Tủ điện Tụ Bù – Nguyên Lý, ứng Dụng Và ưu điểm - ThuyKhiDien

Tủ điện tụ bù không phải là một thiết bị mới tuy nhiên với những khách hàng lần đầu tiếp cận thì nó còn xa lạ. Vì thế mà Thủy Khí Điện quyết định chia sẻ những thông tin cần thiết về tụ bù, phân loại, nguyên lý và cấu tạo của nó để người dùng có cái nhìn tổng quan hơn trước khi lựa chọn và lắp đặt.

1. Khái niệm tụ bù
2. Cấu tạo tụ bù
3. Phân loại tụ bù
4. Nguyên lý hoạt động của tủ điện tụ bù
5. Ưu điểm tủ điện tụ bù
6. Ứng dụng tủ tụ bù
7. Cách lắp tủ tụ bù tiết kiệm điện năng
8. Công thức tính tụ bù chính xác
9. Cách kiểm tra dung lượng tụ bù

Khái niệm tụ bù

Tụ bù là gì? Nó chính là một nhóm vật dẫn được đặt cạnh nhau. Chúng tách biệt nhau bằng các lớp điện môi cách điện. Chức năng của thiết bị này là tích tụ và phóng đi nguồn điện trong mạch điện. Nhiều nơi, tụ bù còn được gọi: Tụ bù công suất, tụ bù điện, tụ bù cos phi, tụ bù công suất phản kháng.

Tụ bù chất lượng có khả năng tích điện hiệu quả tại một hiệu điện thế nhất định. Chúng ta gọi là điện dung. Trong hệ thống các thiết bị điện, tụ bù được lắp ứng dụng để bù công suất phản kháng, tăng hệ số cos phi. Mục đích cuối cùng là đảm bảo hiệu quả của lưới điện, tránh được nguy cơ bị phạt tiền công suất hư kháng. Đó là lý do mà ThuyKhiDien thường khuyên khách hàng nên lắp thêm tụ bù để tiết kiệm được chi phí tối đa, giảm điện năng tiêu thụ.

Xem thêm: Tủ điện công nghiệp là gì? Phân loại, chức năng và cách lắp

Cấu tạo tụ bù

Một tụ bù sẽ bao gồm nhiều bộ phận cấu thành: 2 bản cực, 2 lớp cách điện, vỏ nhựa, vỏ alumium, 2 lớp kim loại. Đối với loại tụ giấy thì nó phải là lớp giấy tẩm dầu đặc biệt. Các lá nhôm dài xen kẽ và cách điện với nhau bằng lớp giấy. Chúng sẽ được cố định tại một bình hàn kín. Hai đầu cực của tụ sẽ được đưa ra bên ngoài.

Phân loại tụ bù

Người ta phân chia tủ điện tụ bù thành 2 loại dựa trên yếu tố cấu tạo: Tụ bù dầu, tụ bù khô.

Tụ bù dầu

Nó có dạng hình chữ nhật, thích hợp dùng cho các hệ thống muốn bù công suất cao hoặc có chất lượng điện kém. Nếu so sánh bộ bền thì nó bền bỉ hơn tụ điện bù khô.

Tụ bù khô

Thiết kế với hình tròn thon dài. Ưu điểm của nó đó là: Gọn, nhẹ, tiết kiệm được diện tích lắp, thuận tiện cho việc di chuyển, giá cả phải chăng.

Ngoài ra, người ta có thể phân chia theo theo điện áp: Tụ bù hạ thế 1 pha và tụ bù hạ thế 3 pha.

Tụ bù 1 pha

Có các loại điện áp 230V, 250V.

Tụ bù hạ thế 3 pha

Có các loại 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720, 1100V. Theo chúng tôi thì loại được sử dụng nhiều nhất là 415V và 440V. Tủ điện tụ bù 440v thường sử dụng hệ thống điện áp cao, loại 415v thì dùng cho những hệ thống yêu cầu điện áp luôn duy trì ở mức 380v.

Xem ngay: Tủ ATS là gì? Chức năng và cấu tạo

Nguyên lý hoạt động của tủ điện tụ bù

Tủ điện tụ bù là thiết bị thường gồm nhiều bước tụ. Mỗi một bước tụ sẽ được tắt bật độc lập thông qua Contactor. Nhờ một bộ điều khiển kiểm soát được hệ số công suất của mạng điện nên việc đóng mở các Contactor thực hiện tuần tự. Qua đó, hệ số công suất của cả một mạng điện đang sử dụng cũng thay đổi.

Chúng ta nghe nhiều đến công suất phản kháng (công suất hư kháng), thực chất đó chính là công suất không sinh ra công có lợi trong quá trình biến đổi điện năng thành năng lượng khác hay trong quá trình biến từ năng lượng điện sang năng lượng điện. Đơn vị của công suất phản kháng là VAR hay KVAR.

Để hoạt động tốt thì người ta phải đảm bảo cho công suất hư kháng, công suất tác dụng đáp ứng yêu cầu vận hành của thiết bị. Tổng của hai công suất này gọi chung là công suất biểu kiến, được tính bằng đơn vị KVA hoặc VA. Ba loại công suất này sẽ gắn kết và liên quan mật thiết với nhau.

S2 = P2 + Q2

P = S. cosϕ và Q = S. sinϕ

Trong đó: S là công suất biểu kiến, Q là công suất phản kháng, P là công suất tác dụng. Nếu hệ số cos ϕ càng cao thì tải sẽ sinh ra càng nhiều công. Khi dùng tụ bù, nguồn lúc này chỉ cần cung cấp 1 phần công suất phản kháng thôi, phần còn lại được tụ bù này thêm vào. Kết quả là công suất tác dụng sẽ được tăng lên.

Dòng điện làm dây bị nóng lên nên sẽ xuất hiện sụt áp trên đường dây của tải. Dòng điện tỉ lệ với công suất biểu kiến nên cần phải có 1 tụ bù để bù vào công suất hư kháng. Nhờ vậy mà tăng hệ số công suất, hệ thống mát hơn và truyền tải điện năng tốt hơn.

Ưu điểm tủ điện tụ bù

Tủ tụ bù có điểm đặc biệt nhất chính là không làm tăng hệ số cos phi để giảm tiền phạt công suất vô công gây ra. Nó cho phép người dùng có thể sử dụng máy biến áp, cáp hay các thiết bị đóng cắt nhỏ hơn. Ngoài ra, nó là nhẹ tải cho máy biến áp. Từ đó, những tổn thất điện năng hay hiện tượng sụt áp trong mạng điện được cải thiện.

Hệ số cos phi (hay còn gọi là hệ số công suất) cao còn giúp hệ thống tối ưu hóa các phần tử tham gia cung cấp điện năng. Lúc này, những thiết bị điện không phần phải xác định, định mức dư thừa. Tuy nhiên cần chú ý, đặt tụ cạnh những phần tử của thiết bị tiêu thụ công suất hư kháng để đạt được kết quả tốt nhất và an toàn.

Tham khảo thêm: Tủ điện tổng MSB là gì? Cấu tạo và ưu điểm của tủ MSB

Ứng dụng tủ tụ bù

Thiết bị này rất cần thiết để lắp tại các hệ thống điện năng chuyên dùng cho các ứng dụng có tải phục mà tính cảm kháng cao. Nó có thể được lắp tại các trạm biến áp, các phòng kỹ thuật điện của nhà máy, xưởng sản xuất, xí nghiệp, công trình xây dựng, khu chung cư, tòa cao cốc, khu văn phòng hay các bệnh viện…

Cách lắp tủ tụ bù tiết kiệm điện năng

Cho cơ sở sản xuất nhỏ

Với những cơ sở nhỏ lẻ thì đặc điểm: Công suất tiêu thụ điện năng không nhiều, công suất phản kháng thấp. Những thiết bị sử dụng tạo ra các sóng hài bé nên không cần thiết phải trang bị thêm các thiết bị lọc sóng hài. Tùy vào nhu cầu cũng như điều kiện kinh tế mà khách hàng có thể cân nhắc việc lắp thêm các tụ điện, tụ bù để sử dụng.

Nếu khách hàng muốn tiết kiệm điện năng thì tham khảo phương pháp lắp sau: Sử dụng biện pháp bù tĩnh thông qua việc lắp 1 tủ điện tụ bù. Tủ này có cấu tạo gọn nhẹ và cực kỳ đơn giản với: Vỏ tủ (500x350x200mm), 1 tụ bù công suất bé 2.5, 5, 10 kVAr, 1 Aptomat để tắt bật. Mục đích của việc này bù công suất phản kháng để có thể tiết kiệm được chi phí của điện năng tiêu thụ.

Cho cơ sở sản xuất vừa

Những cơ sở sản xuất vừa thì hệ thống có đặc điểm là: Các thiết bị tạo ra sóng hài bé, không cần thiết lọc sóng hài, công suất tiêu thụ điện năng thì ở mức trung bình, công suất hư kháng vừa phải.

Muốn tiết kiệm điện năng thì có thể dùng phương pháp lắp đặt sau: Cần lắp tủ điện tụ bù nhiều cấp để có thể không bị phạt tiền công suất phản kháng.

Có hai lựa chọn đó là: Tụ bù thủ công và tụ bù tự động. Có 1 lưu ý đó là những tụ bù mà việc đóng ngắt được thao tác bằng tay thì nó sẽ không đảm bảo độ chính xác cũng như độ nhanh, nhạy bén. Những trường hợp yêu cầu đóng ngắt nhanh thì nó lại càng tốn kém công sức, thời gian và nhân công.

Trong khi đó những tụ bù tự động thì có thể hoàn toàn khắc phục. điều này nên nó ứng dụng rộng rãi hơn rất nhiều. Thiết bị này được khách hàng đánh giá cao về độ nhanh, chính xác, hợp lý. Bộ điều khiển này có thể tự động đóng ngắt các cấp tụ bù một cách luân phiên. Từ đó, nó tăng độ bền của thiết bị lên. Thông thường, một bộ điều khiển tự động có các loại từ 4 cấp – 14 cấp để tùy chọn. Cấu tạo cơ bản của một tủ tụ bù tự động chuẩn bao gồm: Vỏ tủ cao 1m – 1.2m, bộ điều khiển tự động, tụ bù, Aptomat từng cấp tụ bù, Aptomat tổng, Contactor đóng ngắt được nối với bộ điều khiển. Ngoài ra, nó còn cần thêm một số thiết bị hỗ trợ khác: đồng hồ đo Volt, đèn báo pha, Ampe… tủ tụ bù tiết kiệm điện.

Cho cơ sở sản xuất lớn

Những cơ sở, xưởng sản xuất hay nhà máy lớn thì chắc chắn công suất điện năng tiêu thụ phải cực kỳ lớn. Vì thế nên hệ thống cần trang bị thêm các trạm biến áp để lắp đặt riêng nhằm tăng sự bảo đảm, ổn định. Có thêm thiết bị này cùng với bộ phận lọc sóng hài thì tủ điện tụ bù được bảo vệ tốt hơn

Phương pháp tiết kiệm điện được đưa ra là: Phải chú ý để lắp đặt tụ bù tự động với nhiều tụ công suất lớn. Song song với đó, chúng ta cần lắp thêm bộ phận lọc sóng hài. Việc làm này không dư thừa mà nó còn giúp tránh tình trạng nổ tụ bù gây nguy hiểm.

Công thức tính tụ bù chính xác

2 yếu tố giúp bạn có thể lựa chọn được 1 tủ tụ bù chất lượng đó là hệ số công suất Cosφ (cos phi) của tải và công suất P.

• Đầu tiên là công suất P của tải:

Hệ số công suất của tải: Cosφ1 → φ1 → tgφ1 (trước khi bù, cosφ1 nhỏ còn tgφ1 lớn).

Hệ số công suất của tải sau khi bù: Cosφ2 → φ2 → tgφ2 (sau khi bù, cosφ2 lớn còn tgφ2 nhỏ).

• Tiếp theo là công suất phản kháng cần bù cho tải: Qb = P*(tgφ1 – tgφ2).

Để dễ dàng cho khách hàng hiểu thì TKĐ ví dụ như sau: Ta có công suất của tải làm việc là P, P =100kW.

Theo công thức trên thì hệ số công suất trước khi bù của tải là: cosφ1 = 0.75 → tgφ1 = 0.88.

Hệ số công suất sau khi bù của tải: Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33.

Cuối cùng ta có thể tính được công suất phản kháng cần bù theo công thức cho sẵn là: Qb = P*(tgφ1 – tgφ2), thế các thông số vừa tìm được ở trên ta có: Qb = 100*(0.88 – 0.33) = 55 (kVAr).

Cách kiểm tra dung lượng tụ bù

Trong quá trình sử dụng, nếu bạn muốn kiểm tra tụ bù có dung lượng như thế nào thì đâu sẽ là phương pháp đơn giản nhất.

+ Bạn dùng ampe kìm để đo: Sau khi đã chuẩn bị đầy đủ thiết bị thì kỹ thuật tiến hành kiểm tra bằng cách đo dòng điện lúc mà tụ đang vận hành. Cách đo gián tiếp này trông khá đơn giản nhưng kết quả mà nó mang đến là có độ chính xác cao. Người ta sẽ lấy kết quả đo của dòng điện đang sử dụng so sánh với dòng điện chuẩn để biết được chất lượng của tụ.

+ Cách thứ 2 là dùng đồng hồ vạn năng KYORITSU (FLUKE): Thao tác đo được thực hiện bởi kỹ thuật: Tắt bật 2 pha và tiến hành đo pha còn lại. Kết quả giá trị thu được sẽ đem đi chia đôi thì được 1 con số dung lượng 1 pha ghi trên nhãn. Sau đó sẽ tiến hành đo các cặp cực còn lại, cuối cùng sẽ có dung lượng 3 pha.

5/5 (1 bình chọn)