Tụ Bù & BĐK

Tụ bù hạ thế được đấu nối vào lưới điện hạ thế và các thiết bị điện có hệ số Cos phi thấp nhằm nâng cao hiệu suất làm việc của thiết bị và giảm tổn thất trên hệ thống lưới điện. Xu thế bù sâu về lưới hạ thế đang ngày càng phát huy hiệu quả, tuy nhiên trong quá trình vận hành có một số lưu ý mà người lắp đặt và vận hành cần quan tâm:

1. Đấu đúng sơ đồ:

–  Trường hợp 1: Tín hiệu dòng điện và điện áp pha cấp cho rơ le phải cùng 1 pha. (đối với loại rơ le SK, Mikro)

S u t bugrave h th c bn_zpsfsa79kpr

Ghi chú: K1,K2, K6: Khởi động từ (contactor điều khiển đóng ngắt)

P1+P2 :Biến dòng

– Trường hợp 2: Tín hiệu dòng điện lấy trên 1 pha  còn tín hiệu điện áp dây cấp cho rơ le lấy trên 2 pha còn lại ( đối với loại rơ le SK, Mikro, REGO-Ducati). Riêng đối với rơ le REGO có thể đấu một trong 3 sơ đồ: FF-1(Biến dòng 1 pha, điện áp dây 2 pha còn lại); FF2 (Biến dòng 1 pha, điện áp dây pha lắp biến dòng); FF-n ( Biến dòng và điện áp pha cùng 1 pha). Sơ đồ đấu phải được cài đặt trong rơ le, thông thường sử dụng sơ đồ FF-1.

S u t bugrave h th_zpseg3q8nrj

–  Vị trí lắp đặt biến dòng:  Biến dòng lấy tín hiệu đưa vào rơ le điều khiển tụ bù phải bao gồm cả dòng điện của tải và dòng điện qua tụ. Nên lắp đúng cực tính của biến dòng: dòng  sơ cấp đi vào K đi ra L,  tín hiệu dòng thứ cấp cực K, L của biến dòng nối với cực K, L của rơ le.( mặc dù đa số các rơ le có thể tự động chọn cực tính). Tủ hạ thế có nhiều xuất tuyến thì biến dòng phải lắp tại cáp liên lạc.

Bộ điều khiển tụ bù SK 4 Cấp

I/ LẮP ĐẶT.

Triển khai đo và cắt cáp động lực để đấu nối động lực cấp nguồn chính cho hệ thống tủ bù , đấu nối biến dòng cấp tín hiệu cho bộ điều khiển (BĐK) tự động, biến dòng này lấy tín hiệu dòng điện tổng của trạm quy ước lấy tín hiệu dòng tổng của pha màu đỏ tính từ MCCB tổng của tủ bù chiếu ra MCCB tổng của trạm .

Triển khai đấu nối nhị thứ cấp nguồn cho mạch điều khiển ( tủ bù thông thường ra 3 dây tín hiệu điều khiển : 2 trong 3 dây là dây lấy tín hiệu từ TI cấp tín hiệu dòng cho BĐK có tiết diện 2.5 mm2 ( thường sử dụng màu đỏ, vàng, xanh da trời), dây còn lại là dây trung tính cấp nguồn cho mạch điều khiển có tiết diện 1.5mm2 thường sử dụng màu xanh lá hoặc màu đen).

Tiếp địa vỏ tủ dùng đồng trần để nối tiếp địa vỏ tủ với tiếp địa trạm ( thông thường dây trung tính của mạch điều khiển đấu nối chung với tiếp địa vỏ tủ trừ những trường hợp mạng 3 pha có trung tính và PE cách ly).

II/ ĐÓNG ĐIỆN VẬN HÀNH.

Sau khi đấu nối động lực và điều khiển thì tiến hành kiểm tra các điểm kết nối ở các vị trí cực, bas MCCB… Chắc chắn rằng các vị trí này đã được vặn chặt tránh trường hợp phóng điện do tiếp xúc không tốt giữa các cực MCCB, contactor, tụ.

Tiến hành đóng điện cho cấp nguồn động lực cho các MCCB tủ bù đóng MCCB tổng và các MCCB phân phối vào các cấp tụ, các cấp contactor.

Đóng cầu chì điều khiển cấp nguồn cho BĐK , đèn báo đồng hồ đo đếm .

III/ CÀI ĐẶT THÔNG SỐ (cho bộ điều khiển SK )

  1. Các đặc tính mới :

Tự động đổi cực tính máy biến dòng (C.T.).

Tự động tránh tình trạng đóng cắt lặp lại (nghĩa là không cần hệ số C/K).

Cho phép cài đặt riêng thời gian trễ khi đóng và thời gian trễ khi cắt nên

dễ dàng bù cho các phụ tải thay đổi liên tục.

  1. Cách đấu dây :

Đấu dây theo sơ đồ sau :

So Do Dau Bo Dieu Khien Tu Bu_dailythietbidiencongnghiep.com_zpsn8wbtfql

  1. Mô tả hoạt động :

Khi được cấp điện, bộ điều khiển sẽ hoạt động ở chế độ tự động. Màn hình sẽ hiển thị trị số cos ϕ của phụ tải hoặc hiển thị L o C nếu đang không tải.

Bộ điều khiển sẽ so sánh trị số cos ϕ của phụ tải với các giá trị ngưỡng đóng và ngưỡng cắt được lập trình sẵn để tiến hành đóng/cắt tụ bù.

Đèn Delaying sẽ nhấp nháy khi bộ điều khiển đang tiến hành đóng/cắt tụ bù theo thời gian trễ đóng/cắt đã được lập trình.

Các cấp tụ bù được đóng/cắt theo thứ tự xoay vòng.

Có thể chuyển sang chế độ đóng cắt bằng tay (để thử contactor, tụ bù…) bằng cách nhấn nút [ Mode/Prog. ] khoảng 0,5 giây. Đèn Manual sẽ sáng. Lúc này có thể đóng / cắt tụ bù bằng cách nhấn nút [ _ ] / [ _ ]. Trở về chế độ tự động bằng cách nhấn nút [ Mode/Prog. ] khoảng 0,5 giây.

  1. Lập trình các thông số :

Nhấn nút [ Mode/Prog. ] khoảng 2 giây, bộ điều khiển sẽ chuyển vào chế độ lập trình. Màn hình sẽ hiển thị các thông số A, b, C, d, và các giá trị cài đặt 1, 2, 3, 4 ứng với các thông số đó. Nhấn nút [ Mode/Prog. ] để chọn thông số A, b, C, d.

Nhấn nút [ _ ] hoặc [ _ ] để chọn giá trị 1 hoặc 2 . . . cho từng thông số.

Ngưỡng đóng A : Thông số A xác định ngưỡng đóng của bộ điều khiển.

Chọn 1 trong 3 giá trị theo bảng sau :

o A-1 : Ngưỡng đóng cos ϕ = 0.85 cảm

o A-2 : Ngưỡng đóng cos ϕ = 0.90 cảm

o A-3 : Ngưỡng đóng cos ϕ = 0.95 cảm

Ngưỡng cắt b : Thông số b xác định ngưỡng cắt của bộ điều khiển.

Chọn 1 trong 3 giá trị theo bảng sau :

o b-1 : Ngưỡng cắt cos ϕ = 0.95 cảm

o b-2 : Ngưỡng cắt cos ϕ = 1.00

o b-3 : Ngưỡng cắt cos ϕ = 0.95 dung

Thời gian đóng C : Thông số C xác định thời gian trễ khi đóng của bộ điều khiển.

Chọn 1 trong 4 giá trị theo bảng sau :

o C-1 : Thời gian đóng = 5 giây

o C-2 : Thời gian đóng = 10 giây

o C-3 : Thời gian đóng = 20 giây

o C-4 : Thời gian đóng = 40 giây

Thời gian cắt d : Thông số d xác định thời gian trễ khi cắt của bộ điều khiển.

Chọn 1 trong 4 giá trị theo bảng sau :

o d-1 : Thời gian cắt = 30 giây

o d-2 : Thời gian cắt = 60 giây

o d-3 : Thời gian cắt = 90 giây

o d-4 : Thời gian cắt = 120 giây

Thời gian cắt E : Thông số d xác định thời gian trễ khi cắt của bộ điều khiển.

Chọn 1 trong 4 giá trị theo bảng sau :

o E-1 : Ngưỡng quá áp = 235V

o E-2 : Ngưỡng quá áp = 240V

o E-3 : Ngưỡng quá áp = 245V

o E-4 : Ngưỡng quá áp = 250V

Thời gian cắt F : Thông số d xác định thời gian trễ khi cắt của bộ điều khiển.

Chọn 1 trong 4 giá trị theo bảng sau :

o F-1 : Sơ cấp = 1

o F-2 : Sơ cấp = 2

o F-3 : Sơ cấp = 3

o F-4 : Sơ cấp = 4

 

Sau khi đã chọn các giá trị cài đặt, nhấn nút [ Mode/Prog. ] khoảng 2 giây, bộ điều khiển sẽ ra khỏi chế độ lập trình và lưu các giá trị cài đặt mới vào bộ nhớ.

Đây là loại non-volatile-memory không bị mất nội dung dù cho nguồn điện bị ngắt.

  1. Các đặc trưng kỹ thuật chính :

 

Điện áp hoạt động

AC220V +-15%, 50/60Hz

Công suất tiêu thụ

5VA

Quy cách cầu chì đề nghị

250V, 2A, có thời gian trễ. Lắp ngoài

Quy cách máy biến dòng

Dòng thứ cấp định mức 5A

Khả năng đóng cắt của tiếp điểm

Xoay vòng 1.1.1.1

Độ chính xác

1.0%

Kích thước cắt tủ điện

92x92mm

Dải nhiệt độ/ độ ẩm vận hành

-10C~35C, 10%~85%RH

Cấp bảo vệ

IP66

 

NHỮNG LƯU Ý CẦN CHÚ Ý:

  • Biến dòng phải đấu từ pha ở đầu nguồn tổng tải
  • Biến dòng ở pha nào thì lấy điều khiển ở pha đó (nguồn nuôi bộ điều khiển cũng ở pha đó)
  • Biến dòng phải chọn sát nhất với tải (ví dụ đo tổng tải 80A thì chọn CT tầm 100-150A là ok nhất)

Do công suất truyền tải đến nhà máy của nhà máy tính bằng S = UxI, như vậy nhà cung cấp điện sẽ phải gánh toàn bộ phần công suất mất đi do hệ số công suất thấp. Do vậy mới có qui định phải luôn nâng cao hệ số công suất tiêu thụ, không thì bạn sẽ bị phạt nặng tiền điện đấy. Dưới đây là phương pháp tính cơ bản các lắp đặt tụ bụ, để lấy lại và nâng cao hệ số công suất cho thiết bị của bạn. 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) 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 ). Từ công suất cần bù ta chọn tụ bù cho phù hợp trong bảng catalog của nhà cung cấp tụ bù. Giả sử 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 Qbù = P ( tgφ1 – tgφ2 ) Qbù = 100( 0.88 – 0.33 ) = 55 (KVAr) Từ số liệu này ta chọn tụ bù trong bảng catalogue của nhà sản xuất giả sử ta có tụ 10KVAr. Để bù đủ cho tải thì ta cần bù 6 tụ 10 KVAr tổng công suất phản kháng là 6×10=60(KVAr). Bảng tra dung lượng tụ cần bù Phương pháp tính dung lượng cần bù theo công thức thường rất mất thời gian và phải có máy tính có thể bấm được hàm arcos, tan. Để quá trình tính toán nhanh, người ta thường dung bảng tra hệ số để tính dung lượng tụ bù Lúc này, ta áp dụng công thức : Qb = P*k Với k là hệ số cần bù tra trong bảng tra dưới đây

 

Cos

φ

2 Cos

φ

1

0.88

0.89

0.90

0.91

0.92

0.93

0.94

0.95

0.96

0.97

0.98

0.99

1.00

0.50

1.19

1.22

1.25

1.28

1.31

1.34

1.37

1.40

1.44

1.48

1.53

1.59

1.73

0.51

1.15

1.17

1.20

1.23

1.26

1.29

1.32

1.36

1.39

1.44

1.48

1.54

1.69

0.52

1.10

1.13

1.16

1.19

1.22

1.25

1.28

1.31

1.35

1.39

1.44

1.50

1.64

0.53

1.06

1.09

1.12

1.14

1.17

1.20

1.24

1.27

1.31

1.35

1.40

1.46

1.60

0.54

1.02

1.05

1.07

1.10

1.13

1.16

1.20

1.23

1.27

1.31

1.36

1.42

1.56

0.55

0.98

1.01

1.03

1.06

1.09

1.12

1.16

1.19

1.23

1.27

1.32

1.38

1.52

0.56

0.94

0.97

1.00

1.02

1.05

1.08

1.12

1.15

1.19

1.23

1.28

1.34

1.48

0.57

0.90

0.93

0.96

0.99

1.02

1.05

1.08

1.11

1.15

1.19

1.24

1.30

1.44

0.58

0.86

0.89

0.92

0.95

0.98

1.01

1.04

1.08

1.11

1.15

1.20

1.26

1.40

0.59

0.83

0.86

0.88

0.91

0.94

0.97

1.01

1.04

1.08

1.12

1.17

1.23

1.37

0.60

0.79

0.82

0.85

0.88

0.91

0.94

0.97

1.00

1.04

1.08

1.13

1.19

1.33

0.61

0.76

0.79

0.81

0.84

0.87

0.90

0.94

0.97

1.01

1.05

1.10

1.16

1.30

0.62

0.73

0.75

0.78

0.81

0.84

0.87

0.90

0.94

0.97

1.01

1.06

1.12

1.27

0.63

0.69

0.72

0.75

0.78

0.81

0.84

0.87

0.90

0.94

0.98

1.03

1.09

1.23

0.64

0.66

0.69

0.72

0.74

0.77

0.81

0.84

0.87

0.91

0.95

1.00

1.06

1.20

0.65

0.63

0.66

0.68

0.71

0.74

0.77

0.81

0.84

0.88

0.92

0.97

1.03

1.17

0.66

0.60

0.63

0.65

0.68

0.71

0.74

0.78

0.81

0.85

0.89

0.94

1.00

1.14

0.67

0.57

0.60

0.62

0.65

0.68

0.71

0.75

0.78

0.82

0.86

0.90

0.97

1.11

0.68

0.54

0.57

0.59

0.62

0.65

0.68

0.72

0.75

0.79

0.83

0.88

0.94

1.08

0.69

0.51

0.54

0.56

0.59

0.62

0.65

0.69

0.72

0.76

0.80

0.85

0.91

1.05

0.70

0.48

0.51

0.54

0.56

0.59

0.62

0.66

0.69

0.73

0.77

0.82

0.88

1.02

0.71

0.45

0.48

0.51

0.54

0.57

0.60

0.63

0.66

0.70

0.74

0.79

0.85

0.99

0.72

0.42

0.45

0.48

0.51

0.54

0.57

0.60

0.64

0.67

0.71

0.76

0.82

0.96

0.73

0.40

0.42

0.45

0.48

0.51

0.54

0.57

0.61

0.64

0.69

0.73

0.79

0.94

0.74

0.37

0.40

0.42

0.45

0.48

0.51

0.55

0.58

0.62

0.66

0.71

0.77

0.91

0.75

0.34

0.37

0.40

0.43

0.46

0.49

0.52

0.55

0.59

0.63

0.68

0.74

0.88

0.76

0.32

0.34

0.37

0.40

0.43

0.46

0.49

0.53

0.56

0.60

0.65

0.71

0.86

0.77

0.29

0.32

0.34

0.37

0.40

0.43

0.47

0.50

0.54

0.58

0.63

0.69

0.83

0.78

0.26

0.29

0.32

0.35

0.38

0.41

0.44

0.47

0.51

0.55

0.60

0.66

0.80

0.79

0.24

0.26

0.29

0.32

0.35

0.38

0.41

0.45

0.48

0.53

0.57

0.63

0.78

0.80

0.21

0.24

0.27

0.29

0.32

0.35

0.39

0.42

0.46

0.50

0.55

0.61

0.75

0.81

0.18

0.21

0.24

0.27

0.30

0.33

0.36

0.40

0.43

0.47

0.52

0.58

0.72

0.82

0.16

0.19

0.21

0.24

0.27

0.30

0.34

0.37

0.41

0.45

0.49

0.56

0.70

0.83

0.13

0.16

0.19

0.22

0.25

0.28

0.31

0.34

0.38

0.42

0.47

0.53

0.67

0.84

0.11

0.13

0.16

0.19

0.22

0.25

0.28

0.32

0.35

0.40

0.44

0.50

0.65

0.85

0.08

0.11

0.14

0.16

0.19

0.22

0.26

0.29

0.33

0.37

0.42

0.48

0.62

0.86

0.05

0.08

0.11

0.14

0.17

0.20

0.23

0.26

0.30

0.34

0.39

0.45

0.59

0.87

0.03

0.05

0.08

0.11

0.14

0.17

0.20

0.24

0.28

0.32

0.36

0.42

0.57

0.88

0.00

0.03

0.06

0.08

0.11

0.14

0.18

0.21

0.25

0.29

0.34

0.40

0.54

Ví dụ

: Với bài toán như trên, từ cosφ1 = 0.75 và cosφ2 = 0.95. Ta gióng theo hàng và theo cột sẽ gặp nhau tại ô có giá trị k=0.55. Từ k = 0.55 ta tính toán tương tự sẽ ra kết quả như tính bằng công thức.

1. Bù trên lưới điện áp Trong mạng lưới hạ áp, bù công suất được thực hiện bằng : – Tụ điện với lượng bù cố định (bù nền). – Thiết bị điều chỉnh bù tự động hoặc một bộ tụ cho phép điều chỉnh liên tục theo yêu cầu khi tải thay đổi.

Chú ý

:  Khi công suất phản kháng cần bù vượt quá 800KVAr và tải có tính liên tục và ổn định, việc lắp đặt bộ tụ ở phía trung áp thường có hiệu quả kinh tế tốt hơn.  2. Tụ bù nền Bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ tạo nên lượng bù không đổi. việc điều khiển có thể thực hiện: – 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.

 

Tụ bù nền

Các tụ điện được đặt: – Tại vị trí đấu nối của thiết bị tiêu thụ điện có tính cảm ( động cơ điện và máy biến áp ). – Tại vị trí thanh góp cấp nguồn cho nhiều động cơ nhỏ và các phụ tải có tính cảm kháng đối với chúng việc bù từng thiết bị một tỏ ra quá tốn kém. – Trong các trường hợp khi tải không thay đổi. 3. Bộ tụ bù điều khiển tự động ( bù ứng động ) – Bù công suất thường được hiện bằng các phương tiện điều khiển đóng ngắt từng bộ phận công suất. – Thiết bị này cho phép điều khiển bù công suất một cách tự động, giữ hệ số công suất trong một giới hạn cho phép chung quanh giá trị hệ số công suất được chọn. – Thiết bị này được lắp đặt tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng. ví dụ: tại thanh góp của tủ phân phối chính, tại đầu nối của các cáp trục chịu tải lớn.

 

Bộ điều khiển tụ bù 7 cấp DELAB

Các nguyên lý và lý do sử dụng bù tự động: – Bộ tụ bù gồm nhiều phần và mỗi phần được điều khiển bằng contactor. Việc đóng một contactor sẽ đóng một số tụ song song với các tụ vận hành. Vì vậy lượng công suất bù có thể tăng hay giảm theo từng cấp bằng cách thực hiện đóng hoặc cắt contactor điều khiển tụ. Một rơley điều khiển kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ thực hiện đóng và mở các contactor tương ứng để hệ số công suất cả hệ thống thay đổi ( với sai số do điều chỉnh từng bậc ). Để điều khiển rơle máy biến dòng phải đặt lên một pha của dây cáp dẫn điện cung cấp đến mạch được điều khiển. Khi thực hiện bù chính xác bằng các giá trị tải yêu cầu sẽ tránh được hiện tượng quá điện áp khi tải giảm xuống thấp và do đó khử bỏ các điều kiện phát sinh quá điện áp và tránh các thiệt hại xảy ra cho trang thiết bị. – Quá điện áp xuất hiện do hiện tượng bù dư phụ thuộc một phần vào giá trị tổng trở nguồn. Các qui tắc bù chung – Nếu công suất bộ tụ ( kVar ) nhỏ hơn hoặc bằng 15% công suất định mức máy biến áp cấp nguồn, nên sử dụng bù nền. – Nếu ở trên mức 15%, nên sử dụng bù kiểu tự động. – Vị trí lắp đặt tụ áp trong mạng điện có tính đến chế độ bù công suất; hoặc bù tập trung, bù nhóm, bù cục bộ, hoặc bù kết hợp hai phương án sau cùng. – Về nguyên tắc, bù lý tưởng có nghĩa là bù áp dụng cho từng thời điểm tiêu thụ và với mức độ mà phụ tải yêu cầu cho mỗi thời điểm. – Trong thực tiễn, việc chọn phương cách bù dựa vào các hệ số kinh tế và kỹ thuật. Vị trí lắp đặt tụ bù: 3.1 Bù tập trung: áp dụng cho tải ổn định và liên tục Nguyên lý: bộ tụ 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 . – Làm giảm công suất biểu kiến. – Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải cần thiết. Nhận xét: – Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế. – Vì lý do này kích cỡ dây dẫn , công suất tổn hao không được cải thiện ở chế độ bù tập trung. 3.2 Bù nhóm ( từng phân đoạn ) Bù nhóm nên sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải tiêu thụ theo thời gian của các phân đoạn thay đổi khác nhau. Nguyên lý: bộ tụ được đấu vào tủ phân phối khu vực . hiệu quả do bù nhóm mang lại cho dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ khu vực có đặt tụ được thể hiện rõ nhất.

Ưu điểm:

– Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng. – Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu. – Kích thước dây cáp đi đến các tủ phân phối khu vực sẽ giảm đi hoặc với cùng dây cáp trên có thể tăng thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực.

Nhận xét

: – Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực. – Vì lý do này mà kích thước và công suất tổn hao trong dây dẫn nói trên không được cải thiện với chế độ bù nhóm. – Khi có sự thay đổi đáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dư và kèm  theo hiện tượng quá điện áp3.3 Bù riêng Bù riêng nên được xét đến khi công suất động cơ lớn đáng kế so với mạng điện. Nguyên lý: bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm ( chủ yếu là các động cơ ). Bộ tụ định mức ( kVAr) đến khoảng 25%  giá trị công suất động cơ. Bù bổ sung tại đầu nguồn điện cũng có thể mang lại hiệu quả tốt.

Ưu điểm :

Làm giảm tiền phạt do tiêu thụ công suất phản kháng (kVAr) Giảm công suất biểu kiến yêu cầu. Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.

Nhận xét :

Các dòng điện phản kháng có giá trị lớn sẽ không còn tồn tại trong mạng điện. 3.4 Mức độ bù tối ưu Phương pháp chung : Bảng số liệu tính toán công suất phản kháng cần thiết trong giai đoạn thiết kế. qua đó có thể xác định công suất phản khángcông suất tác dụng cho mức độ bù khác nhau. Vấn đề tối ưu hoá kinh tế kỹ thuật cho một mạng điện đang hoạt động. Việc tính toán định mức bù tối ưu cho một mạng đã tồn tại có thể thực hiện theo những lưu ý sau: + Tiền điện trước khi đặt bù + Tiền điện tương lai sau khi lắp tụ bù. + Các chi phí bao gồm : – Mua tụ bù và mạch điều khiển. – Lắp đặt và bảo trì – Tổn thất trong tụ và tổn thất trên dây cáp, máy biến áp sau khi lắp tụ bù.

Tủ tụ bù là gì và cách hoạt động ra sao? Chúng ta hãy cùng nhau đi phân tích để hiểu rõ hơn về tủ tụ bù trong bài viết sau nhé!

1. Định nghĩa

Tủ điện tụ bù công suất phản kháng thường bao gồm các tủ bù điện mắc song song với tải, được điều khiển bằng một bộ điều khiển tụ bù tự động thông qua thiết bị đóng cắt Contactor.

Tủ tụ bù và nguyên lý hoạt động của nó có chức năng chính là nâng cao hệ số công suất cosφ qua đó giảm công suất phản kháng (Công suất vô công) nhằm giảm tổn thất điện năng tiết kiệm chi phí. Người sử dụng sẽ giảm bớt hoặc không phải đóng tiền phạt công suất phản kháng theo quy định của ngành điện lực.

Hình 1. Tủ tụ bù công suất phản kháng.

  • Tụ bù là một loại thiết bị ngành điện được lắp đặt trong hệ thống điện với tác dụng nâng cao hệ số công suất cosφ.
  • Công suất truyền từ nguồn đến tải (thiết bị sử dụng) có 2 thành phần là công suất tác dụng và công suất phản kháng.
  • Công suất tác dụng là phần công suất sinh ra công hữu ích cho thiết bị đơn vị là W hoặc kW.

2. Nguyên lý hoạt động

Tủ tụ bù và nguyên lý hoạt động được dùng cho các hệ thống điện sử dụng các phụ tải có tính cảm kháng cao, sử dụng các contactor để thay đổi số lượng tụ bù vào vận hành. Quá trình thay đổi này có thể điều khiển bằng chế độ tự động hoặc bằng tay. Hiện nay, tủ tụ bù thường sử dụng hai loại tụ bù điện là tụ dầu và tụ khô.

Tụ bù và nguyên lý hoạt động được chia thành nhiều loại dung lượng khác nhau phổ biến từ 5 ÷ 10 kVAr. Ngoài thành phần chính là tụ bù điện, tủ tụ bù còn có thể được lắp thêm cuộn kháng lọc sóng hài để tăng tính ổn định của hệ thống điện và bảo vệ tụ điện. Các cuộn kháng lọc sóng hài được chế tạo phù hợp với tính chất sóng hài của mạng điện gồm các loại cuộn kháng 6%, 7%, 14%.

Khi vận hành ở chế độ tự động, bộ điều khiển trung tâm của tủ sẽ tự động nhận biết lượng công suất cần bù để đưa tín hiệu đóng cắt các tụ bù hòa vào hệ thống lưới điện, có khoảng từ (4 – 14) cấp, mỗi cấp sẽ ghép với 1 thiết bị đóng cắt Contactor.

Tủ tụ bù và nguyên lý hoạt động của tủ tụ bù là đo độ lệch pha giữa điện áp và dọng điện nếu nó nhỏ giá trị cài đặt (thường là 0.95) để tự động đóng cắt tụ bù cho đến khi đạt được trị số như yêu cầu và giữ hệ số công suất quanh giá trị cài đặt. Tủ tụ bù thường được đặt trong nhà hoặc ngoài trời, có thể hoạt động kết hợp với tủ phân phối tổng MSB hay lắp đặt độc lập. Bộ điều khiển tụ bù được lập trình thông minh để tối ưu quá trình đóng cắt các tụ bù phù hợp với nhu cầu cụ thể của các ứng dụng.

Có các phương thức và phương pháp bù như:

  • Bù nền;
  • Bù ứng động;
  • Bù tập trung;
  • Bù theo nhóm;
  • Bù riêng…

Hình 2. Bên trong của tủ tụ bù công suất phản kháng trong thực tế.

Để hiểu rõ hơn về phần này, chúng ta cùng đi phân tích nhé!

Công suất phản kháng là phần công suất không sinh ra công hữu ích sinh ra trong quá trính biến đổi điện năng thành dạng năng lượng khác hoặc có thể từ năng lượng điện sang chính năng lượng điện (có thể gọi là thành phần từ hóa) đơn vị là VAR hoặc kVAR.

– Nhu cầu về tải (thiết bị sử dụng) về công suất tác dụng và công suất phản kháng phải đáp ứng đủ thì tải mới có thể hoạt động tốt được. Tổng hợp của 2 công suất này gọi là công suất biểu kiến đơn vị VA hoặc kVA. Ba loại công suất này có một mối quan hệ mật thiết thông qua công thức:

S2 = P2 + Q2

P = S.cosφ

Q = S.sinφ

Trong đó:

Hình 3. Mối quan hệ giữa S, P và Q.

Hệ số cosφ càng nâng cao thì tải sẽ sinh ra càng nhiều công, khi sử dụng tụ bù, nguồn chỉ cung cấp một phần công suất phản kháng, phần còn lại do tụ bù sẽ bù vào từ đó giúp công suất tác dụng sẽ được tăng lên.

  • Xét đến việc truyền tải điện năng, dòng điện sẽ làm dây bị nóng lên, tạo ra một lượng sụt áp trên đường dây tải điện. Dòng điện tỉ lệ với công suất biểu kiến nên khi ta sử dụng tụ bù để bù vào phần công suất phản kháng sẽ có tác dụng:
  • Đường dây chỉ truyền tải dòng điện của công suất tác dụng nên sẽ mát hơn.
  • Chấp nhận đường dây phát điện ở mức hiện tại thì có thể bắt đường dây tải nhiều hơn.

3. Tác dụng của tủ tụ bù

Có tác dụng làm tăng hệ số công suất (cosφ) bằng cách sử dụng bộ tụ bù làm nguồn phát công suất phản kháng.

Tủ điện tụ bù thường gồm nhiều bước tụ, mỗi bước tụ được điều khiển bằng Contactor. Việc đóng hay mở Contactor sẽ thay đổi số lượng tụ bù vận hành song song. Một bộ điều kiển kiểm soát hệ số công suất của mạng điện sẽ thực hiện đóng mở các Contactor qua đó làm cho hệ số công suất của cả mạng điện thay đổi.

Tủ điện bù công suất phản kháng được sử dụng cho các hệ thống điện sử dụng các phụ tải có tính cảm kháng cao, thường lắp đặt tại phòng kỹ thuật điện hoặc khu vực trạm biến áp cho các công trình công nghiệp như nhà máy, xưởng nghiệp, cao ốc, văn phòng, chung cư, bệnh viện…

Sau đây chúng ta cùng điểm lại các tác dụng chính của tủ tụ bù:

3.1. Giúp bù công suất phản kháng cho lưới điện hạ thế

Khi đứng trên cương vị là người quản lý doanh nghiệp hay cán bộ phụ trách điện. Chúng ta đều cảm thấy xót xa khi mỗi tháng phải trả thêm số tiền bị phạt do hệ số cosφ không đạt. Nếu như hệ thống điện của chúng ta có hệ số cosφ nhỏ hơn 0,85 mà chưa được lắp đặt tủ tụ bù hạ thế. Hoặc lắp rồi mà không đáp ứng được nhu cầu thì đó chính là lý do dẫn tới việc bị phạt tiền.

Hình 4. Tủ tụ bù hạ thế.

3.2. Giảm hoá đơn tiền điện do lắp đặt tủ tụ bù công suất phản kháng

Hiện tại đồng hồ lắp cho các nhà máy hiển thị 3 loại công suất: công suất thực P (kW), công suất phản kháng Q (kVAr) và công suất biểu kiến S (kVA). Tiền mà chúng ta thường bị phạt chính là tiền mua điện năng phản kháng. Đối với hộ dân thì tính tiền trên công suất P (kWh). Còn các doanh nghiệp do sản lượng tiêu thụ thường lớn nên phải trả thêm công suất phản kháng (kVAr).

a) Chúng ta sẽ phải lựa chọn 1 trong 2 giải pháp sau để giải quyết vấn đề đó

  • Trả tiền cho điện lực toàn bộ số tiền phạt do không đạt công suất cosφ.
  • Lắp đặt hệ thống tủ tụ bù công suất cosφ để bù lại phần tiêu hao. Bản chất của tủ tụ bù hạ thế giống như một máy phát điện. Nhưng nó phát công suất phản kháng Q.

Khi hệ số cosφ ≤ 0.85 thì theo quy định của điện lực lượng Q tiêu thụ bắt đầu được tính tiền.

Tiền phạt thực chất là tiềm mua điện năng phản kháng. Hiện nay đồng hồ thế hệ mới mà điện lực lắp đặt cho các nhà máy hiển thị 3 loại công suất:

Đối với hộ dân thì tính tiền trên công suất P (KWh), còn các doanh nghiệp do sản lượng tiêu thụ lớn nên phải trả thêm công suất phản kháng (công suất ảo) Q (kVAr).

b) Có 2 lựa chọn để trả tiền cho phần sử dụng công suất này

  • Trả tiền trực tiếp cho điện lực, tiền này thường được gọi là “tiền phạt” (trước đây các công tơ điện không hiển thị công suất Q, do đó người sử dụng không thấy được lượng công suất Q mình sài mà vẫn phải trả tiền nên gọi là “phạt”).
  • Lắp đặt tủ tụ bù hạ thế công suất tại chỗ. Bản chất của tủ tụ bù hạ thế giống như một máy phát điện, nhưng nó phát công suất phản kháng Q.

c) Khi nào thì nên lắp tụ bù?

Theo qui định của điện lực khi hệ thống tiêu thụ của bạn có cosφ ≤ 0,85 thì lượng Q tiêu thụ bắt đầu được tính tiền. Chình vì vậy để không phải phạt, chúng ta nên lắp hệ thống tủ tụ bù công suất cosφ. Có nhiều cách bù như bù cứng hoặc bù mềm, bù tự động hay bằng tay. Nhưng đa số chúng ta thường chọn giải pháp bù mềm và bù tự động.

3.3. Tụ bù hạ thế giúp bù công suất phản kháng tăng khả năng truyền tải của dây

  • Dòng điện chạy trên đường dây gồm 2 thành phần tác dụng và phản kháng. Nếu ta bù ở cuối đường dây thì dòng phản kháng sẽ bớt. Chính vì lẽ đó ta có thể cho đường dây tải thêm dòng tác dụng, rất chi là đơn giản.
  • Ngoài các tác dụng trên thì chúng ta không thể nhắc tới tác dụng của tủ tụ bù hạ thế đối với máy biến áp. Nó giúp bù công suất phản kháng giúp tăng công suất thực máy biến áp.
  • Từ S = U.I ta thấy rằng dung lượng máy biến áp gồm 2 phần P và Q. Nếu ta bù tốt thì S gần như bằng P, điều này cho phép máy biến áp tăng thêm tải.

Tụ bù là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điện được sử dụng rất phổ biến có tác dụng bù công suất phản kháng. (vui lòng xem bài viết Tụ bù hạ thế để tìm hiểu thêm về tụ bù).

 Tụ bù tiết kiệm điện

Hình ảnh: Tụ bù tiết kiệm điện

Tại sao lắp tụ bù lại tiết kiệm điện?

Trong hệ thống điện sản xuất và điện sinh hoạt sử dụng nhiều thiết bị cảm kháng như động cơ, biến áp,… các thiết bị đó không những tiêu thụ công suất hữu công P (kW) = S*Cosφ mà còn tiêu thụ một lượng lớn công suất vô công Q (kVAr) = S*Sinφ gây tổn hao cho hệ thống điện. Trong đó φ (đọc là phi) là góc lệch pha giữa dòng điệnđiện áp. Thành phần công suất phản kháng làm cho tổng công suất truyền tải trên đường dây tăng lên gây tổn hao, quá tải, sụt áp,… Tổng công suất S (kVA) = P + iQ hay  (xem thêm bài viết Công suất phản kháng).

Công suất phản kháng càng lớn thì Cosφ càng nhỏ. Ngành Điện quy định cosφ phải đạt thấp nhất 0.9. Nếu để cosφ dưới 0.9 thì đơn vị sử dụng điện sẽ bị phạt tiền mua công suất phản kháng. (Xem thêm: “Thông tư Quy định về mua, bán công suất phản kháng“).

Lắp đặt tụ bù là giải pháp để giảm công suất phản kháng. Đảm bảo cosφ luôn cao hơn 0.9 sẽ không bị phạt tiền. Trong thực tế cosφ thường được cài đặt ở ngưỡng 0.95. Tùy theo từng đơn vị sử dụng điện khi lắp tụ bù có thể tiết kiệm được vài chục % tiền điện hàng tháng do không bị phạt tiền cosφ. Lắp tụ bù không những tiết kiệm tiền điện do không bị phạt mà còn giảm được tổn hao trên đường dây, tiết kiệm một phần chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống điện như dây dẫn, thiết bị đóng cắt bảo vệ, máy biến áp…

Một số giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện:

Đối với cơ sở sản xuất nhỏ:

Đặc điểm:

– 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.

Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện:

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.

Đối với cơ sở sản xuất trung bình:

Đặc điểm:

– 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.

Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện:

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,…

 Tủ tụ bù tiết kiệm điện

Hình ảnh: Tủ tụ bù tiết kiệm điện bù tự động

Đối với cơ sở sản xuất lớn:

Đặc điểm:

– 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.

Mối quan hệ giữa các loại công suất điện, bù công suất phản kháng

Hình ảnh: Mô tả mối quan hệ giữa các loại công suất điện, bù công suất phản kháng.

Trong lưới điện tồn tại 2 loại công suất:

Công suất hữu dụng P (kW) là công suất sinh ra công có ích trong các phụ tải. P = S*Cosφ.

Công suất phản kháng Q (kVAr) là công suất vô ích, gây ra do tính cảm ứng của các loại phụ tải như: động cơ điện, máy biến áp, các bộ biến đổi điện áp… Q = S*Sinφ.

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

Tại sao phải bù công suất phản kháng?

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 tiền cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ.

– Về kỹ thuật: công suất phản kháng gây ra sụt áp trên đường dây và tổn thất công suất trên đường truyền.

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 cosφ.

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất 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.

Theo quy định của Bộ Công Thương: “Thông tư Quy định về mua, bán công suất phản kháng” có hiệu lực từ ngày 10/12/2014, người sử dụng điện sẽ bị phạt tiền nếu hệ số công suất cosφ dưới mức cho phép.

Cách tính công suất phản kháng cần bù:

Muốn tính công suất phản kháng cần bù để chọn tụ bù cho tải nào đó thì ta cần biết công suất (P) và hệ số công suất (Cosφ) của tải đó: Giả sử ta có công suất của tải là P, hệ số công suất của tải là Cosφ1 → tgφ1 (trước khi bù), hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → tgφ2. Công suất phản kháng cần bù là:

Qb = P*(tgφ1 – tgφ2)

Các biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng:

1/ Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên: Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng mà chúng cần có ở nguồn cung cấp.

– Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.

– Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn.

– Hạn chế động cơ chạy không tải.

– Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ.

– Thay biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.

2/ Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo: Phương pháp này được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù công suất phản kháng ở các hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù công suất phản kháng bao gồm:

a. Máy bù đồng bộ: chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải.

* Ưu điểm: máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra công suất phản kháng, đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của mạng điện.

* Nhược điểm: máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành phức tạp. Máy bù đồng bộ thường để bù tập trung với dung lượng lớn.

b. Tụ bù điện: làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do đó, có thể sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện.

* Ưu điểm:

Công suất nhỏ, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành.

– Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ bù theo sự phát triển của tải.

– Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ.

* Nhược điểm:

– Nhạy cảm với sự biến động của điện áp và kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá định mức. Tuổi thọ tụ bù có giới hạn, sẽ bị hư hỏng sau nhiều năm làm việc.

– Khi đóng tụ bù vào mạng điện sẽ có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện khỏi mạng trên cực của tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho người vận hành.

– Sử dụng tụ bù điện ở các hộ tiêu thụ công suất phản kháng vừa và nhỏ (dưới 5000 kVAr).

Xem thêm bài viết: Tụ bù tiết kiệm điện.

Các phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bù:

Có hai phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bù:

a. Bù tĩnh (bù nền): 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 và 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.

b. 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.

Các phương pháp bù công suất phản kháng bằng tụ bù:

phương pháp bù công suất phản kháng bằng tụ bù điện

Hình ảnh: Sơ đồ vị trí lắp tụ bù trong mạng điện

1/ 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.

2/ 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.

3/ 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.

Sóng hài là gì?

Thành phần cơ bản và sóng hài

Hình ảnh: Thành phần cơ bản và sóng hài

 

Sóng hài là một dạng nhiễu không mong muốn, ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng lưới điện và cần được chú ý tới khi tổng các dòng điện hài cao hơn mức độ giới hạn cho phép. Dòng điện hài là dòng điện có tần số là bội của tần số cơ bản. Ví dụ dòng 250Hz trên lưới 50Hz là sóng hài bậc 5. Dòng điện 250Hz là dòng năng lượng không sử dụng được với các thiết bị trên lưới. Vì vậy, nó sẽ bị chuyển hoá sang dạng nhiệt năng và gây tổn hao.

Sóng hài được đặc trưng của dao động hoàn toàn trên phổ tần số công nghiệp cơ bản. Thành phần sóng hài trong nguồn AC được định nghĩa là thành phần sin của một chu kỳ sóng có tần số bằng số nguyên lần tần số cơ bản của hệ thống.

fh = h.fb

trong đó: h là số nguyên dương.

Nguyên nhân gây ra sóng hài là do các phụ tải dạng phi tuyến trong hệ thống điện. Điện áp đầu vào của tải phi tuyến là dạng hình sin nhưng dòng qua nó có dạng không sin.

Một dạng sóng bất kỳ là tổng của các dạng sóng hình sin. Khi đồng nhất từ chu kỳ này sang chu kỳ khác nó có thể được miêu tả như những sóng sin cơ bản và bội số của tần số cơ bản, có nghĩa là bao gồm sóng sin cơ bản và chuỗi của các dạng sóng sin hài bậc cao, gọi là chuỗi Fourier.

Quá trình tính toán có thể độc lập với mỗi hài riêng. Kết quả tính toán của mỗi tần số sẽ được kết hợp vào một dạng của chuỗi Fourier để có dạng sóng ra tổng quát nếu cần. Thông thường chỉ cần quan tâm đến biên độ của sóng hài.

Khi cả nửa chu kỳ âm, dương của một dạng sóng có dạng đồng nhất, chuỗi Fourier chỉ chứa hài bậc lẻ. Vì hầu hết các thiết bị sinh ra sóng hài thông thường có dạng sóng đồng nhất nên trong thực tế ta chỉ cần quan tâm đến sóng hài bậc lẻ 3,5,7,…

Các nguồn sinh ra sóng hài:

Các tải công nghiệp: Các thiết bị điện tử công suất, biến tần, lò hồ quang, máy hàn, bộ khởi động điện tử, đóng mạch máy biến áp công suất lớn…

Các tải dân dụng: Đèn phóng điện chất khí, tivi, máy photocopy, máy tính, lò vi sóng…

Với nhiều biện pháp khác nhau, người ta có thể giảm một số sóng hài đến một giá trị nhỏ không đáng kể. Việc khử bỏ hoàn toàn chúng tất nhiên không thể hoàn toàn thực hiện được.

 

Tác hại sóng hài lên lưới điện:

Sóng hài gây tác hại biến dạng lưới điện

Hình ảnh: Sóng hài bậc 5 gây tác hại biến dạng lưới điện

 

Sóng hài là dạng nhiễu không mong muốn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng điện năng, xuất hiện khi sử dụng những tải không tuyến tính (biến tần, bộ chuyển điện thế, UPS,…) có tác dụng rất xấu đến những thiết bị, máy móc được sử dụng trong nhà máy như:

Sóng hài làm cho cáp bị quá nhiệt, phá hỏng cách điện.

– Giảm tuổi thọ động cơ, gây ra quá nhiệt động cơ, gây tiếng ồn lớn khi vận hành.

– Quá tải CB, quá nhiệt và gây cháy nổ máy biến áp (trong khi lượng điện sử dụng vẫn nhỏ hơn định mức).

– Máy cắt, Aptomat, cầu chì có thể bị tác động mà không rõ nguyên nhân.

Sóng hài gây tác hại nghiêm trọng đến tụ bù do phá hỏng chất điện môi, tụ bị phồng, giảm tuổi thọ tụ bù, thậm chí gây nổ tụ bù bất thường.

– Gây nhiễu ảnh hưởng đến các thiết bị viễn thông, hệ thống tự động hóa như PLC, Role,…

– Các thiết bị đo hoạt động không chính xác.

– Lãng phí năng lượng…

 

Tiêu chuẩn quy định ngưỡng sóng hài:

Để giảm ảnh hưởng của sóng hài trong hệ thống điện, Thông tư 39/2015/TT-BCT ngày 18/11/2015 của Bộ Công Thương quy định:

Yêu cầu về sóng hàiđiện áp (trích Điều 7):

1. Tổng độ biến dạng sóng hàiđiện áp tại mọi điểm đấu nối trung và hạ áp không được vượt quá giới hạn như sau:

– Tổng biến dạng sóng hài: ≤ 6,5%

– Biến dạng riêng lẻ: ≤ 3,0%

2. Cho phép đỉnh nhọn điện áp bất thường trên lưới điện phân phối trong thời gian ngắn vượt quá tổng mức biến dạng sóng hài quy định như trên nhưng không được gây hư hỏng thiết bị của lưới điện phân phối.

Yêu cầu về sóng hàidòng điện (Điều 32):

1. Giá trị cực đại cho phép của tổng độ biến dạng sóng hàidòng điện phụ tải gây ra được quy định như sau:

a) Đối với đấu nối vào cấp điện áp trung áp và hạ áp có công suất nhỏ hơn 50 kW: Giá trị dòng điện của sóng hài bậc cao không vượt quá 20% dòng điện phụ tải;

b) Đối với đấu nối vào cấp điện áp cao áp hoặc các đấu nối có công suất từ 50 kW trở lên: Giá trị dòng điện của sóng hài bậc cao không vượt quá 12% dòng điện phụ tải.

2. Tổng độ biến dạng sóng hàidòng điện do Đơn vị phân phối điện đo tại điểm đấu nối của Khách hàng sử dụng lưới điện phân phối được đo đếm theo tiêu chuẩn IEC1000-4-7, kéo dài ít nhất 24 giờ với chu kỳ 10 phút 01 lần. Chậm nhất 06 tháng kể từ thời điểm phát hiện thiết bị của khách hàng không đạt được giá trị quy định tại Khoản 1 Điều này, khách hàng phải áp dụng các biện pháp khắc phục để đạt được giá trị tổng độ biến dạng sóng hàidòng điện trong giới hạn cho phép.

 

Thiết bị đo và phân tích sóng hài:

Để đo sóng hài cần phải có thiết bị chuyên dụng. Có một số thiết bị đo sóng hài ở mức độ đơn giản dạng như Ampe kìm cầm tay giá khoảng từ vài trăm $, cũng có các thiết bị đo và phân tích sóng hài có đầy đủ tính năng cần thiết (như hình ảnh minh họa) nhưng khá đắt tiền khoảng từ vài nghìn $. Do chi phí đầu tư thiết bị khá cao nên đa phần các nhà máy không trang bị sẵn cho nhân viên kỹ thuật điện. Bên cạnh đó để sử dụng được thiết bị đo và phân tích sóng hài cần phải có kiến thức chuyên sâu.

Thiết bị đo sóng hài, phân tích sóng hài

Hình ảnh: Thiết bị đo sóng hài, phân tích sóng hài

 

Các vấn đề liên quan đến tụ bù:

Tụ bù là thành phần tĩnh và tuyến tính nên nó không gây ra sóng hài. Tuy nhiên nó sẽ tương tác với các nguồn tự cảm của hệ thống điện và có thể tạo ra điều kiện cộng hưởng song song ở tần số hài. Việc này làm tăng dòng qua tụ một cách đáng kể và có thể gây ra nổ cầu chì, nhảy aptomat hay làm điện áp trên tụ tăng cao dẫn đến phá hỏng chất điện môi hoặc tụ bị phồng, nổ.

 

Tác hại của sóng hài gây nổ tụ bù

Hình ảnh: Tụ bù bị nổ do sóng hài

 

Với sóng hài trong hệ thống và việc bổ sung tụ bù để giảm hệ số công suất phản kháng cosφ, rất dễ gây ra sự cố cho hệ thống mặc dù trước đó hệ thống vận hành hoàn toàn bình thường. Nguyên nhân chính là do tụ bù điện đã gây ra cộng hưởng sóng hài làm tăng mức độ ảnh hưởng của sóng hài.

Thực tế lắp đặt và xử lý sự cố hệ thống tụ bù công suất phản kháng chúng tôi nhận thấy sóng hài gây ra thiệt hại khá nghiêm trọng cho tụ bù. Ngày nay các cơ sở sản xuất ứng dụng nhiều thiết bị điều khiển, tự động hóa hiện đại trong đó có biến tần là tác nhân chính gây ra sóng hài. Trong khi đó hệ thống tủ bù ngay từ đầu đã không được lắp đặt thiết bị lọc sóng hài dẫn tới tụ bị phồng, cháy thậm chí bị nổ rất nhanh. Muốn khắc phục phải lắp lắp ráp lại cả tủ điện, thay vỏ tủ kích thước lớn, khó khăn cho việc thi công, tốn nhiều chi phí, khó bố trí chỗ đặt tủ,…

 

Sử dụng cuộn kháng lọc sóng hài:

Cuộn kháng lọc sóng hài Mikro

Hình ảnh: Cuộn kháng lọc sóng hài Mikro

 

Để lọc sóng hài cho tụ bù chỉ cần lắp nối tiếp Cuộn kháng lọc sóng hài với Tụ bù. Có nhiều loại cuộn kháng 6%, 7%, 14% và được chế tạo tương ứng với các dung lượng khác nhau của tụ bù. Ví dụ cuộn kháng Mikro 7% dùng cho tụ bù 50kVAr cho phép lọc sóng hài bậc 5,7.

Lắp cuộn kháng làm tăng khá nhiều chi phí, có thể tăng thêm khoảng 50% so với phương án không lắp cuộn kháng. Đồng thời kích thước tủ lắp cuộn kháng cũng lớn hơn nhiều do cuộn kháng khá cồng kềnh và nặng. Cuộn kháng có tác dụng triệt tiêu sóng hài nhưng cũng làm tăng điện áp vào tụ do đó nên sử dụng tụ bù có điện áp cao sẽ bền hơn.

 

Lắp cuộn kháng lọc sóng hài cho tụ bù

Hình ảnh: Lắp cuộn kháng lọc sóng hài cho tụ bù.

Trong việc vận hành hệ thống điện thì việc lắp đặt tụ bù chuẩn sẽ mang lại những lợi ích to lớn đối với người sử dụng. Áp dụng đúng kỹ thuật lắp đặt còn hỗ trợ nâng cao được việc bảo vệ các thiết bị điện trong hệ thống và năng suất làm việc của chúng. Hãy cùng siêu thị vật tư điện tìm hiểu sâu hơn về vấn đề này.

Bù tập trung

Bù tập trung áp dụng khi tải ổn định và liên tục. Phương pháp bù này là đặt tụ điện tại bên thứ cấp (có 10 đến 15kV) của máy biến áp trung gian hoặc phía hạ áp hay cao áp của máy biến áp phân phối điện (điện áp 10 đến 15; điện áp 0,38kV). Nếu như nối tụ điện vào phía cao áp của các trạm biến áp thì được gọi là bù tập trung bên cao áp. Nếu nối tụ điện vào thanh cái hạ áp, được gọi là bù tập trung phía hạ áp.

Nguyên lý:

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

Ưu điểm:

  • Việc lắp đặt tụ bù tập trung làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.
  • Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu.
  • Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó nó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết.

Nhận xét

  • Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế.
  • Vì lý do trên, kích cỡ của dây dẫn, công suất tổn hao trong dây không được cải thiện với chế độ bù tập trung.

Bù nhóm ( từng phân đoạn )

Bù nhóm nên sử dụng khi mạng điện quá lớn và khi chế độ tải tiêu thụ theo thời gian của các phân đoạn thay đổi khác nhau. Nếu vị trí bạn muốn lắp tụ bù gặp trường hợp giống như trên thì sử dụng bù nhóm là điều cần thiết.

Nguyên lý:

Bộ tụ được đấu vào tủ phân phối khu vực như hình dưới. Hiệu quả do bù nhóm mang lại cho các dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối chính đến các tủ phân phối khu vực có đặt tụ được thể hiện rõ nhất.

Ưu điểm:

  • Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.
  • Làm giảm công suất biểu kiến yêu cầu.
  • Kích thước dây cáp đi đến các tủ phân phối khu vực sẽ giảm đi hoặc với cùng dây cáp trên có thể tăng .thêm phụ tải cho tủ phân phối khu vực.
  • Tổn hao trên cùng dây cáp sẽ giảm.

Nhận xét

Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả dây dẫn xuất phát từ tủ phân phối khu vực.

Vì lý do trên, kích thước và công suất tổn hao trong dây dẫn nói trên không được cải thiện với chế độ bù nhóm, khi có sự thay đổi đáng kể của tải, luôn luôn tồn tại nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá điện áp.

Bù riêng

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

Nguyên lý:

Bộ tụ mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm (chủ yếu là các động cơ). Bù riêng nên được xét đến khi công suất của động cơ là đáng kể so với công suất mạng điện.

Bộ tụ điện được định mức (kVAr) đến khoảng 25% giá trị công suất (kW) của động cơ. Bù bổ sung tại đầu nguồn điện cũng có thể mang lại hiệu quả tốt.

Ưu điểm:

Làm giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng (kVAr)

Giảm công suất biểu kiến yêu cầu

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

Nhận xét:

Các dòng điện phản kháng có giá trị lớn sẽ không còn tồn tại trong hệ thống điện.

Ưu nhược điểm trong việc đặt tụ bù phía cao thế và phía hạ thế ?

Đặt tụ bù phía cao thế

Ưu điểm:

  • Giá thành đầu tư tính theo kVAr/đồng rẻ hơn phía hạ thế vì khi bù phía cao thế thường ít dùng thiết bị điều chỉnh dung lượng bù.
  • Bù được cả dung lượng Qpt của phụ tải phía hạ thế và dung lượng Qo trong nội bộ MBT

Nhược điểm:

  • Tụ điện cao thế thường lắp ở cấp điện áp trung áp nên yêu cầu lắp đặt sẽ phức tạp hơn, chiếm nhiều diện tích và không gian hơn.
  • Do dung lượng tụ không cao lắm nên chỉ dùng các thiết bị đóng cắt và bảo vệ đơn giản như cầu dao cầu chì, ở trạm biến áp 110kV đầu cáp cấp đến nhóm tụ thường đặt 1 máy cắt không đặt thiết bị điều chỉnh dung lượng bù vì giá thành đầu tư sẽ cao lên rất nhiều. Trong lưới điện chỉ có các trạm phát bù có dung lượng lớn người ta mới đưa vào hệ thống điều chỉnh dung lượng bù, trong trường hợp này người ta dùng nhiều máy cắt điện và các tủ hợp bộ rơ le điều khiển tự động.

Đặt tụ bù phía hạ thế

Ưu điểm

  • Quản lý vận hành và sửa chữa đơn giản vì ở điện áp thấp sẽ dễ lắp đặt, chiếm ít diện tích và không gian.
  • Thường được đặt các thiết bị đóng cắt, điều khiển và bảo vệ. Dễ dàng điều chỉnh được dung lượng bù theo chế độ công suất, điện áp, cosφ

Nhược điểm

  • Giá thành đầu tư tính theo kVAr/ đồng đắt hơn phía cao thế một ít vì có thêm các thiết bị điều chỉnh dung lượng bù.
  • Chỉ bù được trong phạm vi công suất phụ tải hạ thế của một máy biến áp.

HI vọng qua bài viết này các bạn đã có thể hiểu rõ được tầm quan trọng trong việc lựa chọn vị trí lắp đặt tụ bù cho nhu cầu sử dụng của hệ thống điện mà bạn đang quản lý. Nếu có thắc mắc cần hỗ trợ giải đáp vui lòng liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và giải đáp miễn phí.

Tụ bù 3 pha Mikro hiện nay là một trong những loại tụ bù được người sử dụng nhiều trong các công trình hệ thống điện cho kinh doanh và dân dụng bởi những tính năng ưu việt mà nó đem lại. Hôm nay hãy cùng chúng tôi xem xét nguyên lý hoạt động và cấu tạo của tụ bù 3 pha Mikro để hiểu thêm về thiết bị điện này nhé!

Nguyên lý hoạt động tụ bù 3 pha Mikro

– Tụ bù 3 pha mikro được điều khiển bằng bộ điều khiển tụ bù mikro tự động thông qua thiết bị đóng cắt contactor. Tụ bù 3 pha này được hoạt động dựa trên nguyên lý nâng cao hệ số công suất cosphi giữa hiệu điện thế và cường độ của dòng điện.

– Nếu hệ số cosphi mà càng cao thì sẽ càng giúp giảm thiểu hao phí công suất, tải sinh ra càng nhiều công suất có ích vì thế mà tụ bù ba pha mikro có tác dụng làm ổn định dòng điện và tiết kiệm điện năng một cách hiệu quả cũng như kéo dài tuổi thọ và đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện.

– Tuy nhiên, nếu bạn muốn sử dụng tụ bù 3 pha mikro cho điện dân dụng 1 pha thì bạn cần phải cuốn gọn và bịt 2 dây nóng lại để đảm bảo an toàn.

Cấu tạo của tụ bù 3 pha Mikro

– Tụ bù chính là thành phần chính không thể thiếu trong tủ điện tụ bù. Nó là hệ dẫn hai vật đặt gần nhau và được ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện. Tụ bù có chức năng đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định, hiệu quả.

– Đặc biệt, tụ bù mikro 3 pha là loại tụ được chuyên dùng cho hệ thống điện 1 pha dân dụng và hệ thống điện ba pha. Với thân vỏ của tụ bù 3 pha mikro được làm bằng thép sơn tĩnh điện có tác dụng chống gỉ, cơ động và gọn gàng nên có thể di chuyển và lắp đặt một cách dễ dàng.

– Tụ bù 3 pha mikro là loại tụ được thiết kế với 3 dây nóng và 1 dây mát cùng 4 đầu trờ sẵn bên ngoài. Dây mát sẽ được đấu vào dây mát của aptomat và dây nóng sẽ được đấu lần lượt vào từng dây mát của aptomat tổng. Với cấu tạo và thiết kế đơn giản mà tụ bù 3 pha rất dễ dàng, thuận tiện và nhanh gọn trong việc lắp đặt.

Công dụng của tụ bù 3 pha Mikro

– Công dụng  của tụ bù mikro 3 pha là tiết kiệm điện đối với những thiết bị điện trong gia đình, động cơ quay được biến đổi từ điện năng sang cơ năng như tủ lạnh, ti vi, máy bỏm nước, máy giặt, điều hòa, máy xay xát, máy tính, bóng đèn.

– Người ta thường sử dụng tụ bù ba pha để nâng cao hệ số công suất, giúp tăng khả năng mang tải của đường dây cũng như giảm thiểu những tổn hao công suất và từ đó giúp tiết kiệm chi phí cho gia đình.

Mikro là một trong những nhãn hiệu cung cấp tụ bù 3 pha chất lượng mà chúng tôi phân phối. Với những thông tin trên chắc các bạn cũng nắm được phần nào sản phẩm này có phù hợp với nhu cầu sử dụng của mình hay không. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để được tư vấn miễn phí về thông tin của sản phẩm này.