Bộ điều khiển tụ bù là gì? Chức năng, nguyên lý và ứng dụng

Một trong những thiết bị đóng vai trò trung tâm trong việc tối ưu hóa hiệu suất sử dụng điện, giảm tổn thất và hạn chế chi phí chính là bộ điều khiển tụ điện. Vậy bộ điều khiển bình ngưng là gì, nó hoạt động như thế nào và tại sao doanh nghiệp cần trang bị nó? Bài viết sau đây được viết bởi Điện lực Hoàng Lai Nó sẽ giúp bạn có được sự hiểu biết toàn diện và sâu sắc về mọi khía cạnh.

1. Bộ điều khiển điện dung là gì?

Bộ điều khiển dàn tụ điện là thiết bị có chức năng tự động giám sát hệ số công suất của phụ tải và điều khiển đóng mở theo chiều ngang của tụ điện để giữ cosφ ở mức tối ưu. Thiết bị được cài đặt trong Tủ tụ điện Và đóng vai trò là “bộ não” của toàn bộ hệ thống, quyết định khi nào cần bù công suất phản kháng và cắt mức tụ điện nào để hệ thống có thể hoạt động ổn định nhất.

Bộ điều khiển tụ điện giám sát hệ số cosφ của tải điện và điều khiển bật/tắt mức tụ điện.

Chức năng chính của bộ điều khiển tụ điện là:

– Giám sát và đo lường liên tục cos φ: Thiết bị giám sát hệ số công suất thực tế theo thời gian thực thông qua tín hiệu đo điện áp và dòng điện.

– Tự động tắt và cắt mức tụ điện: Khi cos φ thấp hơn, bộ điều khiển sẽ ra lệnh tắt nhiều tầng tụ điện hơn. Thay vào đó, khi cos φ đạt hoặc vượt mức mục tiêu, thiết bị sẽ cắt tụ điện để tránh hiện tượng bù quá mức.

– Nâng cao chất lượng điện năng, giảm công suất phản kháng: Do đó, hạn chế không tải, hệ thống ổn định, hiệu suất truyền tải và tiêu thụ điện năng được tối ưu hóa.

– Hiển thị và báo cáo các thông số vận hành: Nhiều bộ điều khiển có tích hợp màn hình hiển thị trạng thái cos φ, dòng điện, điện áp, tụ điện giúp kỹ thuật viên dễ dàng giám sát hệ thống.

– Cảnh báo và bảo vệ: Ở các phiên bản hiện đại, thiết bị có thể cảnh báo khi phát hiện quá dòng, quá áp, lệch pha, hỏng tụ hoặc mất pha, giúp bảo vệ tụ điện và toàn bộ hệ thống điện.

Xem thêm: Tụ điện khô là gì? Phân loại, ưu điểm và ứng dụng

2. Đặc điểm cấu trúc

Bộ điều khiển dàn tụ điện tiêu chuẩn thường bao gồm các thành phần sau:

• Bộ vi xử lý (mạch logic/vi mạch)
• Mạch đo điện áp và dòng điện
• Đầu ra điều khiển (công tắc tơ/rơle/mô-đun chuyển mạch)
• Giao diện hiển thị và cài đặt
• Nút điều chỉnh hoặc cổng giao tiếp Modbus/RS485 (tùy phiên bản)

Do cấu trúc linh hoạt và tương đối đơn giản, bộ điều khiển tụ điện có thể được sử dụng trong các ứng dụng từ hệ thống nhỏ đến hệ thống công nghiệp phức tạp.

Bộ điều khiển ngưng tụ có cấu trúc đơn giản và dễ điều khiển.

3. Nguyên lý làm việc của bộ điều khiển tụ điện

Nguyên lý làm việc của bộ điều khiển tụ điện dựa trên việc đo cosφ liên tục và tự động lựa chọn mức tụ điện phù hợp dựa trên điều kiện tải thực tế.

Quy trình vận hành bao gồm:

1. Cosφ của hệ thống đo: Dòng điện và điện áp được đưa đến bộ điều khiển thông qua CT và mạch đo lường.

2. So sánh với giá trị cosφ đã đặt: Nếu cosφ thực tế thấp hơn mức đặt (ví dụ 0,92), bộ điều khiển xác định rằng hệ thống thiếu công suất phản kháng.

3. Tính toán công suất cần bù: Dựa vào sự chênh lệch cosφ, bộ điều khiển chọn tụ điện có công suất phù hợp.

4. Hướng dẫn mức tụ điện điều khiển: thông qua contactor hoặc thyristor.

5. Điều chỉnh theo dõi: Nếu cosφ tiếp tục ở dưới ngưỡng thì thiết bị tiếp tục đóng thêm một mức tụ nữa; nếu vượt quá ngưỡng, thiết bị sẽ cắt mức tụ điện để tránh tình trạng bù quá mức.

6. Giữ ổn định: Thiết bị lặp lại toàn bộ quá trình trong một chu kỳ liên tục.

Nhờ cơ chế này, bộ điều khiển giúp hệ thống điện luôn duy trì trạng thái ổn định, tránh những biến động lớn khi phụ tải thay đổi đột ngột.

Bộ điều khiển tụ hoạt động dựa trên phép đo cosφ liên tục và tự động lựa chọn mức tụ phù hợp

Xem thêm: Một ngân hàng tụ điện là gì? Nắm được cấu tạo, phân loại và nguyên lý làm việc

4. Phân loại bộ điều khiển tụ điện dựa trên số lượng tụ điện

Tùy thuộc vào quy mô của hệ thống điện và lượng tải sử dụng, bộ điều khiển tụ điện có nhiều loại khác nhau dựa trên số lượng cấp tụ đóng/tắt. Việc lựa chọn đúng số lượng cấp phù hợp giúp quá trình bù công suất phản kháng trở nên chính xác và hiệu quả hơn. Dưới đây là 4 bộ điều khiển phổ biến:

4.1 Bộ điều khiển tụ điện bốn cấp

Bộ điều khiển tụ điện bốn cấp phù hợp với các tủ tụ điện nhỏ, công suất thấp và hệ thống điện có dao động phụ tải nhỏ. Loại này thường được sử dụng cho:

• văn phòng nhỏ
• Cửa hàng, siêu thị mini
• Hệ thống điện dân dụng hoặc tải ổn định.

Ưu điểm của loại bốn giai đoạn là cấu trúc đơn giản, vận hành thuận tiện và chi phí đầu tư thấp. Tuy nhiên, khả năng điều chỉnh công suất bù kém linh hoạt hơn so với trên các dòng cao cấp hơn.

4.2 Bộ điều khiển tụ điện 6 cấp

Bộ điều khiển 6 cấp cung cấp khả năng điều chỉnh tốt hơn và phù hợp với các hệ thống điện có tải trung bình hoặc thay đổi thường xuyên. Đây là một lựa chọn phổ biến:

• nhà máy vừa
• tòa nhà thương mại nhỏ
• Trạm biến áp công suất thấp

Loại này cho phép phân chia mức bồi thường chính xác hơn, giúp tăng cosφ hiệu dụng và hạn chế việc bồi thường quá mức hoặc dưới mức.

4.3 Bộ điều khiển tụ điện 8 cấp

Hệ thống dây điện loại 8 được coi là phù hợp với hầu hết các hệ thống điện công nghiệp và thương mại. Thiết bị đáp ứng nhu cầu bù trong điều kiện phụ tải thay đổi và giúp hệ thống điện vận hành ổn định. Các ứng dụng phổ biến:

• Nhà máy sản xuất quy mô lớn
• tòa nhà văn phòng
• Siêu thị, trung tâm mua sắm
• Tủ ngưng tụ tự động công suất vừa và lớn

Ưu điểm nổi bật là khả năng điều khiển bù mượt mà hơn và dao động điện áp nhỏ hơn.

4.4 Bộ điều khiển tụ điện 12 cấp

Hệ thống dây điện loại 12 được coi là phù hợp với hầu hết các hệ thống điện công nghiệp và thương mại. Thiết bị đáp ứng nhu cầu bù trong điều kiện phụ tải thay đổi và giúp hệ thống điện vận hành ổn định.

Ứng dụng phổ biến:

• Nhà máy sản xuất quy mô lớn
• tòa nhà văn phòng
• Siêu thị, trung tâm mua sắm
• Tủ ngưng tụ tự động công suất vừa và lớn

Ưu điểm nổi bật là khả năng điều khiển bù mượt mà hơn và dao động điện áp nhỏ hơn.

KTH ELECTRIC là nhà phân phối điều khiển tụ điện Sản phẩm chính hãng đảm bảo thiết bị đạt tiêu chuẩn an toàn, độ bền cao và hiệu quả vận hành tuyệt vời. Có danh mục sản phẩm phong phú từ các thương hiệu nổi tiếng như vi môShizuki, Enerlux, Ducati và SK, KTH ELECTRIC tự tin đáp ứng nhu cầu về kỹ thuật dân dụng và các dự án công nghiệp lớn.

Bộ điều khiển tụ điện được chia thành nhiều loại khác nhau dựa trên số tầng đóng/tắt của tụ điện.

Xem ngay: Cách thức hoạt động Tụ điện phản kháng và tính toán

5. Lợi ích của việc sử dụng bộ điều khiển tụ điện

Việc đưa bộ điều khiển tụ điện vào hệ thống của bạn mang lại nhiều lợi ích thiết thực và lâu dài:

– Cải thiện hệ số công suất (cosφ): Giúp hệ thống sử dụng điện hiệu quả hơn và giảm công suất phản kháng.

– Giảm tổn thất điện năng: Khi cos φ đạt đến mức tối ưu, dòng điện phản kháng giảm, tải trên dây dẫn và máy biến áp giảm, đồng thời giảm sinh nhiệt và tiêu thụ điện năng.

– Hạn chế bị phạt tiền điện do cosφ thấp: Nhiều nhà cung cấp điện áp dụng hình phạt nếu cos φ giảm xuống dưới ngưỡng; bộ điều khiển giúp giữ cos φ trong ngưỡng an toàn mọi lúc.

– Tăng tuổi thọ của thiết bị điện và tụ điện: Hoạt động ổn định, dao động nhỏ, thiết bị bền hơn, hạn chế hư hỏng do quá tải công suất phản kháng hoặc sụt áp.

– Ngân hàng tụ điện hoạt động an toàn và ổn định: Hưởng lợi từ việc tự động hóa giúp giảm sự phụ thuộc vào vận hành thủ công, hạn chế sai sót, bảo vệ thiết bị và đảm bảo hoạt động liên tục.

6. Ứng dụng thực tế

– Nhà máy – Công ty sản xuất: Đối với máy móc, động cơ, tải lớn và dao động tải thường xuyên, bộ điều khiển tụ điện giúp duy trì cos φ ổn định, bảo vệ thiết bị và tối ưu hóa điện năng.

– Tòa nhà thương mại, tòa nhà văn phòng: Sử dụng nhiều hệ thống chiếu sáng, điều hòa không khí, thang máy, v.v. cos φ dễ dàng thay đổi – cần phải bù tự động để duy trì chất lượng nguồn sáng.

– Hệ thống điện công nghiệp và dân dụng: Từ các xưởng máy, gara, kho lạnh đến cơ sở thương mại đều có thể lắp đặt dàn tụ điện tự động để giảm tổn thất.

– Trạm biến áp: Trong các hệ thống phân phối điện lớn, bù công suất phản kháng giúp giảm sụt áp, nâng cao hiệu suất truyền tải điện và bảo vệ các thiết bị trung thế và hạ thế.

Bộ điều khiển tụ điện được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, tòa nhà, trạm biến áp,..

7. Một số lưu ý khi lắp đặt và sử dụng bộ điều khiển bình ngưng

Để bộ điều khiển bình ngưng hoạt động hiệu quả và ổn định lâu dài cần chú ý:

– Lựa chọn thiết bị phù hợp với quy mô tải và mức độ dao động của tải, tránh lựa chọn bộ điều khiển quá “yếu” hoặc dư thừa công suất.

– Dựa trên yêu cầu của hệ thống, đặt ngưỡng cos φ mục tiêu hợp lý, thường trong khoảng 0,92 – 0,98.

– Đảm bảo CT đo dòng điện và mạch đo điện áp được lắp đặt đúng cách để tín hiệu đo được chính xác.

– Đặt thời gian trễ bật tắt hợp lý để tránh việc đóng ngắt liên tục có thể gây hao mòn contactor và giảm tuổi thọ của tụ điện.

– Giám sát và bảo trì thường xuyên: kiểm tra công tắc tơtụ điện, dây dẫn và kết nối; đảm bảo môi trường ngưng tụ sạch sẽ, khô ráo và thông thoáng.

– Ưu tiên những thiết bị chính hãng, chất lượng cao, có chế độ bảo hành rõ ràng để đảm bảo an toàn và độ bền lâu dài.

Bộ điều khiển tụ điện là thiết bị quan trọng trong mọi hệ thống điện được sử dụng tụ điệnđặc biệt khi tải thay đổi hoặc mức tiêu thụ điện năng cao. Thiết bị giúp theo dõi cosφ, tự động ngắt/ngắt tụ điện, bảo vệ hệ thống và hiển thị các thông số vận hành nhằm tối ưu hóa hiệu suất, giảm tổn thất và hạn chế tổn thất do cosφ thấp.

Nếu bạn cần giải pháp bù công suất cho nhà máy, tòa nhà hay trạm biến áp của mình hãy liên hệ với KTH ELECTRIC ngay hôm nay theo số điện thoại Đường dây nóng: 0938 984 282 tìm kiếm lời khuyên thiết bị điện Chi tiết phù hợp.