Công suất phản kháng là gì? Tại sao phải bù công suất phản kháng?

Trong hệ thống lưới điện tồn tại hai loại công suất là công suất hữu dụng P và công suất phản kháng Q .

Công suất hữu dụng P là loại công suất sinh ra công có ích trong các phụ tải. Công suất phản kháng Q là công suất vô ích hay còn gọi là năng lượng vô công, gây ra do tính cảm ứng của các loại thiết bị phụ tải như: bộ biến đổi điện áp, các động cơ điện,….

1. Công suất phản kháng là gì?

1.1 Định nghĩa

Công suất phản kháng hay gọi là công suất hư kháng, công suất ảo Q(kW) là năng lượng vô công, được sinh ra bởi các thành phần phản kháng trong trong hệ thống điện xoay chiều AC.

Công suất phản kháng

Công suất phản kháng được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng, được tạo ra bởi sự lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t). Nó là loại công suất không có lợi của mạch điện.

1.2 Công thức tính công suất phản kháng

Công suất tính công suất phản kháng Q

Q = U . I .sinφ

Trong đó:

Q: Công suất phản kháng (Var)

U: Điện áp (V)

I: Dòng điện (A)

φ: Lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t)

Công thức tính công suất phản kháng

Để đánh giá ảnh hưởng của công suất phản kháng đối với hệ thống người ta sử dụng hệ số công suất phản kháng cosφ,

φ = arctg P/Q
P: Công suất hữu dụng
Q: Công suất phản kháng

2. Tại sao phải bù công suất phản kháng

Trong thực tế công suất phản kháng Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

- Về kinh tế: Chúng ta phải trả chi phí tiền điện cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ trong khi thực tế nó không đem lại lợi ích gì.

- Về kỹ thuật: Công suất phản kháng là nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt áp và tiêu hao năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng.

Công suất phản kháng

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất phản kháng cosφ:

- Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …).

- Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải.

- Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.

Vì vậy, ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng của nó. Cũng tức là ta nâng cao hệ số công suất phản kháng cosφ.

3. Bù công suất phản kháng

3.1 Công thức tính công suất phản kháng cần bù

Để biết các phương pháp bù công suất phản kháng, trước hết ta cần hiểu cách tính công suất phản kháng cần bù.

Công thức tính công suất phản kháng Q cần bù:

Qb = P*(tgφ1 – tgφ2)

Trong đó Qb: Công suất phản kháng cần bù (Var)

p : Công suất thực

tgφ1: hệ số công suất tải trước khi bù

tgφ2: hệ số công suất tải sau khi bù

Việc nâng cao hệ số công suất cosφ giúp giảm tối thiểu công suất trên phần tử của toàn hệ thống cấp điện và giảm tổn thất điện áp trên đường truyền, tăng khả năng truyền tải điện trên đường dây và máy biến áp.

3.2 Phân loại bù công suất phản kháng

Người ta sử dụng tụ bù để bù công suất phản kháng. Các phương pháp bù công suất phản kháng được phân loại như sau:

Phân loại bù công suất phản kháng theo cấp điện áp

Bù phía trung áp : thường sử dụng khi dụng lượng tù lớn hơn 2000Kvar
Bù phía trung áp : thường sử dụng khi dụng lượng tù lớn hơn 2000Kvar

Phân loại bù công suất phản kháng theo vị trí lắp tụ bù

Bù tập trung : thường dùng cho hệ thống có tải thay đổi liên tục, tải đa dạng
Bù theo nhóm : thường dùng cho trường hợp tải tập trung ổn định theo nhóm
Bù riêng lẻ cho từng thiết bị : thường dùng cho thiết bị có công suất trung bình, lớn, hoạt động mang tải ổn định

Phân loại bù công suất phản kháng theo cách đóng cắt tụ bù

Bù nền (bù tĩnh): bù trực tiếp, thường dùng bù trước 1 phần công suất phản kháng mà không xảy ra dư công suất phản kháng
- Bù ứng động (tự động điều chỉnh hệ số công suất phản kháng): dùng cho hệ thống thay đổi, cần đáp ứng nhanh

3.3 Các phương pháp bù công suất phản kháng

Theo cách đóng cắt tụ bù:

Bù tĩnh: bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ bù tạo nên lượng bù không đổi. Việc điều khiển có thể thực hiện bằng các cách sau:

- Bằng tay: dùng CB hoặc LBS (load – break switch).

- Bán tự động: dùng contactor.

- Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải

Ưu điểm: đơn giản, giá thành không cao

Nhược điểm: khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa. Việc này khá nguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát. Vì vậy, phương pháp này áp dụng đối với những tải ít thay đổi.

Bù động (sử dụng bộ điều khiển tụ bù tự động): sử dụng các bộ tụ bù tự động hay còn gọi là tủ điện tụ bù tự động, có khả năng thay đổi dung lượng tụ bù để đảm bảo hệ số công suất đạt được giá trị mong muốn.

Ưu điểm: không gây ra hiện tượng bù thừa và đảm bảo được hệ số công suất mong muốn

Nhược điểm: chi phí lớn hơn so với bù tĩnh. Vì vậy, phương pháp này áp dụng tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng.

Tủ tụ bù 350Kvar

Theo vị trí lắp đặt tụ bù

Sơ đồ vị trí lắp đặt tụ bù

Bù riêng (Qc3, Qc7, Qc9):

Bù riêng nên được xét đến khi công suất động cơ đáng kể so với công suất mạng điện;

Bộ tụ bù mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm;

Công suất của bộ tụ bù phải được giới hạn phù hợp với công suất (kW) của động cơ.

Ưu điểm:

- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.

- Giảm dòng phản kháng tới động cơ.

- Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.

Nhược điểm:

- Vận hành khó khăn.

- Tụ bù chỉ hoạt động khi động cơ làm việc.

- Gây hiện tượng tự kích từ đối với động cơ.

Bù theo nhóm (Qc6, Qc8):

Ưu điểm:

- Giảm tiền điện do giảm tiêu thụ công suất phản kháng.

- Giảm dòng điện tới tủ động lực, tủ phân phối.

- Giảm tiết diện cáp đến các tủ phân phối.

- Giảm tổn hao công suất trên dây dẫn.

Nhược điểm: khi có sự thay đổi đáng kể của tải, xuất hiện nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá điện áp.

Bù tập trung (Qc1, Qc2, Qc4, Qc5):

Áp dụng khi tải ổn định và liên tục;

Bộ tụ bù đấu vào thanh góp hạ áp của tủ phân phối chính và được đóng trong thời gian tải hoạt động.

Ưu điểm:

- Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.

- Đơn giản trong vận hành và lắp đặt.

- Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết.

Nhược điểm:

- Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế.

- Kích cỡ của dây dẫn, công suất tổn hao trên dây của mạng điện sau vị trí lắp tụ bù không được cải thiện

Hãy đến với Bảo An, chúng tôi luôn sẵn sàng mang đến cho Khách hàng:
- Trải nghiệm và cảm nhận về dịch vụ hoàn hảo
- Chắc chắn sẽ không làm bạn thất vọng

Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn, báo giá và hỗ trợ miễn phí. Mang lại những giá trị gia tăng cho khách hàng là niềm hạnh phúc của chúng tôi.

Liên hệ để được hỗ trợ chi tiết: 0936.985.256

Thông tin liên hệ: Hòm thư ngocpth@baoanjsc.com.vn Hoặc số điện thoại 0904333419

55.871 21/12/2019