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?
Tủ điện 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?
- 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
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.
