Tụ bù cos phi là gì?

I/ Tụ bù cos phi là gì?

Các loại tụ bù

Tụ bù cos phi là thiết bị sử dụng cho mục đích cải thiện chất lượng điện áp, nâng cao chất lượng điện năng, để giảm tổn hao, do việc các thiết bị tiêu thụ điện năng không phải là thuần trở mà có các thành phần phản kháng, điện áp trên lưới không ổn định, thay đổi theo giờ, thông qua việc tăng hệ số Cos phi khi phụ tải thay đổi và lưới điện thay đổi.

Trong hệ thống điện hiện nay thì hầu hết các thiết bị được sử dụng dựa trên nguyên lí cảm ứng điện từ. Ví như động cơ Điện không thể quay khi không có từ trường. Còn từ trường có thể làm được việc đó do nguồn điện cung cấp cho chúng một thứ công suất gọi là công suất vô công điện cảm. Vì vậy các thiết bị sử dụng Điện ngoài việc tiêu thụ Điện năng còn đòi hỏi thêm công suất vô công lấy từ lưới điện.

Mạng điện xoay chiều chúng ta sử dụng thường sinh ra 3 loại công suất: Công suất hữu công, Công suất vô công và Công suất biểu kiến. Tỷ lệ giữa Công suất hữu công và Công suất biểu kiến gọi là Hệ số Công suất Cos Phi (Cosφ). Khi hệ số Cos phi này thấp sẽ dẫn tới việc Điện Lực phạt một khoản tiền, bởi vậy cần nâng cao hệ số công suất phản kháng , khoản tiền bị phạt ít hay nhiều phụ thuộc vào mức độ tiêu thụ Điện của mỗi Doanh nghiệp.

Để nâng cao hệ số Công suất phản kháng chúng ta cần lắp thêm Tụ Điện (được điều khiển tự đông) hay còn gọi là Tụ bù Cos phi (Bù Công suất phản kháng).

2/ Đặc điểm của Tụ bù Cos phi

2.1 Cấu tạo tụ bù

Cấu tạo tụ bù

Thường là loại tụ giấy ngâm dầu đặc biệt, gồm hai bản cực là các lá nhôm dài được cách điện bằng các lớp giấy. Toàn bộ được cố định trong một bình hàn kín, hai đầu bản cực được đưa ra ngoài.

Phân loại tụ bù, tụ bù loại nào tốt nhất.

Phân loại theo cấu tạo, phân loại theo điện áp.

Phân loại theo cấu tạo

-Tụ bù khô và Tụ bù dầu. Tụ bù khô là loại bình tròn dài. Ưu điểm là nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ dễ lắp đặt, thay thế, chiếm ít diện tích trong tủ điện. Giá thành thường thấp hơn tụ dầu. Tụ bù khô thường được sử dụng cho các hệ thống bù công suất nhỏ, chất lượng điện tương đối tốt. Tụ khô phổ biến trên thị trường Việt Nam có các giải công suất bù 10, 15, 20, 25, 30kVAr. Một số hãng có loại nhỏ 2.5, 5kVAr và loại lớn 40, 50kVAr.
- Tụ bù điện hạ thế 3 pha loại tụ khô
- Tụ bù dầu là loại bình chữ nhật (cạnh sườn vuông hoặc tròn). Ưu điểm là độ bền cao hơn. Tụ dầu thường được sử dụng cho tất cả các hệ thống bù. Đặc biệt là các hệ thống bù công suất lớn, chất lượng điện xấu, có sóng hài (dùng kết hợp với cuộn kháng lọc sóng hài). Tụ bù dầu phổ biến trên thị trường Việt Nam có các giải công suất bù 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50kVAr.
Tụ bù điện hạ thế 3 pha loại tụ dầu

Tụ bù Schneider

Phân loại theo điện áp

- Tụ bù hạ thế 1 pha, Tụ bù hạ thế 3 pha.
- Tụ bù hạ thế 1 pha: Có các loại điện áp 230V, 250V.
- Tụ bù hạ thế 3 pha: Có các loại điện áp 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720, 1100V. Phổ biến nhất là 2 loại điện áp 415V và 440V. Tụ bù 415V thường được dùng trong các hệ thống điện áp tương đối ổn định ở điện áp chuẩn 380V. Tụ bù 440V thường sử dụng trong các hệ thống điện áp cao hơn điện áp chuẩn, các hệ thống có sóng hài cần lắp kèm với cuộn kháng lọc sóng hài.

3/ Công thức tính dung lượng tụ bù

Để chọn tụ bù cho một tải nào đó thì ta cần biết công suất P của tải đó và hệ số công suất Cosφ (cos phi) của tải đó:

Giả sử ta có công suất của tải là P.

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

Hệ số công 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).

Ví dụ ta có công suất tải là P = 100 (kW).

Hệ số công suất trước khi bù là cosφ1 = 0.75 → tgφ1 = 0.88.

Hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33.

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

Qb = 100*(0.88 – 0.33) = 55 (kVAr).

Phương pháp tính dung lượng tụ bù

4/ Cách lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện

Đối với cơ sở sản xuất nhỏ: Tổng công suất tiêu thụ thấp chỉ khoảng vài chục kW. Các thiết bị sinh ra sóng hài nhỏ nên không cần lọc sóng hài, công suất phản kháng thấp. Trong trường hợp này tiền phạt cos phi hàng tháng chỉ khoảng vài trăm nghìn đồng nếu chi phí lắp đặt tủ tụ bù cao quá thì mặc dù tiết kiệm điện nhưng không mang lại hiệu quả kinh tế.
Đối với nhu cầu cần bù công suất phản kháng thấp để tiết kiệm chi phí chỉ cần dùng phương pháp bù tĩnh (bù nền). Tủ tụ bù có cấu tạo rất đơn giản, gọn nhẹ và chi phí vật tư ở mức thấp nhất. Thiết bị gồm có:

- Vỏ tủ kích thước 500x350x200mm (thông số tham khảo).
- 01 Aptomat bảo vệ tụ bù và để đóng ngắt tụ bù bằng tay. Có thể kết hợp với Rơ le thời gian để tự động đóng ngắt tụ bù theo thời gian làm việc trong ngày.
- 01 tụ bù công suất nhỏ 2.5, 5, 10kVAr.
Chi phí lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện chỉ khoảng vài triệu đồng có thể tiết kiệm hàng trăm nghìn tiền điện hàng tháng.

Công trình lắp đặt tủ tụ bù do Bảo An thực hiện

Đối với cơ sở sản xuất trung bình: Tổng công suất tiêu thụ vào khoảng vài trăm kW. Các thiết bị sinh ra sóng hài nhỏ nên không cần lọc sóng hài. Công suất phản kháng vào khoảng vài chục tới vài trăm kVAr. Tiền phạt có thể từ vài triệu đồng lên tới hơn chục triệu đồng hàng tháng. Đối với trường hợp này không thể dùng phương pháp bù tĩnh (cố định) 1 lượng công suất thường xuyên mà cần phải chia ra nhiều cấp tụ bù. Có 2 cách là bù thủ công (đóng ngắt các cấp tụ bù bằng tay) và bù tự động (sử dụng bộ điều khiển tụ bù tự động).
Đóng ngắt các cấp tụ bù bằng tay không chính xác và không kịp thời do người vận hành dựa vào quan sát đồng hồ đo hoặc theo kinh nghiệm để ra quyết định. Cách này rất mất công khi vận hành. Trong thực tế vẫn có một số ít đơn vị chọn cách này để giảm chi phí đầu tư thiết bị nhưng đây không phải là cách nên áp dụng.
Bù tự động là phương pháp chủ đạo hiện nay được hầu hết các đơn vị sử dụng. Ưu điểm là bộ điều khiển tự động đo và tính toán lượng công suất cần bù để quyết định đóng ngắt bao nhiêu cấp tụ bù cho phù hợp. Ngoài ra bộ điều khiển có chế độ đóng ngắt luân phiên các cấp tụ bù ưu tiên đóng các tụ bù ít sử dụng để cân bằng thời gian sử dụng của tụ bù và thiết bị đóng cắt sẽ kéo dài tuổi thọ thiết bị.
Bộ điều khiển tự động có nhiều loại từ 4 cấp đến 14 cấp. Đối với các hệ thống trung bình thường chia từ 4 cấp tới 10 cấp.
Hệ thống tủ tụ bù tự động tiêu chuẩn gồm có:
– Vỏ tủ chiều cao 1m – 1.2m.
– Bộ điều khiển tụ bù tự động.
– Aptomat tổng bảo vệ.
– Aptomat nhánh bảo vệ từng cấp tụ bù.
– Contactor đóng ngắt tụ bù được kết nối với bộ điều khiển.
– Tụ bù.
– Các thiết bị phụ: đồng hồ đo Volt, Ampe, đèn báo pha,…

Đối với cơ sở sản xuất lớn: Tổng công suất thiết bị lớn từ vài trăm tới hàng nghìn kW. Thường có trạm biến áp riêng. Có thể có thiết bị sinh sóng hài cần biện pháp lọc sóng hài bảo vệ tụ bù. Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện sử dụng hệ thống bù tự động chia nhiều cấp gồm các tụ bù công suất lớn. Nếu trong hệ thống có nhiều thiết bị sinh sóng hài lớn thì cần phải lắp cuộn kháng lọc sóng hài để bảo vệ tụ bù tránh gây cháy nổ tụ bù