Nguyên lý và cấu tạo của tụ bù tiết kiệm điện ICEVN {Chi Tiết A – Z}

Tụ bù tiết kiệm điện là sản phẩm khá phổ biến trên thị trường trong thời gian gần đây. Vậy bạn đã biết đây về thiết bị này? Và cấu tạo cùng nguyên tắc hoạt động ra sao? Mời bạn cùng tham khảo chia sẻ sau để hiểu thêm về tụ bù nhé. 

Tụ bù tiết kiệm điện ICEVN

Tụ bù là một hệ có hai vật dẫn đặt gần nhau, được ngăn cách bằng một lớp cách điện (gọi là điện môi). Tụ có chức năng tích và phóng điện trong mạch điện.

Đại lượng thể hiện khả năng tích điện của tụ bù tại một hiệu điện thế nhất định được gọi là điện dung. Nó được xác định bằng thương của điện tích tụ bù và hiệu điện thế giữa 2 bản. Công thức điện dung là C = Q/U.

Trong hệ thống điện, tụ bù được dùng để bù công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất Cosφ mà vẫn đảm bảo hiệu quả hoạt động của điện lưới, tránh bị vi phạm các quy định về an toàn sử dụng điện và đánh cắp điện của ngành Điện lực. Với nguyên tắc bù công suất phản kháng và đảm bảo hệ thống bù hoạt động ổn định, an toàn nên tụ bù giúp tiết kiệm đáng kể tiền điện.

Cấu tạo của tụ bù tiết kiệm điện

Tụ bù là loại tụ giấy được ngâm dầu đặc biệt, có hai bản cực là những lá nhôm dài và cách điện bằng các lớp giấy. Tất cả sẽ được cố định trong bình hàn kín, còn 2 đầu bản cực đưa ra ngoài.

Dựa vào cấu tạo của tụ bù hoặc điện áp mà tụ được phân thành nhiều loại.

- Phân loại theo cấu tạo:

• Tụ bù khô: có bình tròn dài. Ưu điểm của tụ là nhỏ gọn, nhẹ nên rất dễ lắp đặt, thay thế, và đặc biệt, chiếm ít diện tích trong tủ điện. Tất nhiên, tụ bù khô có giá thành thấp hơn tụ dầu. Chúng thường được dùng cho các hệ thống bù công suất nhỏ và chất lượng điện tương đối tốt. Tại Việt Nam, loại tụ bù này có các giải công suất bù là 10, 15, 20, 25, 30kVAr. Thậm chí, có một số hãng còn sản xuất loại nhỏ chỉ 2.5 hay 5kVAr và loại lớn 40, 50kVAr. 
• Tụ bù dầu: có bình hình chữ nhật còn cạnh sườn có thể là hình vuông hoặc tròn. Dạng tụ này có độ bền cao hơn tụ bù khô. Bởi thế, tụ bù dầu thường được dùng cho các hệ thống bù công suất lớn nhưng chất lượng điện kém, có sóng hài. Tại Việt Nam, tụ dầu phổ biến với các giải công suất bù 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50kVAr.

- Phân loại theo điện áp:

• Tụ bù hạ thế 1 pha: bao gồm các loại điện áp 230V, 250V.
• Tụ bù hạ thế 3 pha: bao gồm các loại điện áp từ 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720, 1100V. Tuy nhiên, phổ biến nhất là điện áp 415V và 440V. Loại tụ bù 415V được dùng trong hệ thống điện áp ổn định đạt mức chuẩn 380V. Còn tụ bù 440V thường được dùng với các hệ thống điện áp cao hơn mức điện áp chuẩn, có sóng hài và cần lắp với cuộn kháng lọc sóng hài.

Tụ bù có tiết kiệm điện không

Trong hệ thống điện sinh hoạt và điện sản xuất thường sử dụng nhiều thiết bị cảm kháng là động cơ, biến áp… Các thiết bị này không tiêu thụ công suất hữu công (P (kW) = S*Cosφ) và tiêu thụ lượng lón công suất vô công (Q (kVAr) = S*Sinφ) gây ra tình trạng lãng phí cho hệ thống điện. Trong đó, φ là góc lệnh pha giữa dòng điện và điện áp.

Công suất phản kháng làm cho tổng công suất truyền tải lên dây điện tăng, gây ra tình trạng hao phí, sụt áp hoặc quá tải. Công suất phản kháng càng lớn, Cosφ sẽ càng nhỏ. Theo quy định của ngành Điện, Cosφ tối thiểu là 0.9. Nếu dưới mức này thì đơn vị dùng điện bị phạt tiền mua công suất phản kháng.

Khi đó, lắp đặt tụ bù được xem là giải pháp hữu hiệu. 

Nguyên lý tụ bù tiết kiệm điện

Nguyên lý tụ bù tiết kiệm điện là giúp giảm công suất phản kháng và vẫn đảm bảo Cosφ cao hơn 0.9. Lắp đặt tụ bù không chỉ tiết kiện được tiền điện mà còn giảm sự hao phí trên đường dây, tiết kiệm chi phí đầu tư ban đầu như dây dẫn, máy biến áp, thiết bị đóng cắt bảo vệ…

Cách đấu tụ bù tiết kiệm điện  

Cơ sở sản xuất nhỏ:

Các cơ sở sản xuất có quy mô nhỏ thường có đặc điểm:

- Công suất tiêu thụ thấp, khoảng vài chục kW.

- Các thiết bị chỉ sinh ra sóng hài nhỏ nên không cần phải lọc sóng hài.

- Công suất phản kháng thấp.

Với trường hợp này thì tiền phạt Cosφ chỉ khoảng vài trăm nghìn đồng mỗi tháng. Vì thế, chi phí lắp đặt tụ bù quá cao thì bạn nên cân nhắc về hiệu quả kinh tế trước khi lắp đặt. 

Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện:

Đối với cơ sở sản xuất nhỏ chỉ cần dùng giải pháp bù tĩnh (bù nền). Tụ bù loại này có cấu tạo đơn giản, gọn và chi phí vật tư thấp nhất. Thiết bị gồm có:

- Vỏ tủ.

- 01 Aptomat bảo vệ tụ bù. Có thể dùng thêm Rơ le để tự động đóng ngắt tụ bù theo thời gian.

- 01 tụ bù công suất nhỏ.

Chi phí lắp đặt khoảng vài triệu đồng và mang đến hiệu quả tiết kiệm khoảng vài trăm nghìn tiền điện mỗi tháng.

Cơ sở sản xuất trung bình:

Các cơ sở này thường có đặc điểm:

- Công suất tiêu thụ khoảng vài trăm kW.

- Các thiết bị sinh ra sóng hài nhỏ.

- Công suất phản kháng khoảng vài chục đến vài trăm kVAr.

Tiền phạt Cosφ của cơ sở sản xuất trung bình có thể từ vài triệu lên tới hơn mười triệu đồng mỗi tháng.

Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện:

Bạn có thể dùng phương pháp chia ra nhiều cấp tụ bù. Có 2 cách thực hiện là bù thủ công (đóng ngắt các cấp tụ bù bằng tay) hoặc bù tự động (dùng bộ điều khiển tụ bù tự động).

Bù thủ công thường không chính xác và thiếu tính kịp thời do người vận hành hay dựa vào việc quan sát đồng hồ đo hoặc đôi khi dựa vào kinh nghiệm của bản thân để đưa ra quyết định. Cách này khá tốn công vận hành. Tuy thực tế vẫn có một vài đơn vị sử dụng bù thủ công nhưng đây không phải là cách được khuyến khích áp dụng.

Bù tự động là phương pháp chủ đạo và được nhiều đơn vị sử dụng. Với cách này, bộ điều khiển tự động thực hiện công tác đo, tính toán lượng công suất cần bù, sau đó quyết định số lượng cấp tụ bù được đóng ngắt bao nhiêu cho phù hợp. Bên cạnh đó, bộ điều khiển còn có chế độ luân phiên đóng ngắt các cấp tụ bù. Tức, cơ chế hoạt động của chúng là ưu tiên đóng các tụ bù ít sử dụng nhằm mục đích cân bằng thời gian hoạt động của tụ bù để kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Bộ điều khiển tự động có từ 4 cấp - 14 cấp. Còn với hệ thống trung bình thì chia từ 4 cấp - 10 cấp. Thiết bị gồm:

- Vỏ tủ cao 1m – 1.2m.

- Bộ điều khiển tự động.

- Aptomat tổng.

- Aptomat nhánh.

- Contactor đóng ngắt tụ bù và kết nối với bộ điều khiển.

- Tụ bù.

- Thiết bị phụ: đồng hồ đo (Volt và Ampe), đèn báo pha,…

Cơ sở sản xuất lớn:

Đặc điểm:

- Công suất lớn từ vài trăm tới hàng nghìn kW.

- Có trạm biến áp riêng.

- Có thiết bị sinh sóng hài.

Giải pháp lắp đặt tụ bù tiết kiệm điện:

Dùng hệ thống bù tự động được chia thành nhiều cấp có công suất lớn. Trong trường hợp hệ thống có nhiều thiết bị sinh sóng hài lớn, bạn phải lắp cuộn kháng lọc sóng hài nhằm tránh tình trạng cháy nổ tụ bù.

Cách đấu tụ bù tiết kiệm điện 1 pha:

Tụ bù 1 pha 220V được dùng cho lưới điện dân dụng giúp tăng chất lượng điện cho các hộ gia đình. Để đấu nối tụ bù, bạn đấu trực tiếp 2 cực của tụ bù vào lưới điện.

Cách đấu tụ bù tiết kiệm điện 3 pha:

-  Trường hợp 1: tín hiệu dòng điện và điện áp pha cấp cho rơ le cùng 1 pha (áp dụng đối với loại rơ le SK, RTR, Mikro). Sơ đồ đấu nối như sau.

- Trường hợp 2: Tín hiệu dòng điện lấy trên 1 pha và điện áp dây cấp cho rơ le lấy trên 2 pha còn lại (thường áp dụng đối với rơ le SK, REGO-Ducati, Mikro). Sơ đồ đấu nối thường được dùng là sơ đồ FF-1 (Biến dòng 1 pha, điện áp dây 2 pha còn lại). Với rơ le REGO có thể dùng FF-1 hoặc FF-2 (Biến dòng 1 pha, điện áp dây pha lắp biến dòng) hay FF-n ( Biến dòng và điện áp dây pha cùng 1 pha).

Vị trí lắp đặt biến dòng:

Biến dòng thực hiện chức năng lấy tín hiệu và đưa vào rơ le để điều khiển tụ bù. Do đó, thiết bị này gồm dòng điện của tải và dòng điện qua tụ.

Vì thế, khi lắp đặt nên lắp đúng cực tính của biến dòng. Cụ thể, dòng  sơ cấp đi vào K và đi ra L, dòng thứ cấp cực K, L của biến dòng phải được nối với cực K, L của rơ le.

Nếu tủ hạ thế có nhiều xuất tuyến, biến dòng phải được lắp tại cáp liên lạc.

Cách kiểm tra dung lượng tụ bù tiết kiệm điện ICEVN là gì

Dùng đồng hồ vạn năng:

Để kiểm tra dung lượng, bạn có thể dùng đồng hồ vạn năng. Bằng cách nối tắt 2 pha, sau đó tiến hành đo pha còn lại với 2 pha nối tắt. Giá trị hiển thị được chia đôi và đây chính là dung lượng 1 pha. Tiếp tục thực hiện tương tự cho các cặp cực còn lại để đo được dung lượng 3 pha. 

• Ưu điểm: chính xác.
• Nhược điểm: phải mua thêm đồng hồ chuyên dụng.

Dùng ampe kềm

Đây là cách kiểm tra gián tiếp đơn giản và chính xác bằng cách đo dòng điện lúc tụ đang vận hành. Từ dòng điện vận hành, bạn có thể so sánh với dòng điện định mức, từ đó giúp đánh giá chất lượng tụ. Thông thường khi dùng tụ lâu ngày thì dòng điện bị giảm dần.

• Ưu điểm: đơn giản, chính xác.

Đến đây, chắc hẳn bạn đã hiểu tụ bù tiết kiện điện và nguyên lý hoạt động của nó. Hi vọng các thông tin trên sẽ giúp bạn có quyết định có nên sử dụng tụ bù tiết kiệm điện. Nếu bạn cần tìm giải pháp tối ưu trong vấn đề sử dụng điện an toàn và hiệu quả, vui lòng liên hệ cùng đội ngũ Kỹ sư điện của Công ty Điện Nước T&T. T&T sẽ tư vấn giúp bạn lựa chọn được phương án hiệu quả và tiết kiệm nhất.

Xem nguyên bài viết tại : Nguyên lý và cấu tạo của tụ bù tiết kiệm điện ICEVN {Chi Tiết A – Z}