Tụ bù cos phi là một giải pháp tối ưu để cải thiện chất lượng điện năng và giảm thiểu các sự cố không mong muốn trong hệ thống điện. Newtop sẽ cung cấp thông tin chi tiết về tụ bù cos phi trong bài viết này. Cùng tham khảo ngay!
Tụ bù cos phi là gì?
Tụ bù cos phi là một thiết bị có chức năng cải thiện chất lượng điện áp và điện năng, đồng thời giảm thiểu tổn thất phát sinh từ các thiết bị tiêu thụ điện không thuần trở. Các thiết bị này có thành phần phản kháng và điện áp thường không ổn định, thay đổi theo thời gian. Bằng cách tăng hệ số cos phi, tụ bù giúp khắc phục tình trạng này khi phụ tải và lưới điện biến động.
Ngày nay, các thiết bị điện hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Động cơ điện cần từ trường để hoạt động, và từ trường này được tạo ra nhờ nguồn điện cung cấp công suất vô công điện cảm. Vì vậy, các thiết bị sử dụng điện không chỉ tiêu thụ công suất hữu công mà còn yêu cầu công suất vô công từ lưới điện.
Trong mạng điện xoay chiều, có 3 loại công suất chính: công suất hữu công, công suất vô công và công suất biểu kiến. Hệ số công suất cos phi được định nghĩa là tỷ lệ giữa công suất hữu công và công suất biểu kiến. Khi hệ số cos phi thấp, ngành điện sẽ áp dụng mức phạt. Do đó, việc nâng cao hệ số công suất phản kháng là cần thiết, bằng cách lắp đặt thêm tụ điện (có khả năng điều khiển tự động), hay còn gọi là tụ bù cos phi, để bù trừ công suất phản kháng.
👉 Tụ bù công suất phản kháng – Giải pháp tối ưu điện năng
Đặc điểm của tụ bù cos phi
Thành phần cấu tạo của tụ bù
Tụ bù thường là loại tụ giấy được tẩm dầu đặc biệt. Cấu tạo của nó gồm 2 bản cực làm từ lá nhôm dài, được ngăn cách bởi một lớp giấy cách điện. Toàn bộ được đặt trong một hộp kín, với 2 đầu bản cực nhô ra ngoài.
- Hai điện cực: Là những tấm kim loại dẫn điện, thường được chế tạo từ nhôm hoặc bạc, được sắp xếp song song và cuộn lại để tiết kiệm không gian.
- Chất cách điện: Là lớp vật liệu cách điện nằm giữa hai điện cực. Chất cách điện có vai trò quan trọng trong việc xác định giá trị điện dung của tụ điện.
- Vỏ bảo vệ: Vỏ của tụ thường được làm từ kim loại bền, có khả năng chịu nhiệt và áp lực tốt để bảo vệ phần bên trong.
- Các linh kiện bổ sung: Tụ bù thường được trang bị thêm các điện trở để xả điện áp dư sau khi ngắt nguồn, nhằm đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
Phân loại tụ bù
Dựa vào cách chế tạo
- Tụ bù khô: Có hình dạng trụ dài, kích thước nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, giúp việc lắp đặt và thay thế trở nên dễ dàng, đồng thời tiết kiệm không gian. Giá thành của tụ bù khô thường thấp hơn tụ dầu. Loại này thường được ứng dụng trong các hệ thống bù công suất nhỏ với chất lượng điện tương đối tốt. Tại thị trường Việt Nam, các mức công suất bù phổ biến cho loại này là 10, 15, 20, 25, 30 kVAr. Một số nhà sản xuất còn cung cấp các loại công suất nhỏ hơn như 2.5, 5 kVAr và lớn hơn như 40, 50 kVAr.
- Tụ bù dầu: Có dạng hình chữ nhật, sở hữu độ bền cao và thường được sử dụng cho mọi loại hệ thống bù, đặc biệt là những hệ thống có công suất lớn, chất lượng điện kém hoặc có chứa sóng hài. Trên thị trường Việt Nam, tụ bù dầu có các mức công suất bù phổ biến bao gồm 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50 kVAr.
Dựa vào mức điện áp
- Tụ bù hạ thế 1 pha: Hoạt động ở các mức điện áp 230V, 250V. Thường thấy ở hộ gia đình hoặc các khu vực tiêu thụ điện năng ít.
- Tụ bù hạ thế 3 pha: Có dải điện áp hoạt động rộng bao gồm 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720, 1100V. Trong đó, các mức điện áp 415V và 440V là phổ biến nhất. Tụ bù 415V thường được sử dụng trong các hệ thống điện áp ổn định ở mức chuẩn 380V. Tụ bù 440V thường được áp dụng cho các hệ thống có điện áp cao hơn mức chuẩn hoặc hệ thống có sóng hài, yêu cầu lắp đặt thêm cuộn kháng để lọc sóng hài.
👉 Tụ bù 1 pha là gì? Vai trò và cách vận hành an toàn, hiệu quả
Hệ số cos phi và phương pháp tính công suất cos phi
Định nghĩa hệ số cos phi
Hệ số cos phi, còn được biết đến với tên gọi hệ số công suất, là một chỉ số quan trọng trong quá trình vận hành động cơ. Mối quan hệ giữa giá trị cos phi và công suất của động cơ là mối quan hệ tỉ lệ thuận. Điều này có nghĩa là khi hệ số cos phi càng cao thì công suất của động cơ sẽ càng lớn và ngược lại. Tuy nhiên, do những sai sót thường gặp trong quá trình lắp đặt hệ thống điện, giá trị cos phi thực tế thường không đạt mức lý tưởng. Mặc dù vậy, việc cải thiện hệ số cos phi vẫn đóng vai trò thiết yếu đối với hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống điện.
Phương pháp tính toán
Hệ số cos phi được xác định bằng công thức sau: Cos phi (K) = P/Q
Trong đó, các đại lượng được định nghĩa như sau:
- P (Công suất hiệu dụng): Đại lượng này biểu thị khả năng sinh công của thiết bị, được đo bằng Watt (W) hoặc Kilowatt (kW).
- Q (Công suất phản kháng): Đóng vai trò quan trọng trong việc khởi động các loại động cơ có tính cảm. Nó được tạo ra bởi các thành phần phản kháng trong mạch điện xoay chiều (AC). Đơn vị đo là Volt-Ampere phản kháng (VAr) hoặc Kilovolt-Ampere phản kháng (kVAr).
- S (Công suất biểu kiến): Giá trị này là tổng của công suất hiệu dụng và công suất phản kháng. Đơn vị đo là Volt-Ampere (VA) hoặc Kilovolt-Ampere (kVA).
Ý nghĩa của hệ số cos phi
Như đã trao đổi trước đó, việc cải thiện hệ số công suất cos phi là một yêu cầu thiết yếu nhằm giảm thiểu lượng điện năng tiêu thụ cho toàn bộ mạng lưới điện. Về mặt ý nghĩa, điều này thể hiện rõ ở các khía cạnh sau:
- Nâng cao hiệu quả sử dụng điện của hệ thống: giúp mọi thiết bị trong lưới điện hoạt động ổn định.
- Giảm thiểu lãng phí năng lượng: tiết kiệm chi phí điện hàng tháng, tối ưu hóa vận hành để hạn chế sự cố không mong muốn.
- Tăng khả năng tải cho máy biến áp và đường dây: đóng vai trò quan trọng trong việc giảm chi phí khi muốn tăng công suất của máy biến áp.
👉 Tủ tụ bù: Giải pháp tiết kiệm điện hiệu quả cho doanh nghiệp
Lợi ích của việc lắp đặt tụ bù
- Giảm thiểu khoản tiền phạt từ ngành điện do tiêu thụ công suất phản kháng vượt mức.
- Giảm công suất biểu kiến.
- Giảm tải cho máy biến áp, đồng thời có khả năng tăng phụ tải.
Phương pháp lắp đặt tụ bù hiệu quả về chi phí
Tùy thuộc vào quy mô hoạt động của nhà máy, bạn có thể áp dụng các giải pháp sau để tối ưu chi phí khi lắp đặt tụ bù:
Đối với các cơ sở sản xuất quy mô nhỏ
Các cơ sở sản xuất nhỏ thường có tổng công suất tiêu thụ không lớn, chỉ vài chục kW. Các thiết bị ít sinh ra sóng hài nên không yêu cầu lọc sóng hài và công suất phản kháng thấp. Đối với quy mô này, khoản phạt cos phi hàng tháng chỉ khoảng vài trăm nghìn đồng, do đó, nếu chi phí lắp đặt tủ tụ bù quá cao sẽ không mang lại lợi ích kinh tế dù có tiết kiệm được điện năng.
Nếu có nhu cầu bù công suất phản kháng ở mức thấp để tiết kiệm chi phí, phương pháp bù tĩnh (bù nền) là lựa chọn phù hợp. Nên sử dụng tủ tụ bù vì chúng có thiết kế đơn giản, nhỏ gọn và chi phí vật tư hợp lý. Cấu tạo bao gồm:
- Vỏ tủ với kích thước 500x350x200mm.
- Một bộ ngắt mạch (Aptomat) để bảo vệ và đóng/ngắt tụ bù thủ công.
- Một tụ bù có công suất nhỏ từ 2.5, 5 hoặc 10 kVAr.
- Chi phí lắp đặt tủ tụ bù tiết kiệm điện chỉ khoảng vài triệu đồng, có thể giúp cơ sở tiết kiệm hàng trăm nghìn đồng tiền điện mỗi tháng.
Cơ sở sản xuất quy mô vừa
Tổng nhu cầu điện năng của một cơ sở sản xuất cỡ trung bình dao động quanh mức vài trăm kW. Các thiết bị tại đây ít phát sinh sóng hài nên không yêu cầu giải pháp lọc sóng hài. Lượng công suất phản kháng tiêu thụ nằm trong khoảng vài chục đến vài trăm kVAr, dẫn đến chi phí phạt hàng tháng có thể từ vài triệu đến hơn chục triệu đồng. Trong trường hợp này, việc phân chia thành nhiều bậc tụ bù là cần thiết.
Bộ điều khiển tụ bù tự động có nhiều loại, từ 4 – 14 cấp. Đối với các hệ thống quy mô trung bình, thường được phân chia từ 4 đến 10 cấp.
Một hệ thống tủ tụ bù tự động tiêu chuẩn bao gồm các thành phần sau:
- Vỏ tủ có chiều cao từ 1m đến 1.2m.
- Bộ điều khiển tụ bù tự động.
- Aptomat tổng để bảo vệ toàn bộ hệ thống.
- Aptomat nhánh để bảo vệ từng cấp tụ bù riêng lẻ.
- Contactor dùng để đóng ngắt tụ bù, kết nối với bộ điều khiển.
- Các tụ bù.
- Các thiết bị phụ trợ như: đồng hồ đo điện áp, dòng điện, đèn báo pha, v.v.
Cơ sở sản xuất quy mô lớn
Các cơ sở sản xuất quy mô lớn có tổng công suất thiết bị cao, từ vài trăm đến hàng nghìn kW, và thường sở hữu trạm biến áp riêng.
Những cơ sở này có thể trang bị các thiết bị phát sinh sóng hài, do đó cần có các biện pháp lọc sóng hài để bảo vệ tụ bù. Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện sẽ áp dụng hệ thống bù tự động, được phân chia thành nhiều cấp với các tụ bù có công suất lớn.
Nếu hệ thống có nhiều thiết bị phát sinh sóng hài ở mức độ cao, việc lắp đặt cuộn kháng lọc sóng hài là cần thiết để bảo vệ và ngăn ngừa nguy cơ cháy nổ tụ bù. Một trong những loại cuộn kháng đáng tin cậy nhất mà bạn có thể tham khảo là cuộn kháng Mikro.
👉 Tụ bù 3 pha: Cấu tạo, lợi ích và cách lắp đặt chuẩn an toàn
Hệ số cos phi đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động của hệ thống điện. Việc không chú trọng và không thể cải thiện hệ số này có thể ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng vận hành của các thiết bị điện cũng như sự an toàn của người sử dụng.
Bài viết trên, Newtop đã cung cấp thông tin chi tiết về tụ bù cos phi là gì và cách tính toán hệ số công suất cos phi. Hy vọng những thông tin trên sẽ mang lại kiến thức hữu ích cho bạn!
