THIẾT KẾ - THI CÔNG TỦ TỤ BÙ TRUNG HẠ THẾ

Trong hệ thống lưới điện tồn tại hai loại công suất là công suất hữu dụng P và công suất phản kháng Q .

Công suất hữu dụng P là loại công suất sinh ra công có ích trong các phụ tải. Công suất phản kháng Q là công suất vô ích hay còn gọi là năng lượng vô công, gây ra do tính cảm ứng của các loại thiết bị phụ tải như: bộ biến đổi điện áp, các động cơ điện,….

1. Công suất phản kháng là gì?

1.1. Định nghĩa

Công suất phản kháng hay gọi là công suất hư kháng, công suất ảo Q(kW) là năng lượng vô công, được sinh ra bởi các thành phần phản kháng trong trong hệ thống điện xoay chiều AC.

Công suất phản kháng

Công suất phản kháng được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ do sự tích lũy năng lượng trong các thành phần cảm kháng và dung kháng, được tạo ra bởi sự lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t). Nó là loại công suất không có lợi của mạch điện.

1.2. Công thức tính công suất phản kháng

 Công suất tính công suất phản kháng Q

                     Q = U . I .sinφ

Trong đó:

                     Q: Công suất phản kháng (Var)

                     U: Điện áp (V)

                      I: Dòng điện (A)

                     φ: Lệch  pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t)

Công thức tính công suất phản kháng

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

•  φ=arctg P/Q
•  P: Công suất hữu dụng
•  Q: Công suất phản kháng

2. Tại sao phải bù công suất phản kháng

Trong thực tế 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 chi phí tiền điện cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ trong khi thực tế nó không đem lại lợi ích gì.

- Về kỹ thuật: Công suất phản kháng là nguyên nhân gây ra hiện tượng sụt áp và tiêu hao năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng.

Công suất phản kháng

Lợi ích khi nâng cao hệ số công suất phản kháng 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.

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 công suất phản kháng cosφ.

3. Bù công suất phản kháng

3.1 Công thức tính công suất phản kháng cần bù

Để biết các phương pháp bù công suất phản kháng, trước hết ta cần hiểu cách tính công suất phản kháng cần bù.

Công thức tính công suất phản kháng Q cần bù:

                      Qb = P*(tgφ1 – tgφ2)

Trong đó        Qb: Công suất phản kháng cần bù (Var)

                       p  : Công suất thực

                       tgφ1: hệ số công suất tải trước khi bù

                       tgφ2: hệ số công suất tải sau khi bù

  Việc nâng cao hệ số công suất cosφ giúp giảm tối thiểu công suất trên phần tử của toàn hệ thống cấp điện và giảm tổn thất điện áp trên đường truyền, tăng khả năng truyền tải điện trên đường dây và máy biến áp.

3.2 Phân loại bù công suất phản kháng

Người ta sử dụng  tụ bù để bù công suất phản kháng. Các phương pháp bù công suất phản kháng được phân loại như sau:

Phân loại bù công suất phản kháng theo cấp điện áp

• Bù phía trung áp : thường sử dụng khi dụng lượng tù lớn hơn 2000Kvar
• Bù phía trung áp : thường sử dụng khi dụng lượng tù lớn hơn 2000Kvar

Phân loại bù công suất phản kháng theo vị trí lắp tụ bù

• Bù tập trung : thường dùng cho hệ thống có tải thay đổi liên tục, tải đa dạng
• Bù theo nhóm : thường dùng cho trường hợp tải tập trung ổn định theo nhóm
• Bù riêng lẻ cho từng thiết bị : thường dùng cho thiết bị có công suất trung bình, lớn, hoạt động mang tải ổn định

Phân loại bù công suất phản kháng theo cách đóng cắt tụ bù

• Bù nền (bù tĩnh): bù trực tiếp, thường dùng bù trước 1 phần công suất phản kháng mà không xảy ra dư công suất phản kháng
• • Bù ứng động (tự động điều chỉnh hệ số công suất phản kháng): dùng cho hệ thống thay đổi, cần đáp ứng nhanh 

3.3 Các phương pháp bù công suất phản kháng

Theo cách đóng cắt tụ bù:

Bù tĩnh: 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, 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. 
•  
•  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.