Tủ tụ bù: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách lắp đặt

Trong các hệ thống điện, đặc biệt là ở các nhà máy, xí nghiệp hay các tòa nhà lớn, dàn tụ điện đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hệ số công suất và giảm tổn thất điện năng. Không chỉ giúp tiết kiệm hóa đơn tiền điện mà còn giúp ổn định nguồn điện và kéo dài tuổi thọ cho các thiết bị sử dụng. Vậy tủ ngưng tụ là gì, hoạt động như thế nào và khi lựa chọn, lắp đặt nó cần lưu ý những gì? Hãy cùng KTH ELECTRIC tìm hiểu chi tiết hơn trong bài viết dưới đây nhé.

1. Bộ tụ điện là gì? Vai trò của tụ điện

Bộ tụ điện là tập hợp các tụ điện được mắc song song với tải và được điều khiển bởi bộ điều khiển tụ điện tự động thông qua thiết bị chuyển mạch. Thiết bị có khả năng lưu trữ và phóng điện trong mạch điện. Chúng lưu trữ điện tích ở một điện áp (điện dung) nhất định để cải thiện hệ số công suất cosφ trong hệ thống điện công nghiệp.

Bộ tụ điện là tập hợp các tụ điện được mắc song song với một tải

Thiết bị giúp tiết kiệm điện và tránh bị phạt từ cơ quan điện lực khi vượt quá mức công suất phản kháng cho phép. Theo quy định của ngành điện lực, người sử dụng không cần phải nộp phạt công suất phản kháng.

Đồng thời, nó cũng cho phép các công ty sử dụng máy biến áp, thiết bị đóng cắt và cáp nhỏ hơn, giảm tải cho máy biến áp và giảm tổn thất điện năng, sụt áp trên lưới. Hệ số công suất cao còn giúp tối ưu hóa các linh kiện tham gia cung cấp điện và tránh các thiết bị điện dư thừa không cần thiết.

Tham khảo: Các loại tụ bù thường dùng hiện nay

2. Kết cấu tủ ngưng tụ

Cấu tạo của tủ ngưng tụ thường bao gồm các bộ phận chính sau

2.1. Vỏ tủ

Vỏ tủ thường được làm từ thép tấm sơn tĩnh điện, đảm bảo độ bền và khả năng cách điện. Có thể thiết kế dạng khung có độ dày 2,0 – 3,0mm hoặc 1,5 – 2,0mm. Các bộ phận được sản xuất trên máy CNC có độ chính xác cao. Tủ có thể đặt trong nhà hoặc ngoài trời, cấp độ bảo vệ (IP) thường là IP43-IP55.

2.2. Bù điện dung

Tụ điện là thành phần quan trọng nhất chịu trách nhiệm điều chỉnh công suất phản kháng. Tùy theo yêu cầu và công suất yêu cầu sẽ lắp đặt loại tụ điện phù hợp. Tụ điện có hai loại chính: tụ khô và tụ dầu.

Ngoài ra, có thể lựa chọn loại tụ điện dựa trên điện áp, chẳng hạn như tụ điện hạ thế 1 pha, 3 pha có công suất từ ​​5 – 50 kVAr.

2.3. Bộ điều khiển tụ điện

Bộ điều khiển tụ điện tự động chuyển tụ dựa trên tín hiệu đo hệ số công suất (cos phi) giúp hệ thống hoạt động ổn định, an toàn. Nó có thể hoạt động ở chế độ thủ công hoặc tự động và được lập trình để tối ưu hóa việc chuyển đổi tụ điện dựa trên nhu cầu cụ thể.

Tủ tụ điện bao gồm: Vỏ tủ, tụ điện, tụ điện điều khiển, contactor, thiết bị bảo vệ, dây dẫn và phụ kiện

2.4. Công tắc tơ

Công tắc tơ là thiết bị dùng để đấu nối và cắt mạch điện của dàn tụ điện, bao gồm cầu dao và công tắc tơ, có chức năng điều khiển đóng mở mạch điện của tủ tụ điện. Một contactor được kết nối với bộ điều khiển để thực hiện chức năng này.

2.5. Thiết bị bảo hộ

Thiết bị bảo vệ ngăn chặn dòng điện rò rỉ, quá tải, đoản mạch và các tai nạn khác, đảm bảo an toàn cho hệ thống và tụ điện. Các thiết bị bảo vệ thường bao gồm cầu dao chính, cầu dao tầng tụ điện riêng lẻ và lò phản ứng lọc sóng hài.

2.6. Dây dẫn và phụ kiện

Dây và phụ kiện đi kèm đảm bảo kết nối an toàn và hiệu quả các thiết bị trong tủ tụ điện. Bao gồm các loại: đèn pha, vôn kế, ampli,…

Xem ngay: Hướng dẫn chi tiết cách lắp tụ điện

3. Phân loại tủ tụ điện

Tủ tụ điện được phân loại theo kết cấu tụ điện hoặc điện áp định mức của tụ điện.

3.1. Phân loại theo cấu trúc

Tủ tụ điện được chia thành tủ tụ khô và tủ tụ dầu theo cấu tạo của chúng.

• Bình ngưng lắp đặt trong tủ ngưng tụ khô có hình dáng thanh mảnh, tròn trịa, thiết kế nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, chiếm ít diện tích, dễ lắp đặt và thay thế. So với tụ dầu, tụ khô thường có giá thành rẻ hơn và phù hợp với các hệ thống bù công suất nhỏ, chất lượng điện năng tương đối ổn định. Một số thương hiệu tụ khô có thể tham khảo: Havells, Epcos, Sino, Enerlux, Ducati…
• Tủ tụ dầu lắp tụ theo hình chữ nhật và có độ bền cao hơn so với tụ khô. Loại này phù hợp với mọi hệ thống tụ điện, đặc biệt là các hệ thống điện có công suất lớn, chất lượng điện năng kém. Gợi ý một số thương hiệu bình ngưng dầu chất lượng cao: Samwha, Mikro, Shizuki, Deayoung, Nuintek,…

Tủ ngưng tụ dầu

3.2. Phân loại theo điện áp

Theo điện áp của tụ, tủ tụ điện bao gồm tủ tụ điện hạ thế một pha và tủ tụ điện hạ thế ba pha.

• Tủ tụ điện hạ thế một pha cung cấp điện áp 230V và 250V. Chúng được sử dụng trong hệ thống điện áp dưới 1kV và phổ biến trong điện dân dụng và công nghiệp nhỏ.
• Bộ tụ điện hạ thế ba pha có nhiều cấp điện áp hơn như 230, 380, 400, 415, 440, 525, 660, 690, 720 và 1100V. Điện áp phổ biến nhất là 415V và 440V. Bộ tụ điện 415V thường được sử dụng ở những nơi có hệ thống điện áp được duy trì ổn định ở khoảng 380V, trong khi bộ tụ điện 440V thường được lắp đặt ở những nơi có hệ thống điện áp cao hơn.

Ngoài ra còn có tủ tụ điện trung thế phù hợp cho hệ thống có điện áp từ 1kV đến 35kV.

Tủ tụ điện hạ thế

3.3. Phân loại theo phương pháp điều khiển

Tủ tụ điện thường bao gồm:

• Tủ tụ điện điều khiển bằng tay (Manual): thường được sử dụng trong các hệ thống điện có công suất nhỏ, dao động phụ tải nhỏ. Người vận hành cần thường xuyên theo dõi hệ số công suất và điều chỉnh công tắc tụ điện cho phù hợp. Ưu điểm của loại tủ này là chi phí đầu tư thấp, kết cấu đơn giản. Tuy nhiên, độ chính xác không cao, thao tác tốn nhiều thời gian, công sức và khó duy trì hệ số công suất ở mức tối ưu.
• Tủ tụ điện tự động (Automatic): phù hợp với hệ thống điện có công suất lớn và phụ tải thay đổi. Bộ điều khiển sẽ tự động đo hệ số công suất (cosφ) và quản lý việc chuyển mạch tụ điện để duy trì cosφ ở mức đặt trước (thường là 0,95). Ưu điểm nổi bật là độ chính xác rất cao, hoàn toàn tự động, vận hành tiết kiệm thời gian, tiết kiệm nhân công, đảm bảo hệ số công suất luôn đáp ứng yêu cầu tối ưu và kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Nhưng chi phí đầu tư cao hơn so với tủ điều khiển thủ công.

4. Nguyên tắc làm việc

Tụ điện là thiết bị điện được thiết kế để tăng hệ số công suất cos. Công suất từ ​​nguồn đến thiết bị tiêu dùng gồm hai thành phần: công suất tác dụng và công suất phản kháng. Đặc biệt, công suất phản kháng không tạo ra công có ích khi chuyển đổi năng lượng điện thành hoặc từ các dạng năng lượng khác.

Cả công suất tác dụng và công suất phản kháng đều cần đủ để thiết bị hoạt động hiệu quả. Tổng của hai sức mạnh này được gọi là sức mạnh biểu kiến. Ba loại năng lực này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau theo công thức sau:

• S2 = P2 + Q2
• P = S.cosψ
• Q = S.sinψ

Ở đó:

• S là công suất biểu kiến ​​(VA/KVA)
• P là công suất hoạt động
• Q là công suất phản kháng (VAR/KVAR)

Hệ số cos ψ càng cao thì thiết bị được sử dụng càng tạo ra nhiều công. Khi sử dụng dàn tụ điện, nguồn điện sẽ cung cấp một phần công suất phản kháng và phần còn lại sẽ được bổ sung bởi các tụ điện. Vì vậy, công suất hiệu dụng của thiết bị sẽ tăng lên.

Khi dòng điện được truyền đi, dòng điện làm nóng dây dẫn và gây sụt áp trên đường dây truyền tải. Dòng điện tỷ lệ thuận với công suất biểu kiến, do đó việc sử dụng tụ điện để bù công suất phản kháng giúp làm mát, cải thiện hệ số công suất (cosphi) và cải thiện khả năng truyền tải điện.

Các dãy tụ điện thường bao gồm một số tầng tụ điện, mỗi tầng có thể được bật và tắt thông qua một công tắc tơ. Bộ điều khiển sẽ quản lý hệ số công suất của lưới, đóng mở contactor để thay đổi hệ số công suất của toàn lưới.

Xem thêm: Cách tính công suất tụ điện

5. Ứng dụng của tủ tụ điện

Tủ điện tụ điện được lắp đặt ở các khu vực mạng điện hạ áp và hệ thống điện có tải cảm ứng cao. Chúng thường được lắp đặt tại các phòng kỹ thuật hoặc khu vực trạm biến áp trong các nhà máy, trung tâm mua sắm, cao ốc văn phòng, chung cư, bệnh viện và nhiều công trình khác.

Lắp đặt tụ điện trong nhà máy, chung cư, bệnh viện, cao ốc, v.v…

6. Hướng dẫn lắp đặt tụ bù

Việc lắp đặt tủ ngưng tụ có vai trò rất quan trọng. Tùy vào quy mô của cơ sở sản xuất sẽ có những phương pháp lắp đặt riêng. Các chi tiết như sau:

6.1. Tại các cơ sở sản xuất nhỏ

Đặc điểm của cơ sở sản xuất nhỏ: Tiêu thụ điện năng thấp, công suất phản kháng thấp, thiết bị tạo ra ít sóng hài hơn và không cần bộ lọc sóng hài. Vì vậy, các đơn vị có thể lựa chọn lắp hoặc không lắp dàn tụ điện tùy theo điều kiện kinh tế.

Phương pháp cài đặt: Áp dụng bù tĩnh hoặc bù nền để bổ sung công suất phản kháng với chi phí tối thiểu. Tủ ngưng tụ có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và gồm các bộ phận sau: Vỏ tủ (500x350x200mm), 1 công tắc Aptomat và 1 tụ điện công suất nhỏ 2,5, 5, 10kVAr.

6.2. Ở các cơ sở sản xuất quy mô vừa

Đặc điểm cơ sở sản xuất: Công suất tiêu thụ ở mức trung bình, công suất phản kháng vừa phải, ít sóng hài được tạo ra nên không cần bộ lọc sóng hài.

Phương pháp cài đặt: Lắp đặt tủ tụ bù nhiều tầng, bao gồm tụ thủ công (chuyển mạch thủ công) và tụ tự động (có bộ điều khiển tự động). Tuy nhiên, bạn nên cân nhắc lựa chọn phương pháp chuyển mạch tự động, không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn đảm bảo độ chính xác và tốn ít công sức hơn khi vận hành. Bộ điều khiển có 4 – 14 cấp độ, rất đa dạng.

Một tủ bù tự động tiêu chuẩn có các bộ phận: chiều cao tủ 1-1,2m, bộ điều khiển tụ tự động, Aptomat cho từng cấp tụ, Atomat đa năng, tụ điện, contactor trên bộ điều khiển đóng mở tụ, đèn báo pha, vôn kế, ampe và tủ tụ tiết kiệm điện.

6.3. Tại các cơ sở sản xuất lớn

Cơ sở sản xuất lớn có những đặc điểm sau: Tiêu thụ điện năng cao thường cần một trạm biến áp riêng để đảm bảo sự ổn định. Một số thiết bị tạo ra sóng hài khi hoạt động nên cần phải lọc sóng hài để bảo vệ tụ điện.

Phương pháp cài đặt: Lắp đặt các dàn tụ điện tự động với nhiều tụ điện có công suất lớn và trang bị thêm bộ lọc sóng hài để tránh cháy nổ và bảo vệ tụ điện.

Xem thêm: Hướng dẫn chi tiết cách lắp tụ điện

7. Những điều cần lưu ý khi chọn tủ tù phù hợp

Việc lựa chọn một bộ tụ điện tương thích với hệ thống điện là rất quan trọng để đảm bảo bù công suất phản kháng hiệu quả và ổn định hệ thống. Dưới đây là một số tiêu chí cần lưu ý khi lựa chọn bộ tụ điện:

• Xác định xem có cần bù công suất phản kháng hay không: Đây là bước đầu tiên và quan trọng nhất. Bạn cần xác định chính xác lượng công suất phản kháng cần thêm vào hệ thống của mình dựa trên thông số kỹ thuật và mức tiêu thụ năng lượng thực tế.
• Chọn loại tụ điện phù hợp với điện áp và công suất hệ thống của bạn: Các tụ điện có sẵn ở nhiều mức điện áp và công suất khác nhau. Việc lựa chọn vỏ bọc phù hợp với thông số kỹ thuật của hệ thống là rất quan trọng để tránh tình trạng quá tải, hoạt động kém hiệu quả.
• Chọn loại tụ điện: Tùy theo môi trường lắp đặt và yêu cầu kỹ thuật cụ thể của hệ thống mà có thể lựa chọn loại tụ khô hoặc tụ dầu cho phù hợp.
• Chọn phương pháp điều khiển: tủ ngưng tụ có thể điều khiển bằng tay hoặc tự động. Việc lựa chọn phương pháp điều khiển thích hợp có thể giúp tối ưu hóa hiệu quả bù công suất và giảm sự can thiệp của con người.

Việc lựa chọn tủ ngưng tụ tương thích với hệ thống điện là quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và ổn định

Xem thêm: Cách kiểm tra tụ điện dễ dàng và chính xác

8. KTH ELECTRIC – Lắp đặt dàn tụ điện uy tín giá tốt

Thiết Bị KTH ELECTRIC chuyên cung cấp, lắp đặt tủ ngưng tụ được sản xuất theo quy trình nghiêm ngặt, tuân thủ tiêu chuẩn quốc tế. Tụ điện KTH ELECTRIC phân phối là hàng chính hãng và được kiểm định rõ ràng.

Tất cả các sản phẩm đều được làm từ chất liệu bền bỉ có khả năng chống lại các tác động của môi trường có thể ảnh hưởng đến thiết bị. Ngoài ra, KTH ELECTRIC còn là đơn vị chuyên thiết kế, sản xuất các loại tủ điện công nghiệp như tủ ATS, tủ điện trung thế, tủ MSB.

Quý khách có nhu cầu đặt mua tụ bù hay bất kỳ thiết bị điện nào khác vui lòng liên hệ số điện thoại 0968271199 Tư vấn trực tiếp và báo giá hợp lý nhất.

Hy vọng những thông tin từ Công ty Thiết bị điện sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về dàn tụ điện và những ứng dụng quan trọng của chúng trong thực tế.