Trong hệ thống điện công nghiệp, việc duy trì hệ số công suất (cosφ) ở mức tối ưu là yếu tố bắt buộc để tránh bị phạt tiền điện, giảm sụt áp và bảo vệ thiết bị. Nếu với mạng hạ thế, tụ bù đã quá quen thuộc thì ở lưới điện 6kV – 22kV – 35kV – 110kV, tụ bù trung thế lại đóng vai trò quan trọng hơn rất nhiều: ổn định vận hành, cắt giảm tổn thất và tăng khả năng truyền tải. Vậy tụ bù trung thế là gì? Hoạt động ra sao? Ứng dụng thế nào? Hãy cùng Newtop.vn tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
Tụ bù trung thế là gì?
Về bản chất, tụ bù trung thế là thiết bị tạo ra công suất phản kháng dạng dung, nhằm bù lại phần cảm kháng sinh ra từ các thiết bị trong hệ thống điện. Khi công suất phản kháng được bù hợp lý, hệ thống đạt hiệu suất cao hơn, dòng điện giảm, tổn thất điện năng hạn chế và điện áp tại các phụ tải ổn định hơn.
Nếu hệ thống điện giống như một con đường cao tốc, thì phản kháng chính là những “chiếc xe tải nặng” chạy chậm, chiếm không gian và làm giảm hiệu suất lưu thông. Tụ bù hoạt động như một trạm trung chuyển, xử lý tải ngay tại chỗ để đường truyền được “thông thoáng”.
Kết quả nhìn thấy rõ ràng:
- Hệ số công suất cosφ tăng
- Không bị phạt tiền điện vì cosφ thấp
- Thiết bị chạy mát và bền hơn
- Hiệu quả truyền tải được tối đa hóa
👉 Tụ bù dầu là gì? Cấu tạo, nguyên lý, cách chọn chuẩn kỹ thuật
Cấu tạo tụ bù trung thế
Khác với các tụ bù hạ thế thường được lắp đặt trong tủ điện nhỏ, tụ bù trung thế được sản xuất theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt, có khả năng chịu được điện áp và nhiệt độ cao trong môi trường công nghiệp.
– Vỏ bảo vệ: Được làm từ thép mạ kẽm hoặc inox dày, phủ sơn tĩnh điện chống ăn mòn, chống oxy hóa. Thích hợp với môi trường bụi, ẩm, nhiệt độ cao.
– Bản cực kim loại & lớp cách điện: Tấm cực được sản xuất từ nhôm/kẽm tinh khiết, xen kẽ lớp cách điện polypropylene hoặc màng phim chuyên dụng. Qua đó, chống phóng điện cục bộ và đảm bảo độ ổn định lâu dài
– Môi trường cách điện
Tùy loại tụ:
- Tụ bù dầu: sử dụng dầu cách điện chống cháy, truyền nhiệt nhanh
- Tụ bù khô: dùng khí cách điện hoặc vật liệu rắn, an toàn và sạch
– Đầu nối: Đặt trên đỉnh tụ. Kết nối hệ thống thông qua tủ bù, máy cắt, contactor hoặc máy biến áp đo lường
– Van an toàn chống quá áp
Nếu tụ gặp sự cố, hệ thống van sẽ giải phóng áp lực để tránh nổ hoặc phình thân tụ – tăng độ an toàn khi vận hành.
Nhờ cấu tạo vững chắc, hầu hết tụ bù trung thế chất lượng cao có tuổi thọ 8 – 12 năm, hoạt động ổn định ngay cả trong môi trường nóng – ẩm – nhiều bụi công nghiệp.
– Các thành phần phụ:
- Điện trở xả: Có tác dụng xả điện tích còn lại sau khi ngắt tụ.
- Cầu chì bảo vệ: Bảo vệ từng bộ phận của tụ khi có sự cố xảy ra.
- Cơ cấu bảo vệ (cho tụ 3 pha): Tự động ngắt điện khi có sự cố quá tải xảy ra.
- Cảm biến nhiệt (tùy loại): Giúp bạn theo dõi nhiệt độ của tụ.
Nguyên lý hoạt động của tụ bù trung thế
Tụ bù trung thế giúp dùng điện hiệu quả hơn bằng cách “bù” phần điện năng mà máy móc không dùng được. Trong hệ thống điện, có 2 loại:
– Công suất tác dụng: là phần điện năng hữu ích, làm quay động cơ, chiếu sáng, vận hành máy móc.
– Công suất phản kháng: là phần điện năng không sinh công trực tiếp, chỉ đi qua hệ thống, làm dây điện nóng, điện áp giảm.
Nguyên lý hoạt động của tụ bù trung thế như sau: Khi tải tiêu thụ nhiều công suất phản kháng, dòng điện tăng, dây dẫn nóng và điện áp giảm. Tụ bù trung thế bù vào phần công suất phản kháng này bằng cách tạo ra dòng điện dẫn pha so với điện áp, đối ngược với dòng điện của tải. Nhờ vậy, hai dòng điện “bù trừ” cho nhau, làm giảm công suất phản kháng, nâng cosφ, giữ điện áp ổn định và giảm nhiệt cho dây dẫn. Tụ bù hoạt động liên tục, luôn nạp và xả điện để duy trì hiệu quả này.
Lợi ích thực tế khi sử dụng tụ bù trung thế
Không phải ngẫu nhiên tụ bù trung thế được khuyến nghị bởi các chuyên gia điện lực. Thiết bị mang lại những lợi ích rõ rệt:
- Giảm công suất phản kháng – tăng cosφ
Cosφ càng cao → hệ thống càng hiệu quả. Doanh nghiệp không phải trả tiền phạt vì cosφ thấp, đồng thời giảm tải cho toàn bộ lưới điện nội bộ.
- Giảm tổn thất trên đường dây & máy biến áp
Khi dòng điện nhỏ đi, tổn hao I²R giảm mạnh. Đây là yếu tố giúp tiết kiệm điện năng thực tế chứ không chỉ tránh phạt.
- Ổn định điện áp tại phụ tải xa
Dây truyền sản xuất ở xa trạm thường bị tụt áp → máy chạy non tải, tốn điện, nhanh hỏng. Tụ bù giúp nâng áp tại chỗ, thiết bị hoạt động đúng công suất thiết kế.
- Giải phóng công suất hệ thống mà không cần nâng cấp
Nhiều doanh nghiệp khi mở rộng nhà xưởng thường nghĩ đến việc tăng công suất MBA. Nhưng chỉ cần lắp tụ bù đúng dung lượng, biến áp “nhẹ tải” hơn và vẫn cấp được phụ tải mới.
Kéo dài tuổi thọ thiết bị
- Động cơ không bị nóng
- Biến áp giảm tổn hao lõi và đồng
- Tủ điện giảm nguy cơ quá dòng, cháy tiếp điểm
Một nhiều dự án cho thấy: Sau khi lắp tụ bù, các lần ngắt đột ngột do quá tải gần như biến mất.
👉 Tụ bù cos phi: Đặc điểm, phân loại và cách lắp đặt hiệu quả
Khi nào bắt buộc phải lắp tụ bù trung thế?
– Cosφ < 0.85 và thường xuyên bị EVN phạt
– Máy biến áp luôn quá tải dù phụ tải không quá lớn
– Điện áp cuối đường dây giảm khi máy chạy tải
– Nhà máy dùng nhiều biến tần, UPS, thiết bị hàn
– Dây chuyền sản xuất báo lỗi do sụt áp
Các phương pháp bù công suất phản kháng trên mạch trung thế
Trong hệ thống trung thế, có ba cách phổ biến để bù công suất phản kháng:
Bù cố định
Đây là phương pháp đấu tụ đơn giản, chi phí đầu tư thấp. Tuy nhiên, nó không linh hoạt theo phụ tải. Khi tải thấp, tụ có thể sinh ngược công suất phản kháng, làm tăng tổn thất điện năng. Do đó, bù cố định chỉ thực sự phù hợp với việc bù cho phụ tải nền ổn định.
Bù theo cosφ
Phương pháp này dựa trên tính toán chính xác lượng cosφ cần bù để xác định dung lượng tụ phù hợp đặt tại trạm biến áp. Dạng này giúp nâng hệ số công suất một cách chính xác, nhưng vẫn có thể tạo ra một lượng nhỏ tổn thất điện năng lên lưới hạ thế. Nó thích hợp với các trạm biến áp chuyên dụng hoặc những nơi có đường dây hạ áp ngắn, yêu cầu kiểm soát cosφ chặt chẽ.
Bù theo thời gian
Phương pháp này dựa trên cài đặt thời gian và dung lượng bù theo các mốc cao điểm – thấp điểm của phụ tải. Nó đặc biệt hữu ích khi phụ tải thay đổi theo mùa, theo đặc điểm sản xuất hoặc do ảnh hưởng của thời tiết. Cách bù này giúp hệ thống vận hành hiệu quả trong suốt cả ngày, cả mùa, giảm lãng phí điện năng.
Đầu tư vào tụ bù trung thế không chỉ mang lại lợi ích về kỹ thuật mà còn là giải pháp kinh tế lâu dài, giúp doanh nghiệp vận hành ổn định, hiệu quả và bền vững. Qua bài viết này, hi vọng Newtop.vn đã giúp bạn có cái nhìn tổng quan và hiểu rõ hơn về vai trò, nguyên lý hoạt động cũng như cách lựa chọn tụ bù trung thế phù hợp cho hệ thống điện của mình.
👉 Cách kiểm tra tụ bù: Hướng dẫn chi tiết, đúng kỹ thuật
