Tụ bù là gì? Nguyên lý tụ bù tiết kiệm điện nên biết.

Trong thực tế hoạt động, vận hành của ngành điện, tụ bù là loại thiết bị quan trọng, không thể thiếu khi cần dùng thiết bị để tích điện và phóng điện trong mạch điện. Có nhiều loại tụ bù khác nhau, tùy theo thực tế thiết bị để lựa chọn loại tụ bù phù hợp. Vậy Tụ bù là gì? Nguyên lý, cấu tạo tụ bù và các loại tụ bù như thế nào? Hãy cùng Ultrasonic Thành Danh tìm hiểu nha.

Tụ bù là gì?

Tụ bù là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách nhau bằng một lớp cách điện (điện môi), tụ có tác dụng tích và phóng điện trong mạch điện.

Đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ bù ở một hiệu điện thế nhất định gọi là điện dung của tụ bù. Nó được xác định bằng thương số giữa điện tích của tụ bù và hiệu điện thế giữa hai bản của nó (C=Q/U).

Trong hệ thống điện, tụ bù được sử dụng với mục đích bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ (cos phi) nhằm đảm bảo hiệu quả hoạt động của lưới điện và tránh bị phạt tiền theo quy định của ngành Điện lực. Do đó lắp tụ bù sẽ giảm được một khoản đáng kể tiền điện hàng tháng (giảm vài chục % tùy theo từng đơn vị). Tụ bù là thành phần chính trong Tủ điện bù công suất phản kháng bên cạnh các thiết bị khác để đảm bảo hệ thống bù hoạt động thông minh, ổn định và an toàn như: Bộ điều khiển tụ bù, Thiết bị đóng cắt, bảo vệ, Cuộn kháng lọc sóng hài, Thiết bị đo, hiển thị,…

Trong thực tế Tụ bù thường có các cách gọi như: tụ bù điện, tụ bù công suất, tụ bù công suất phản kháng, tụ bù cos phi

Tại sao phải lắp đặt tủ tụ bù?

Lý do mà các đơn vị sử dụng nhiều thiết bị điện phải lắp tủ điện tụ bù là gì? Các bạn hãy cùng chúng tôi tìm hiểu nhé!

• Giảm điện năng hao phí, tiết kiệm tiền điện, không bị phạt tiền điện.
• Giảm thiểu chi phí đầu tư ban đầu, bởi khi đã lắp đặt nó thì những thiết bị khác như thiết bị đóng ngắt, biến áp không nhất thiết phải là loại tốt nhất. Đồng thời giảm chi phí sửa chữa, bảo trì, thay thế, nhờ hạn chế những hư hại có thể xảy ra đối với thiết bị, hệ thống lưới điện.
• Hạn chế tối đa tình trạng sụt áp, quá tải, hư hỏng máy móc sử dụng chung lưới điện.

Cấu tạo tụ bù

Trong phần nội dung này của bài viết, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về cấu tạo của nó nhé. Dưới đây là cấu tạo chi tiết, chúng tôi thông tin để các bạn được biết:

Thông thường tụ bù sẽ là loại tụ giấy được ngâm dầu đặc biệt. Nó bao gồm 2 bản cực là các lá nhôm dài được cách điện bằng các lớp giấy. Chúng sẽ được cố định trong một bình hàn kín, hai đầu bản cực được đưa ra ngoài.

Nguyên lý hoạt động của tụ bù

Tụ bù được ứng dụng trong rất nhiều các mạch điện và ở nhiều địa điểm khác nhau. Vậy nguyên lý hoạt động của tụ bù là gì?

• Khi công suất được truyền từ nguồn đến tải thì có 2 loại công suất được sinh ra là công suất phản kháng và công suất tác dụng. Công suất tác dụng là phần chúng ta cần, nó sinh ra công hữu ích cho đơn vị.
• Còn phần công suất còn lại không sinh ra công nên ta sử dụng tụ bù công suất phản kháng, nhằm nâng cao hệ số công suất cos phi.

Tổng hợp của hai công suất này được gọi là công suất biểu kiến và có mối quan hệ mật thieet với 2 công suất còn lại theo công thức:

P= S. cosϕ.

S² = P² + Q²

Q = S. sinϕ.

Trong đó: S là công suất biểu kiến.

• P là công suất tác dụng
• Q là công suất phản kháng

Ý nghĩa: Hệ số cos ϕ càng cao thì tải sẽ sinh ra càng nhiều công. Khi tụ bù được sử dụng trong mạch, thì nguồn chỉ cung cấp một phần Q, phần còn lại do tụ bù bù vào từ đó giúp P tăng lên.

Phân loại tụ bù

Tụ được chia thành nhiều loại khác nhau, mỗi một loại sẽ có những đặc điểm riêng. Ngay sau đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về từng loại nhé:

1. Phân loại theo cấu tạo

Nếu phân loại theo cấu tạo sẽ có tụ khô và tụ dầu. Chi tiết những loại này chúng tôi sẽ chia sẻ ngay sau đây:

1.1. Tụ trung thế

Đối với loại này nó sẽ được cách điện bằng dầu, hiện nay ở nước ta nó thường được dùng cho điện áp 6.6kV, 7.2kV, 22kV, 35kV. Hiện tại đang có 2 loại là 1P 2 sứ và 3P 3 sứ dung lượng từ 50kVAR đến 500kVAR.

Loại trung thế này thường sử dụng bù cho hệ thống điện lớn chi phí đầu tư và lắp mới lớn, đi kèm với VCB trung thế và Contactor trung thế. Do có số lượng bù trung thế ít, nên hiện nay các hãng sản xuất cũng hạn chế việc sản xuất loại này.

1.2. Tụ bù hạ thế

Loại này được phân thành 2 loại cơ bản là loại cách điện dầu và loại cách điện giấy. Cụ thể:

• Đối với loại tụ khô: Thường là loại bình tròn dài. Ưu điểm của nó là nhỏ gọn. Trọng lượng nhẹ nên dễ lắp đặt, thay thế. Ngoài ra cũng chiếm ít diện tích hơn khi lắp đặt. Xét về mặt giá thành thì nó cũng rẻ hơn so với loại tụ dầu. Loại tụ này có dung lượng từ 5kVAR đến 50kVAR và có tụ 1P và 3P. Thường sử dụng cho các hệ thống bù công suất nhỏ, chất lượng điện tương đối tốt.
• Đối với loại tụ dầu: Là loại bình hình chữ nhật (cạnh sườn có thể vuông hoặc tròn). Ưu điểm nổi bật của loại này là độ bền cao hơn so với loại tụ khô. Nó thường được sử dụng cho tất cả các hệ thống bù, nhất là đối với những hệ thống bù công suất lớn, chất lượng điện xấu, có sóng dài. Tại Việt Nam, tụ dầu phổ biến là loại có công suất bù 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50kVAr và điện áp 415V.

2. Phân theo điện áp

Ngoài việc phân loại tụ bù theo cấu tạo, hiện nay người ra còn dựa vào điện áp. Nhằm để phân ra một số loại như sau:

• Tụ hạ thế 1 pha: Bao gồm các điện áp như: 230V, 250V.
• Tụ hạ thế 3 pha: Bao gồm các loại điện áp như: loại điện áp 230V, 380V, 400V, 415V, 440V, 525V, 660V, 690V, 720V, 1100V. Trong đó phổ biến là tụ 415V sử dụng trong các hệ thống điện áp ổn định ở 380V. Không bị ảnh hưởng bởi sóng hài và 440V sử dụng cho các trường hợp điện áp cao từ 400V. Những hệ thống có sóng hài cần lắp cùng với cuộn kháng lọc sóng hài.
• Cách lắp đặt tủ điện tụ bù giúp tiết kiệm điện năngỨng dụng của việc lắp tủ điện tụ bù vào trong sản xuất mang ý nghĩa cực kỳ quan trọng. Tuy nhiên người dùng cũng cần lưu ý cách lắp đặt tụ bù đối với từng quy mô sản xuất khác nhau nhằm mang lại hiệu quả cao nhất.

• 1. Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất nhỏ

  Đặc điểm của cơ sở sản xuất nhỏ là: Thường có công suất tiêu thụ điện không cao, những thiết bị tạo ra sóng hài bé nên không cần sử dụng thiết bị lọc sóng hài, công suất phản kháng thấp. Nên các đơn vị sản xuất có thể xem xét, cân nhắc việc có cần phải lắp tụ điện tụ bù hay không, tùy vào khả năng kinh tế của mình.

  Cách lắp đặt tụ bù giúp tiết kiệm điện năng: Nếu cơ sở sản xuất muốn bù công suất phản kháng để có thể tiết kiệm chi phí điện thì chỉ cần sử dụng phương pháp bù tĩnh. Tủ điện tụ bù dùng để lắp đặt có cấu tạo khá đơn giản, gọn nhẹ, bao gồm: Vỏ tủ (kích thước 500x350x200mm), 1 aptomat để tắt bật và 1 tụ bù công suất bé 2.5, 5, 10 kVAr.

  2. Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất vừa

  Đặc điểm của cơ sở sản xuất vừa là: Công suất tiêu thụ điện năng nằm ở mức trung bình, các thiết bị tạo ra sóng hài bé nên không cần sử dụng thiết bị lọc sóng hài, công suất phản kháng cũng ở mức trung bình.

  Phương pháp lắp đặt tụ bù để giúp tiết kiệm điện năng: Để không bị phạt tiền công suất phản kháng thì cơ sở cần lắp tủ điện tụ bù nhiều cấp. Bao gồm cả tụ bù thủ công (đóng ngắt bằng tay) và tụ bù tự động (điều khiển tự động).

  Tuy nhiên, việc dùng các cấp tụ bù đóng ngắt bằng tay sẽ không đảm bảo được độ nhanh nhạy cũng như chính xác và rất tốn thời gian, công sức để vận hành. Còn tụ bù tự động lại khắc phục được các hạn chế này của bù thủ công nên được rất nhiều đơn vị áp dụng. Điểm nổi bật của tụ bù tự động chính là độ chính xác và tính hợp lý. Thêm vào đó, bộ điều khiển tự động đóng ngắt thay phiên các cấp tụ bù, đảm bảo được độ bền của thiết bị. Bộ điều khiển tự động gồm có các loại từ 4 đến 14 cấp.

  Thiết bị tủ bù tự động chuẩn gồm: Vỏ tủ cao từ 1m – 1.2m, bộ điều khiển tự động, aptomat tổng, aptomat từng cấp tụ bù, contactor đóng ngắt được nối với bộ điều khiển, tụ bù, các thiết bị hỗ trợ khác (như đồng hồ đo Volt, ampe, đèn báo pha,…) và tủ tụ bù tiết kiệm điện.

  3. Cách lắp đặt ở cơ sở sản xuất lớn

  Đặc điểm của cơ sở sản xuất lớn: Công suất tiêu thụ điện năng của các thiết bị rất lớn và thường phải có trạm biến áp được lắp đặt riêng, để đảm bảo ổn định và bảo vệ tủ điện tụ bù thì đều cần phải có bộ phận lọc sóng hài.

  Phương pháp lắp đặt tụ bù giúp tiết kiệm điện năng: Cần phải lắp đặt tụ bù tự động có nhiều tụ công suất lớn, đồng thời lắp đặt thêm bộ phận lọc sóng hài để ngăn ngừa tình trạng nổ tụ bù.

  Lưu ý khi lựa chọn tụ bù

  Nếu bạn chưa có nhiều kinh nghiệm trong việc chọn lựa tụ. Vậy thì đừng bỏ qua những thông tin mà chúng tôi chia sẻ dưới đây nhé:

  • Nếu muốn đấu nối tụ vào hệ thống điện song song với tải nhằm bù công suất phản kháng. Chúng ta nên ưu tiên chọn tụ bù khô, tụ dầu tự động nhiều cấp. Nhằm thông qua Contactor để đóng cắt các cấp tụ.
  • Ngoài ra để có thể chọn lựa được loại tụ phù hợp cần phải dựa vào tính năng. Hay đặc thù của hệ thống điện.
  • Xác định loại điện áp phù hợp, sử dụng loại tụ khô hay tụ dầu? Nên chọn hãng sản xuất tụ nào?…