Trong hệ thống điện, đặc biệt là tại các nhà máy, xí nghiệp hay tòa nhà lớn, tủ tụ bù đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện hệ số công suất và giảm tổn thất điện năng. Không chỉ giúp tiết kiệm tiền điện, thiết bị này còn góp phần ổn định nguồn điện, kéo dài tuổi thọ cho các thiết bị sử dụng. Vậy tủ tụ bù là gì, nguyên lý hoạt động ra sao và cần lưu ý gì khi lựa chọn, lắp đặt? Hãy cùng Huỳnh Lai tìm hiểu chi tiết trong bài viết sau.
1. Tủ tụ bù là gì? Chức năng của tủ tụ bù
Tủ tụ bù là tập hợp các tụ bù được kết nối song song với tải, được điều khiển bằng bộ điều khiển tụ bù tự động qua thiết bị đóng cắt. Thiết bị này có khả năng tích trữ và phát thải nguồn điện trong mạch. Chúng tích điện ở một hiệu điện thế nhất định (điện dung) để cải thiện hệ số công suất cosφ trong các hệ thống điện công nghiệp.
Tủ tụ bù là tập hợp các tụ bù được kết nối song song với tải
Thiết bị này giúp tiết kiệm điện và tránh bị phạt bởi cơ quan điện lực khi vượt mức công suất phản kháng cho phép. Người sử dụng sẽ không phải trả tiền phạt cho công suất phản kháng theo quy định của ngành Điện lực.
Đồng thời, nó còn cho phép doanh nghiệp sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp nhỏ hơn, làm giảm tải cho máy biến áp, giảm tổn thất điện năng và sụt áp trong mạng điện. Hệ số cos phi cao cũng giúp tối ưu hóa các thành phần tham gia cung cấp điện năng, tránh tình trạng thiết bị điện dư thừa không cần thiết.
2. Cấu tạo của tủ tụ bù
Cấu tạo của tủ tụ bù thường bao gồm các thành phần chính như sau
2.1. Vỏ tủ
Vỏ tủ thường chế tạo từ thép tấm được sơn tĩnh điện, đảm bảo độ bền và tính cách điện. Có thể thiết kế theo dạng khung với độ dày từ 2.0 – 3.0mm hoặc từ 1.5 – 2.0mm. Các chi tiết được sản xuất bằng máy CNC đạt độ chính xác cao. Tủ có thể đặt ở trong nhà hoặc ngoài trời, với cấp bảo vệ (IP) thường từ IP43 – IP55.
2.2. Tụ bù
Tụ bù là thành phần quan trọng nhất, có nhiệm vụ điều chỉnh công suất phản kháng. Tùy vào yêu cầu và công suất cần thiết mà sẽ lắp đặt loại tụ bù phù hợp. Có hai loại tụ bù chính là tụ bù khô và tụ bù dầu.
Hoặc cũng có thể lựa chọn loại tụ bù theo điện áp như: tụ bù hạ thế 1 pha và 3 pha, với dung lượng từ 5 – 50 kVAr.
2.3. Bộ điều khiển tụ bù
Bộ điều khiển tụ bù tự động đóng cắt tụ dựa trên tín hiệu đo hệ số công suất (cos phi), giúp hệ thống hoạt động ổn định và an toàn. Nó có thể hoạt động theo chế độ thủ công hoặc tự động và được lập trình để tối ưu hóa quá trình đóng cắt tụ bù theo nhu cầu cụ thể.
Tủ tụ bù gồm có: vỏ tủ, tụ bù, bộ điều khiển tụ bù, contactor, thiết bị bảo vệ, dây dẫn và phụ kiện
2.4. Contactor
Contactor là thiết bị dùng để đóng cắt mạch điện cho tụ bù, bao gồm cầu dao và contactor, có vai trò kiểm soát việc đóng ngắt mạch điện của tủ tụ. Contactor kết nối với bộ điều khiển để thực hiện chức năng này.
2.5. Thiết bị bảo vệ
Các thiết bị bảo vệ nhằm chống lại sự cố như dòng rò, quá tải và ngắn mạch, đảm bảo an toàn cho hệ thống và tủ tụ. Các thiết bị bảo vệ thường bao gồm aptomat chính, aptomat cho từng cấp tụ bù và cuộn kháng lọc sóng hài.
2.6. Dây dẫn và phụ kiện
Dây dẫn và các phụ kiện đi kèm nhằm đảm bảo việc kết nối các thiết bị trong tủ tụ diễn ra an toàn và hiệu quả. Bao gồm các loại: đèn báo pha, đồng hồ đo điện áp, ampe,…
Xem ngay: Hướng dẫn cách lắp tụ bù chi tiết
3. Phân loại tủ điện tụ bù
Tủ tụ bù được phân loại dựa theo cấu tạo tụ bù hoặc mức điện áp của tụ.
3.1. Phân loại theo cấu tạo
Tủ tụ bù phân loại theo cấu tạo bao gồm tủ tụ bù khô và tủ tụ bù dầu.
- Tủ tụ bù khô lắp đặt các tụ bù có hình dáng bình tròn thon dài, thiết kế nhỏ gọn, nhẹ, ít chiếm diện tích nên dễ dàng lắp đặt và thay thế. So với tụ bù dầu, tụ bù khô thường có giá thành thấp hơn và thích hợp cho các hệ thống bù công suất nhỏ, chất lượng điện tương đối ổn định. Một số thương hiệu tụ bù khô mà bạn có thể tham khảo: Havells, Epcos, Sino, Enerlux, Ducati,…
- Tủ tụ bù dầu lắp đặt các tụ có dạng bình chữ nhật và độ bền cao hơn so với tụ khô. Loại này phù hợp với tất cả các hệ thống tụ bù, đặc biệt là những hệ thống điện có công suất lớn và chất lượng điện không tốt. Gợi ý một số thương hiệu tụ bù dầu chất lượng: Samwha, Mikro, Shizuki, Deayoung, Nuintek,…
Tủ tụ bù dầu
3.2. Phân loại theo điện áp
Dựa theo điện áp của tụ bù, tủ tụ bù bao gồm tủ tụ hạ thế 1 pha và tủ tụ hạ thế 3 pha.
- Tủ tụ bù hạ thế 1 pha cung cấp điện áp 230V, 250V. Chúng được sử dụng cho hệ thống điện áp dưới 1kV, phổ biến trong điện dân dụng và công nghiệp nhỏ.
- Tủ tụ bù hạ thế 3 pha cung cấp nhiều mức điện áp hơn như 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720 và 1100V. Trong đó điện áp phổ biến nhất là 415V và 440V. Tủ tụ bù 415V thường được sử dụng tại nơi có hệ thống điện áp ổn định duy trì khoảng 380V, còn tủ tụ bù 440V thường được lắp đặt tại nơi có hệ thống điện áp cao hơn.
Ngoài ra còn có tủ tụ bù trung thế, phù hợp cho hệ thống có điện áp từ 1kV đến 35kV.
Tủ tụ bù hạ thế
3.3. Phân loại theo phương thức điều khiển
Tủ tụ bù phân loại theo phương thức điều khiển thường bao gồm:
- Tủ tụ bù điều khiển bằng tay (Manual): Thường sử dụng cho các hệ thống điện có công suất nhỏ, ít biến động về tải. Người vận hành cần theo dõi thường xuyên hệ số công suất và tự điều chỉnh đóng cắt tụ bù cho phù hợp. Ưu điểm của loại tủ này là chi phí đầu tư thấp, có cấu trúc đơn giản. Tuy nhiên, độ chính xác không cao, mất nhiều thời gian và công sức trong quá trình hoạt động, khó duy trì hệ số công suất ở mức tối ưu.
- Tủ tụ bù tự động (Automatic): Thích hợp cho các hệ thống điện có công suất lớn với phụ tải thay đổi liên tục. Bộ điều khiển sẽ tự động đo đạc hệ số công suất (cosφ) và quản lý việc đóng cắt tụ bù để giữ cosφ ở mức đã định sẵn (thường là 0.95). Ưu điểm nổi bật là độ chính xác rất cao, hoàn toàn tự động, tiết kiệm thời gian và công sức vận hành, đảm bảo hệ số công suất luôn đạt yêu cầu tối ưu, kéo dài tuổi thọ thiết bị. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao hơn so với tủ điều khiển thủ công.
4. Nguyên lý hoạt động
Tụ bù là thiết bị điện nhằm nâng cao hệ số công suất cosϕ. Công suất từ nguồn đến thiết bị tiêu thụ bao gồm hai thành phần là: công suất tác dụng và công suất phản kháng. Trong đó, công suất phản kháng không tạo ra công hữu ích khi chuyển đổi năng lượng điện thành dạng năng lượng khác hoặc từ năng lượng điện sang năng lượng điện.
Cả công suất tác dụng và công suất phản kháng cần đủ để thiết bị hoạt động hiệu quả. Tổng hợp của hai công suất này được gọi là công suất biểu kiến. Ba loại công suất này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau theo công thức:
- S2 = P2 + Q2
- P = S. cosϕ
- Q = S. sinϕ
Trong đó:
- S là công suất biểu kiến (VA/KVA)
- P là công suất tác dụng
- Q là công suất phản kháng (VAR/KVAR)
Hệ số cos ϕ càng cao thì thiết bị sử dụng sẽ sản sinh nhiều công hơn. Khi áp dụng tụ bù, nguồn sẽ cung cấp một phần công suất phản kháng và phần còn lại sẽ được bổ sung bởi tụ. Nhờ đó, công suất tác dụng của thiết bị sẽ gia tăng.
Khi truyền tải điện, dòng điện làm nóng dây dẫn và gây ra sụt áp trên đường dây tải điện. Dòng điện tỷ lệ thuận với công suất biểu kiến, do đó việc sử dụng tụ bù để bù vào phần công suất phản kháng giúp làm mát, nâng cao hệ số công suất (cosϕ) và cải thiện khả năng truyền tải điện năng.
Tủ tụ bù thường được cấu thành từ nhiều bước tụ, mỗi bước có thể được bật tắt thông qua Contactor. Một bộ điều khiển sẽ quản lý hệ số công suất của mạng điện, thực hiện việc đóng mở Contactor để thay đổi hệ số công suất toàn bộ mạng điện.
Xem thêm nội dung: Cách tính dung lượng tụ bù
5. Ứng dụng của tủ tụ bù
Tủ tụ bù được lắp đặt tại khu vực mạng điện hạ thế và hệ thống điện có phụ tải cảm kháng cao. Chúng thường được lắp đặt tại phòng kỹ thuật hoặc khu vực trạm máy biến áp của nhiều công trình như nhà máy, trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, chung cư, bệnh viện,…
Lắp đặt tủ tụ bù cho nhà máy, chung cư, bệnh viện, tòa nhà,…
6. Hướng dẫn cách lắp đặt tủ điện tụ bù
Việc lắp đặt tủ tụ bù có vai trò rất quan trọng, tùy thuộc vào quy mô cơ sở sản xuất sẽ có cách lắp đặt riêng. Cụ thể như sau:
6.1. Tại cơ sở sản xuất quy mô nhỏ
Đặc điểm cơ sở sản xuất nhỏ: Mức tiêu thụ điện thấp, công suất phản kháng cũng thấp, thiết bị tạo ra sóng hài ít nên không cần thiết bị lọc sóng hài. Do đó, đơn vị có thể lựa chọn lắp hoặc không lắp tụ bù tùy thuộc vào điều kiện kinh tế.
Phương pháp lắp đặt: Áp dụng bù tĩnh hay bù nền để bổ sung công suất phản kháng với chi phí tối thiểu. Tủ tụ bù có cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ với các thành phần: Vỏ tủ (500x350x200mm), 1 Aptomat để tắt bật và 1 tụ bù công suất nhỏ 2.5, 5, 10kVAr.
6.2. Tại cơ sở sản xuất quy mô vừa
Đặc điểm cơ sở sản xuất: Mức tiêu thụ điện trung bình, công suất phản kháng vừa phải cùng với thiết bị tạo ra sóng hài ít nên không cần thiết bị lọc sóng hài.
Phương pháp lắp đặt: Lắp đặt tủ điện tụ bù nhiều cấp, bao gồm tụ bù thủ công (đóng ngắt bằng tay) và tụ bù tự động (có bộ điều khiển tự động). Tuy nhiên nên cân nhắc lựa chọn phương pháp đóng ngắt tự động để tiết kiệm thời gian, đảm bảo độ chính xác và không mất nhiều công sức vận hành. Bộ điều khiển này rất đa dạng từ 4 – 14 cấp.
Một tủ bù tự động tiêu chuẩn có các thành phần: vỏ tủ cao từ 1 – 1.2m, bộ điều khiển tụ bù tự động, Aptomat cho từng cấp tụ bù, Aptomat tổng, tụ bù, contactor dùng để đóng ngắt tụ bù gắn liền với bộ điều khiển, đèn báo pha, đồng hồ đo Volt, Ampe và tủ tụ bù tiết kiệm điện.
6.3. Tại cơ sở sản xuất quy mô lớn
Cơ sở sản xuất lớn có đặc điểm: Công suất tiêu thụ điện năng cao, thường yêu cầu có trạm biến áp riêng để đảm bảo độ ổn định. Một số thiết bị khi hoạt động sẽ sinh ra sóng hài, do đó cần biện pháp lọc sóng hài để bảo vệ tụ bù.
Phương pháp lắp đặt: Lắp đặt tụ bù tự động với nhiều tụ công suất lớn, đồng thời trang bị thêm bộ lọc sóng hài để tránh cháy nổ và bảo vệ tụ bù.
Tham khảo thêm: Hướng dẫn cách lắp tụ bù chi tiết
7. Lưu ý để chọn tủ bụ tù phù hợp
Việc chọn tủ tụ bù tương thích với hệ thống điện là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả bù công suất phản kháng và sự ổn định của hệ thống. Sau đây là một số tiêu chí cần lưu ý khi lựa chọn tủ tụ bù:
- Xác định nhu cầu bù công suất phản kháng: Đây là bước đầu tiên và quan trọng nhất. Bạn cần xác định chính xác lượng công suất phản kháng cần bổ sung cho hệ thống, dựa trên thông số kỹ thuật và mức tiêu thụ năng lượng thực tế.
- Chọn loại tủ tụ bù phù hợp với điện áp và công suất hệ thống: Tủ tụ bù có nhiều mức điện áp và công suất khác nhau. Việc chọn loại tủ có thông số kỹ thuật thích hợp với hệ thống là rất quan trọng để tránh quá tải và hoạt động không hiệu quả.
- Lựa chọn loại tụ bù: Dựa trên điều kiện môi trường lắp đặt và yêu cầu kỹ thuật cụ thể của hệ thống mà bạn có thể chọn loại tụ bù khô hoặc tụ bù dầu cho phù hợp.
- Chọn phương thức điều khiển: Tủ tụ bù có thể được điều khiển bằng tay hoặc tự động. Việc chọn phương thức điều khiển thích hợp giúp tối ưu hóa hiệu quả bù công suất và giảm bớt sự can thiệp từ con người.
Chọn tủ tụ bù tương thích với hệ thống điện là rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả và sự ổn định của hệ thống
Xem thêm: Cách kiểm tra tụ bù đơn giản, chính xác
8. Huỳnh Lai – Lắp đặt tủ tụ bù uy tín, giá tốt
Thiết bị điện Huỳnh Lai chuyên cung cấp và lắp đặt các loại tủ tụ bù được sản xuất theo quy trình nghiêm ngặt đạt tiêu chuẩn quốc tế. Tủ tụ bù do Huỳnh Lai phân phối là hàng chính hãng và đã được kiểm định rõ ràng.
Tất cả sản phẩm đều được làm từ vật liệu bền bỉ, chống lại các tác động từ môi trường có thể ảnh hưởng đến thiết bị. Ngoài ra, Huỳnh Lai còn là đơn vị chuyên thiết kế, sản xuất các loại tủ điện công nghiệp như tủ ATS, tủ điện trung thế, tủ MSB,…
Nếu bạn cần đặt mua tủ tụ bù hoặc bất kỳ thiết bị điện nào khác, vui lòng liên hệ số điện thoại 0938984282 để được tư vấn trực tiếp và báo giá hợp lý nhất.
Hy vọng rằng những thông tin từ Thiết bị điện Huỳnh Lai sẽ giúp bạn hiểu rõ về tủ tụ bù và ứng dụng quan trọng của chúng trong thực tế.
