Tủ tụ bù: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng

Lê Hồng Phong

Tủ điện tụ điện với vai trò lưu trữ và phóng điện trong mạch điện là hệ thống thiết bị quan trọng trong các nhà máy công nghiệp. Hiện nay có rất nhiều loại tủ bù điện với công suất và mẫu mã khác nhau. Vậy cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của dàn tụ điện là gì? Hãy theo dõi bài viết tổng hợp sau đây Điện BTB.

Một ngân hàng tụ điện là gì? Lợi ích khi cài đặt

Tủ bù tụ điện hay tủ bù công suất phản kháng là loại tủ điện có khả năng tích trữ điện năng ở một mức điện áp cố định nhằm tăng hệ số cosφ cho hệ thống điện. Việc lắp đặt tụ điện cho phép chủ sở hữu tiết kiệm đáng kể chi phí điện năng và tránh bị phạt trong trường hợp hệ thống cosφ quá thấp (công suất phản kháng vượt quá mức cho phép).

Công suất phản kháng hay công suất nhàn rỗi khiến các nhà máy, xí nghiệp, doanh nghiệp phải trả tiền điện hàng tháng nhiều hơn nếu hệ số cosφ

Cấu tạo tủ tụ điện

Cấu tạo tủ tụ bao gồm các tụ nối song song với tải, tụ điều khiển, tụ contactor, tụ điện phản kháng và một số linh kiện đi kèm. Có hai loại tụ điện: tụ dầu và tụ khô, có công suất phổ biến trong khoảng 5 – 50kVAr. Lò phản ứng có chức năng lọc sóng hài để bảo vệ tụ điện. Công tắc tơ tụ điện điều khiển bật tắt tụ điện tùy thuộc vào hệ số công suất của hệ thống. Đối với các hệ thống điện lớn, dàn tụ điện được trang bị bộ lọc sóng hài chủ động để đảm bảo tụ điện và các thiết bị điện khác hoạt động ổn định.

Tham khảo giải pháp thiết bị của chúng tôi: Tủ tụ điện – KTH ELECTRIC

Nguyên lý hoạt động của tụ điện

Nguyên lý hoạt động của dàn tụ điện dựa trên việc đo công suất cosφ của hệ thống. Công suất phản kháng (Q) là một trong hai loại công suất từ ​​nguồn đến tải, bên cạnh công suất tác dụng. Loại năng lượng này không hữu ích trong việc chuyển đổi năng lượng điện. Bên cạnh đó là công suất hữu ích (P) khi thiết bị tiêu thụ điện. Hai loại công suất này kết hợp với nhau tạo thành công suất biểu kiến ​​(S).

• S2 = P2 + Q2
• P = S x cosφ
• Q = S x sinφ

Bộ tụ điện đo công suất cosφ hiện tại trên hệ thống, so sánh với mức công suất tiêu chuẩn để điều chỉnh, giúp truyền tải công suất tăng từ nguồn đến phụ tải tốt hơn. Hệ số cosφ càng cao thì thiết bị sẽ tạo ra càng nhiều năng lượng hữu ích. Khi sử dụng dàn tụ điện, nguồn điện chỉ cần cung cấp một phần công suất phản kháng, phần còn lại sẽ do tụ điện bổ sung. Nhờ đó, công suất hữu ích của thiết bị sẽ được tăng lên.

Ở chế độ vận hành tự động, bộ điều khiển tụ điện đặt trong tủ tụ điện sẽ tự động đánh giá lượng công suất phản kháng cần bù để gửi tín hiệu chuyển mạch đến tụ điện. Có khoảng 4 – 14 mức bù công suất, tương ứng với từng contactor khác nhau. Có nhiều phương pháp bù được thực hiện như bù nền, bù động, bù tập trung, bù riêng lẻ, bù nhóm,…

Chức năng của tụ điện

Tụ điện đóng vai trò quan trọng trong việc tăng hệ số cosφ, giảm thiểu chi phí do công suất nhàn rỗi gây ra. Điều này còn giúp doanh nghiệp sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng cắt và dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn, giảm tải cho máy biến áp, đồng thời giảm tổn thất điện năng, sụt áp trên mạng điện.

Ngoài ra, hệ số cosφ cao giúp hệ thống điện tối ưu hóa mức tiêu thụ của các linh kiện tham gia cung cấp điện. Điều này ngăn cản việc đặt các thiết bị điện ở công suất vượt quá mức cần thiết. Tuy nhiên, để đạt hiệu quả và an toàn tối đa, bạn nên đặt loại tủ điều khiển này gần các thiết bị tiêu thụ công suất phản kháng. Khi truyền tải điện, dòng điện làm nóng dây dẫn và gây sụt áp trên đường dây. Do dòng điện tỷ lệ thuận với công suất biểu kiến ​​nên việc sử dụng tụ điện để bù công suất phản kháng sẽ giúp làm mát hệ thống, tăng hệ số công suất (cosφ) và nâng cao hiệu suất truyền tải điện.

Ứng dụng tủ ngưng tụ

Tủ điện tụ điện được lắp đặt trong các hệ thống điện công nghiệp hoặc thương mại, kể cả trong các nhà máy, nhà xưởng, chung cư, văn phòng, trung tâm mua sắm,… Hệ thống tủ điện này được ứng dụng cho các mạch điện có chứa các thiết bị có độ cảm ứng cao (bộ phận tạo ra công suất phản kháng).

Trong quá trình lắp đặt, tủ tụ điện và tủ điện MSB có thể kết hợp hoặc đặt độc lập. Với mỗi vị trí lắp đặt và ứng dụng cho một hệ thống điện cụ thể cần lập trình tối ưu bộ điều khiển tụ điện để quá trình đóng cắt tụ điện phù hợp.

Những điều cần lưu ý khi lắp dàn tụ điện

Việc lắp đặt tụ điện có thể căn cứ vào quy mô của hệ thống điện để lựa chọn công suất bù, phương pháp bù cũng như các thiết bị bên trong tủ.

• Trong hệ thống điện nhỏ: Chọn bù tĩnh (bù nền) để có chi phí tối ưu nhất. Cấu tạo của tủ tụ điện khá đơn giản với vỏ bọc tủ, 1 cầu dao chuyển mạch, 1 tụ điện phản kháng có công suất không quá 10kVAr.
• Ở hệ thống điện cỡ vừa: Chia bù tụ điện thành nhiều mức, bao gồm bù thủ công và bù tự động. Cấu tạo tủ bao gồm: Vỏ tủ, 1 tụ điện điều khiển (rơle công suất phản kháng), 1 cầu dao tổng, tụ điện, 1 contactor, cuộn kháng cho tụ điện, đèn báo, công tơ và một số linh kiện khác.
• Trong hệ thống điện lớn: Chọn phương pháp bù tự động, kết cấu tủ ngoài các thiết bị tương tự như hệ thống điện cỡ trung bình, bạn có thể chọn tụ điện thông minh và bổ sung thêm bộ lọc sóng hài chủ động để hạn chế hư hỏng do sóng hài gây ra.

Ngoài công suất tụ điện, khi lắp đặt loại tủ điện công nghiệp này, bạn cần chú ý đến các yếu tố kỹ thuật khác, bao gồm: số mức bù tự động; bồi thường nền; độ bền tụ điện; Các thông số kỹ thuật của máy cắt, contactor, cuộn kháng, bộ lọc sóng hài, v.v. cần phải tương thích với nhau; Chọn tụ khô hoặc tụ dầu; chọn cấp điện áp;…

Như KTH ELECTRIC đã đề cập trong bài viết, có rất nhiều phương pháp bù công suất phản kháng với những lợi ích và tác hại riêng. Khi lựa chọn phương pháp tủ bù, bạn cần cân nhắc kỹ để tránh những rủi ro như khó khởi động động cơ, tăng lượng điện tiêu thụ, hư hỏng máy biến áp, hệ thống quá tải, chi phí đầu tư cao, không tương thích với các mạch hiện có,…

Lựa chọn thiết bị trong tủ ngưng tụ của KTH ELECTRIC

KTH ELECTRIC cung cấp các thiết bị điện quan trọng cho dàn tụ điện, bao gồm tụ khô, cuộn kháng cho tụ điện, cầu dao, contactor, bộ điều khiển tụ điện và bộ lọc sóng hài chủ động. Chất lượng của thiết bị đã được kiểm định đạt tiêu chuẩn EN/IEC và được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp tại Việt Nam. Các nhà thầu lắp đặt ngân hàng tụ điện cho các dự án có thể chủ động liên hệ với chúng tôi để được cung cấp các thiết bị điện chất lượng.

Tham khảo thông tin về sản phẩm của chúng tôi: