Tụ bù là gì? Vì sao cần lắp đặt tụ bù? Cấu tạo và công thức tính

Tụ bù là gì?

Tụ bù là nhóm vật dẫn đặt cạnh nhau và được ngăn cách nhau bởi lớp điện môi cách điện, có vai trò tích tụ và phóng đi nguồn điện trong mạch điện. Nó còn được gọi bằng nhiều cái tên khác như: tụ bù điện, tụ bù công suất, tụ bù công suất phản kháng, tụ bù cos phi.

Đại lượng đặc trưng thể hiện cho khả năng tích điện của nó ở một hiệu điện thế nhất định, gọi là điện dung của tụ bù. Nó được xác định bởi thương số giữa điện tích của tụ  và hiệu điện thế giữa 2 bản của nó (C=Q/U).

Đối với hệ thống điện, tụ được sử dụng với mục đích bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất cosφ (cos phi), giúp lưới điện hoạt động hiệu quả hơn và tránh bị phạt tiền theo quy định của ngành điện. Chính vì vậy việc lắp đặt tụ có thể giúp chúng ta tiết kiệm được một khoản chi phí tiền điện tương đối lớn.

Tại sao nên lắp đặt tụ bù?

Nhiều người thắc mắc không biết vì sao nên lắp đặt nó trong hệ thống điện. Nếu bạn cũng đang quan tâm đến vấn đề này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết trong phần nội dung này của bài viết nhé:

Trong đời sống cũng như sản xuất thường sử dụng nhiều thiết bị điện có cảm kháng cao, chẳng hạn như: động cơ, các loại biến áp…Những thiết bị này ngoài việc tiêu thụ điện để sử dụng, còn có điện năng hao phí. Điện năng hao phí này được gọi là công suất hữu công và công suất vô công (công suất phản kháng). Trong đó:

• Công suất hữu công được tính theo công thức: P = S.Cosφ
• Công suất vô công sẽ được tính theo công thức: Q = S.Sinφ

Trên thực tế giữa điện áp và dòng điện có một góc lệch pha φ. Công suất phản kháng làm tiêu hao điện năng vô ích và tăng tải cho toàn lưới điện, sụt áp, quá tải, dẫn đến lãng phí.

Tổng công suất sẽ là tổng giữa công suất hữu công và công suất vô công. Công thức cụ thể như sau:

S = P + iQ

Thông thường thông số cosφ được tự động cài đặt ở phức 0.95, việc lắp đặt tụ bù sẽ làm cho góc lệch pha này không bao giờ vượt quá 0.9. Nhờ vậy sẽ không bị phạt tiền điện và tiết kiệm tiền điện. Có thể tiết kiệm đến 30% tiền điện so với trường hợp không lắp đặt.

Tóm lại, việc lắp đặt sẽ nhằm các mục đích sau:

• 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.

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:

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:

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.

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.

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.

Công thức tính dung lượng tụ bù

Để chọn tụ bù cho một tải nào đó chúng ta cần phải biết đến công suất P của tải đó và hệ số công suất Cosφ của tải:

Ví dụ:

• Chúng 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).
• Lúc này công suất phản kháng cần bù là P = 100 (kW).
• Hệ số công suất trước khi bù: Cosφ2 = 0.95 → tgφ2 = 0.33.

=> Như vậy công suất phản kháng cần bù là Qb = P*(tgφ1 – tgφ2).

Qb = 100*(0.88 – 0.33) = 55 (kVAr).

Cách kiểm tra tụ bù bằng đồng hồ vạn năng

Đồng hồ vạn năng hiện đang được xem là một trong những dụng cụ đo tụ hiệu quả, mang lại kết quả chính xác cao. Chính vì vậy mà nhiều người đã áp dụng phương pháp này trong trường hợp muốn kiểm tra tụ. Nếu bạn chưa có nhiều kinh nghiệm trong vấn đề này, có thể tham khảo, vận dụng cách kiểm tra mà chúng tôi chia sẻ dưới đây nhé:

• Bước 1: Thực hiện xả tụ về trạng thái không tải. Mục đích của việc xả tải này chính là đảm bảo sự an toàn. Và thu được kết quả chính xác cao. Đồng thời có thể tránh được tình trạng hỏng hóc trong quá trình kiểm tra.
• Bước 2: Điều chỉnh đồng hồ vạn năng về thang đo điện dung.
• Bước 3: Thực hiện nối tắt 2 pha, đo pha còn lại với 2 pha nối tắt. Cách này áp dụng cho việc kiểm tra dung lượng tụ hạ thế. Giá trị trả về sẽ được chia đôi, như vậy có thể thu được dung lượng 1 pha ghi trên nhãn. Thực hiện tương tự đối với những cặp cực còn lại để có thể biết được thông số dung lượng của 3 pha.

Cách lắp đặt tụ bù

Việc lắp đặt tụ không hề đơn giản, quá trình lắp đặt cần được thực hiện bởi những người có trình độ chuyên môn cao. Nếu bạn đang muốn tìm hiểu về quy trình lắp đặt. Có thể tham khảo nội dung mà chúng tôi chia sẻ dưới đây nhé:

Đấu tụ như thế nào là đúng?

Trước khi lắp đặt tụ, chúng ta cần phải xác định được cách thức, quy mô và các loại hình kinh doanh… Từ đó đưa ra phương án xử lý phù hợp, cũng như việc lắp đặt. Để làm sao để đảm bảo yếu tố tiết kiệm điện một cách tốt nhất. Cụ thể:

• Đối với các cơ sở sản xuất quy mô lớn: Những cơ sở này thường có tổng công suất thiết bị lớn và thường có trạm biến áp. Lúc này cần có biện pháp lọc sóng nhằm bảo vệ tụ. Vì vậy khi lắp đặt cần lưu ý ưu tiên sử dụng tụ tự động chia nhiều cấp. Có thể lắp đặt cuộn kháng lọc sóng để bảo vệ tụ. Hạn chế sự cố cháy nổ.
• Đối với các cơ sở sản xuất trung bình: Tổng công suất thiết bị của những cơ sở này thường dao động trong khoảng vài chục kW. Không cần lọc sóng hài, có công suất phản kháng tương đối thấp. Chính vì vậy khi lắp đặt có thể chọn phương pháp bù tĩnh. Tuy nhiên để không bị phạt tiền công suất phản kháng, các cơ sở cần lắp tủ tụ nhiều cấp. Bao gồm tụ thủ công (Đóng ngắt bằng tay) và tụ tự động (Có bộ điều khiển tự động).
• Đối với cơ sở sản xuất nhỏ: Công suất tiêu thụ điện thường không nhiều, các thiết bị tạo ra sóng hài nhỏ. Nên không cần thiết phải lọc sóng hài, công suất phản kháng cũng thấp. Do đó các đơn vị sản xuất có thể cân nhắc kỹ việc nên hay không nên lắp tụ bù. Tùy vào điều kiện kinh tế của mỗi đơn vị. Nếu lắp đặt chỉ cần sử dụng biện pháp bù tĩnh. Tủ điện bù sẽ có cấu tạo gồm: Vỏ tủ (500x350x200mm), 1 Aptomat để tắt bật, 1 tụ công suất bé 2.5,5,10kVAr.

Cách đấu tụ bù

Để đấu tụ chúng ta sẽ có 2 trường hợp. Cụ thể như sau:

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).

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.
• Biến dòng sẽ lấy tín hiệu đưa vào rơ le điều khiển tụ bù. Cần bao gồm cả dòng điện của tải và dòng điện qua tụ.
• Biến dòng cần phải lắp đặt đúng cực tính: 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.
• Lưu ý: Tín hiệu dòng điện cần phải được lấy trên cùng 1 pha. Tín hiệu điện áp dây cấp cho rơ le sẽ được lấy trên 2 pha còn lại.

Ứng dụng của tụ bù

Thông thường tụ sẽ được lắp đặt trong tủ, sử dụng trong các mạng điện hạ thế. Dùng cho các hệ thống điện sử dụng các phụ tải có tính cảm kháng cao. Nó là thành phần gây ra công suất phản kháng.

Tụ thường lắp đặt tại phòng kỹ thuật hoặc các khu vực trạm máy biến áp của các công trình công nghiệp & dân dụng. Ví dụ như: nhà máy, trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, chung cư, bệnh viện…

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?…

AME Group vừa cùng bạn đi tìm hiểu chi tiết về tụ bù là gì cũng như những vấn đề xoay quanh nó. Hy vọng những thông tin được chia sẻ có thể giúp bạn giải đáp được những băn khoăn về loại tụ này. Đừng quên liên hệ đến chúng tôi nếu bạn cần tư vấn chi tiết hơn về vấn đề này nhé.