm được 1 số tiền điện hàng tháng.

Thiết bị này rất quan trọng, được sử dụng nhiều trong các hệ thống điện sản xuất, công nghiệp. Nó là thành phần chính của tủ điện bù công suất phản kháng, giúp hệ thống bù hoạt động ổn định, thông minh, hiệu quả: Khởi động từ, bộ điều khiển tụ bù, đồng hồ đo, cuộn kháng lọc sóng hài…

Cấu tạo của tụ bù

Vỏ ngoài tụ bù công suất là 1 dạng kín bằng nhựa hoặc kim loại.

Đầu của thiết bị này có 2 bản cực được đưa lên trên. Hai bản này được làm bằng nhôm là chủ yếu. Nó nối kín vào bên trong, bên ngoài được được quấn bằng lớp giấy ngâm dầu để cách điện đặc biệt tốt.

Công dụng của tụ bù

Tăng công suất máy biến áp

Khi công suất phản kháng Q được bù một cách tối ưu thì công suất biểu kiến S lúc này sẽ xấp xỉ với công suất thực P. Vì thế mà công suất của máy biến áp tăng lên đúng với mong muốn của chính người dùng.

Tăng khả năng mang tải của đường dây

Công suất tiêu thụ, công suất phản kháng chính là 2 năng lượng luôn luôn tồn tại trên đường dây truyền tải điện. Do truyền tải điện đi xa, cách xa trạm cấp nên hao tổn sẽ xảy ra.

Để có thể khắc phục được vấn đề này thì chúng ta sẽ tác động đến công suất phản kháng trên đường dây thông qua lắp tụ bù công suất ở cuối đường dây điện.

Hệ số công suất khuyến cáo cần bù phải đạt mức: cosϕ = 0.95 như thế mới đảm bảo công suất tải sử dụng.

Giảm hiện tượng sụt áp trên hệ thống điện

Với 1 hệ thống có nhiều phụ tải hay những phụ tải ở xa với trạm nguồn thì sẽ phát sinh sự cố sụt áp ngay trên đường truyền. Sự cố này tương tự với việc truyền tải điện đi xa bị giảm áp.

Vì thế con người nghĩ ra là cần phải bù thêm phần công suất phản kháng sinh ra trên hệ thống thông qua việc lắp tủ điện tụ bù công suất phản kháng có dung lượng phù hợp, tương thích.

Muốn giảm phần công suất phản kháng xuống và tăng công suất thực lên thì cần tăng hệ số công suất. Phương pháp đơn giản nhất đó là lắp tụ bù công suất giúp giảm đi hiện tượng sụt áp hệ thống điện và trên đường dây truyền tải.

Giảm tổn hao do công suất phản kháng

Muốn giảm những tổn hao do công suất phản kháng gây ra bắt buộc chúng ta phải can thiệp.

Một số nguyên nhân gây nên hiện tượng này như: Phụ tải mang tính cảm nhiều, hệ số công suất thấp và phải nhận phần công suất phản kháng từ nguồn.

Người ta sẽ lắp các tụ bù công suất mục đích làm giảm đi phần công suất phản kháng. Bên cạnh đó, nó làm ổn định chất lượng nguồn điện.

Tránh chi phí mua công suất vô công

Đối với các doanh nghiệp việc sử dụng điện sao cho hiệu quả luôn là vấn đề đau đầu. Việc hệ số công suất cosϕ < 0.9 nhỏ hơn mức quy định diễn ra thường xuyên.

Và theo quy định thì cần phải mua công suất phản kháng tính theo tỉ lệ % của tổng công suất tiêu thụ khi cosϕ < 0.9. Điều này thể hiện rõ trong hợp đồng mua bán điện của điện lực và các công ty, nhà máy.

Để tránh được những tình huống này thì chúng ta có 2 cách:

+ Đầu tiên là lắp đặt thêm các tủ bù công suất tại tủ động lực, tủ phân phối để nâng hệ số công suất lên.

+ Cải thiện lại hệ thống máy móc, giảm công suất động cơ theo tải làm việc, không vận hành động cơ không tải.

Theo như chúng tôi quan sát thì phương án đầu tiên được lựa chọn nhiều vì không quá tốn kém, đầu tư tủ bù công suất cũng dễ dàng. Ngoài ra, nó còn giúp cải thiện chất lượng điện, tránh bị điện lực phạt, ổn định điện áp, hạn chế tổn thất trên đường dây.

Tăng hệ số công suất cosφ

Chi trả số tiền lớn điện năng tiêu thụ sẽ khiến nhiều người cần xem xét lại chi phí công suất phản kháng Q, hệ thống công suất thấp… trong khi hệ thống vẫn làm việc bình thường.

Phương án đơn giản được đưa ra đó là lắp đặt tụ bù công suất để tăng hệ số công suất trên mức 0.9.

Hệ số công suất cao còn giúp con người tối ưu được những thành phần cung cấp điện, tiết kiệm chi phí đầu tư thiết bị và dây dẫn…

Các loại tụ bù

Hiện nay, người ta sẽ chia các loại tụ bù cos phi thành 2 nhóm khác nhau dựa trên yếu tố: điện áp và cấu tạo.

Theo điện áp

Nếu theo điện áp thì ta có loại tụ bù điện 3 pha và điện 1 pha.

+ Tụ bù điện 1 pha: loại có điện áp chỉ khoảng 230V đến 250V và chuyên dùng cho những hộ gia đình, những công trình tiêu thụ lượng điện năng nhỏ.

+ Tụ bù điện 3 pha: thì có thể dùng cho nhiều loại điện áp hơn nhưng tiêu biểu vẫn là 440V, 415V.

Tụ bù dùng cho 2 điện áp này thường được lắp trong những hệ thống điện ổn định, mức điện áp chuẩn. Chúng ta có thể bắt gặp nó trong các hệ thống điện lưới công trình xây dựng, trung tâm thương mại, chung cư, bệnh viện, khu công nghiệp, nhà xưởng…

Theo cấu tạo

Dựa đặc điểm cấu tạo mà người ta chia thành tụ bù dầu, khô:

+ Tụ bù dầu: Loại có hình dáng chữ nhật. Độ bền tốt, sử dụng được cho nhiều hệ thống điện. Nó chuyên dùng cho các hệ thống điện công suất lớn, cần phải bù 1 công suất lớn.

+ Tụ bù khô: Loại này có hình dáng tròn dài. Thiết kế nhỏ gọn, dễ lắp. Và thiết bị này thường dùng cho những hệ thống nhỏ, công suất hoạt động bé, chất lượng điện lưới tốt. Giá thành rẻ, phù hợp với nhu cầu mua của nhiều khách hàng.

Tụ bù có tiết kiệm điện không?

Khi hệ thống điện sản xuất, sinh hoạt dùng nhiều thiết bị cảm kháng, động cơ, biến cáp thì bên cạnh việc tiêu thụ công suất hữu công P mà còn tiêu thụ công suất vô công. Cuối cùng thì nó gây hao tổn cho hệ thống điện.

φ là góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp.

Những thành phần công suất phản kháng sẽ làm cho tổng công suất truyền tải trên đường dây tăng lên gây tổn hao, sụt áp, quá tải…

Khi Cosφ càng nhỏ thì công suất phản kháng càng lớn. Điện lực nước ta quy định cosφ phải đạt thấp nhất 0.9. Nếu để ở dưới mức 0.9 thì chắc chắn sẽ vi phạm và phạt tiền để mua công suất phản kháng theo: Thông tư Quy định về mua, bán công suất phản kháng.

Việc lắp đặt tụ bù cos phi là phương pháp giảm công suất phản kháng, nó đảm bảo cosφ luôn cao hơn 0.9 sẽ không bị phạt tiền. Tất nhiên, khi lắp tụ bù thì có thể tiết kiệm được tiền điện hàng tháng do không phải lo bị phạt lỗi cos. Ngoài ra, nó còn giảm được những hao tổn trên đường dây. Giảm thiểu chi phí cần đầu tư cho hệ thống như: Máy biến áp, dây điện, thiết bị đóng cắt bảo vệ…

Cách lắp tụ bù tiết kiệm điện

Đối với từng hệ thống thì sẽ có phương pháp, cách lắp tụ bù tiết kiệm điện năng tương ứng.

Với cơ sở sản xuất nhỏ

Đặc điểm: Tổng công suất tiêu thụ thấp, thường chỉ khoảng vài chục kW, công suất phản kháng thấp, các thiết bị sinh ra sóng hài nhỏ → không cần lọc sóng hài.

Phương pháp bù tĩnh hay gọi bù nền được sử dụng để có thể bù công suất phản kháng với chi phí thấp nhất.

Tủ tụ điện bù thường đơn giản với: 01 tụ bù công suất nhỏ 2.5, 5, 10 kVAr, vỏ tủ kích thước 500 x 350 x 200mm, 01 aptomat bảo vệ tụ bù để đóng ngắt tụ bù bằng tay.

Với cơ sở sản xuất trung bình

Với đặc điểm tiêu thụ khoảng vài trăm kW, thiết bị sinh sóng hài nhỏ nên không cần lọc sóng hài. Công suất phản kháng chỉ nằm trong khoảng chục tới vài trăm kVAr.

Đối với hệ thống này thì không dùng phương pháp tĩnh mà phải chia ra nhiều cấp tụ bù khác nhau. Người dùng có thể chọn lựa, bù thủ công là đóng ngắt cấp tụ bù bằng tay hoặc bù tụ động là sử dụng bộ điều khiển. Cách đóng ngắt bằng tay thường tốn nhiều thời gian, không chính xác lại không nhanh, kịp thời, khá mất công vận hành. Tuy nhiên, vẫn có 1 số nhà máy, xưởng chọn cách này để giảm bớt chi phí nhưng hiệu quả thực tế lại không cao như mong muốn.

Phương pháp bù tự động được dùng nhiều hơn vì bộ điều khiển sẽ tự tính toán đóng ngắt sao cho phù hợp với tụ bù, chế độ đóng ngắt luân phiên các cấp tụ bù ưu tiên, tụ bù công suất phản kháng ít sử dụng giúp cân bằng thời gian vận hành và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Bộ điều khiển đa dạng từ loại 4 cấp đến loại 14 cấp. Một hệ thống tủ bù tự động tiêu chuẩn sẽ gồm: Bộ điều khiển tụ bù tự động, vỏ tủ chiều cao 1m – 1.2m, aptomat tổng bảo vệ, tụ bù, aptomat nhánh bảo vệ từng cấp tụ bù, contactor đóng ngắt tụ bù được kết nối với bộ điều khiển, đồng hồ đo Volt, đèn báo pha, ampe…

Với cơ sở sản xuất lớn

Những cơ sở sản xuất lớn thì thường sẽ có trạm biến áp riêng. Tổng công suất của thiết bị rất lớn từ vài trăm kW cho đến hàng nghìn kW. Có những thiết bị sinh sóng hài và cần có biện pháp lọc sóng hài nhằm bảo vệ tụ bù.

Để lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện thì chúng ta nên dùng hệ thống bù tự động, được chia thành nhiều cấp gồm những tụ bù công suất lớn. Đối với hệ thống lớn có nhiều thiết bị sinh sóng hài lớn thì nên lắp cuộn kháng để lọc sóng hài, tránh cháy nổ tụ bù, bảo vệ tụ bù.

Công thức tính dung lượng tụ bù

Muốn chọn tụ bù thì ta cần: xác định hệ số công suất Cosφ và công suất P

P là công suất của tải.

Hệ số công suất của tải là Cosφ1 → φ1 → tgφ1 và trước khi bù, cosφ1 nhỏ còn tgφ1 thì lớn.

Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → φ2 → tgφ2 và sau khi bù, cosφ2 lớn còn tgφ2 lại nhỏ.

Ta có công suất phản kháng cần bù là Qb = P * (tgφ1 – tgφ2).

Áp dụng công thức trên ta có thể tính được tất cả các công suất phản kháng cần bù.

Tụ bù được sử dụng như thế nào?

Tụ bù có thể dùng đấu nối trực tiếp vào hệ thống điện. Nó song song với tải để bù công suất phản kháng. Cách bù này gọi là bù nên hay bù tĩnh. Cách này ít được sử dụng hơn vì nó chỉ dùng cho hệ thống nhỏ vài chục kW.

Những hệ thống trung bình hoặc lớn thì sử dụng tủ bù tự động với nhiều cấp. Tủ bù tự động sẽ được điều khiển bằng bộ điều khiển tụ bù với 1 contactor để đóng cắt cấp tụ nhanh.

Một hệ thống cần bù 100kVAr thì dùng 5 cấp tụ 20kVA. Hệ thống bù 600kVAr thì dùng 12 cấp tụ loại 50kVA. Lưu ý cấp tụ có dung lượng càng nhỏ thì bù càng tốt.

Cách kiểm tra dung lượng tụ bù

Để có thể kiểm tra được dung lượng tụ thì người ta sẽ sử dụng các loại đồng hồ vạn năng FLUKE hay KYORITSU để đo.

Người ta sẽ nối tắt 2 pha, đo pha còn lại với chính 2 pha nối tắt. Sau khi có giá trị đọc được thì chia đôi thì ta được dung lượng 1 pha ghi trên nhãn. Việc đo được tiếp tục với các cặp cực còn lại để biết được dung lượng 3 pha.

Ưu điểm của dùng đồng hồ vạn nặng đó là độ chính xác cao nhưng nó vẫn có nhược điểm đó là đòi hỏi phải có đồng hồ chuyên dụng.

Bên cạnh đó, người ta dùng ampe kế để kiểm tra tụ bù. Có thể đo tụ gián tiếp bằng cách thông qua đo dòng điện khi tụ đang làm việc. Cách này thì chính xác và dễ thực hiện đối với kỹ thuật. Khi đo điện áp trong phạm vi cho phép thì từ dòng điện vận hành, chúng ta đem so sánh với dòng điện định mức để biết chất lượng tụ như thế nào.

Đối với tụ dùng lâu đời thì dòng điện sẽ bị giảm xuống dần.

Cách lựa chọn tụ bù

Muốn chọn tụ bù sao cho hợp lý, chất lượng, hiệu quả tốt, tiết kiệm chi phí thì khách hàng có thể tham khảo thông tin về thiết bị, đặc thù làm việc của từng hệ thống.

Họ phải cân nhắc:

+ Tụ dầu hay tụ khô.

+ Điện áp tụ là 415V hay 440V.

+ Hãng sản xuất tụ bù uy tín, xuất xứ rõ ràng, giá cả phải chăng.

Cách chọn dây dẫn cho tụ bù

Có 3 nguyên tắc chọn dây dẫn cho tụ bù như sau:

+ Chọn dây lõi đồng để tăng khả năng truyền tải.

+ Chọn dây có tiết diện phù hợp. Người dùng phải nắm rõ những quy ước chọn dây, đọc thông số hãng sản xuất đưa để tính toán, cân nhắc chọn dây phù hợp.

+ Chọn dây dẫn chính hãng, nguồn gốc rõ ràng để đảm bảo chất lượng dây tốt nhất.

Nguyên nhân nổ tụ bù tụ điện

Thỉnh thoảng, 1 số hệ thống lại bị nổ tụ bù tụ điện.

Nguyên nhân

Nguyên nhân chính là do sóng hài quá lớn, tác động đến tụ bù. Sóng hài được sinh ra ngay trong quá trình cấp nguồn cho phụ tải, quá trình vận hành, các bộ chuyển đổi DC, bóng đèn, biến tần điều khiển động cơ. Những tác động của sóng hài khá nguy hiểm như: Quá nhiệt, quá tải… tác động trực tiếp lên hệ thống tụ bù công suất.

Cách khắc phục

Muốn khắc phục tình trạng sóng hài tác động xấu đến tụ bù công suất thì người ta sẽ bố trí lắp thêm các bộ lọc sóng hài trong hệ thống tụ bù công suất. Hiện có 3 dạng đó là: Dạng lọc tích cực và dạng lọc thụ động dựa trên nguyên lý làm việc của chúng.

Thủy Khí Điện mong rằng bài chia sẻ hôm nay sẽ giúp ích khách hàng rất nhiều trong việc vận hành hiệu quả các thiết bị điện và hệ thống điện để phục vụ sản xuất, sinh hoạt.

5/5 (1 bình chọn)