Công suất phản kháng là gì? Cách bù công suất phản kháng

Trong hệ thống lưới điện, luôn tồn tại hai loại công suất là công suất tiêu thụ P và công suất phản kháng Q. Trong bài viết ” hệ số công suất là gì ” chúng tôi đã giải thích rõ về công suất tiêu thụ P. Hôm nay, Thiết bị điện tử 24h tiếp tục cung cấp cho các bạn kiến thức về công suất phản kháng là gì, công suất phản kháng sinh ra từ đâu, cách tính công suất phản kháng cần bù, Các phương pháp bù công suất phản kháng. Hãy chú ý theo dõi nhé!

Công suất phản kháng là gì

công suất phản kháng là gì

Công suất phản kháng là gì? Công suất phản kháng ( Reactive power ) là một phần công suất được tạo ra bởi từ trường trong tuabin máy phát điện , nó rất quan trọng đặc biệt với các tải cảm .

Reactive power góp phần quan trọng tạo nên từ trường trong quá trình khởi động , nếu như không có nó đồng nghĩa với việc không khởi động được các phụ tải có tính cảm .

Công suất phản kháng có thể được hiểu là năng lượng vô công, được sinh ra bởi các thành phần phản kháng trong trong hệ thống điện xoay chiều.

Công suất phản kháng sinh ra từ đâu

Trong thực tế điện năng được sản sinh ra từ máy phát nhà máy thủy điện, nhiệt điện được truyền đi bao gồm 2 thành phần chính là công suất thực (P) và công suất phản kháng (Q). Đây là hai dạng năng lượng cần thiết khi vận hành bất kỳ hệ thống phụ tải nào.

Giải thích công suất thực (P)

Công suất thực hay còn gọi là công suất có ích vì dạng năng lượng này trực tiếp biến đổi thành cơ năng, nhiệt năng mà chúng ta cần đến.

Phần công suất phản kháng chiếm tỉ lệ rất nhỏ, tùy theo đặc tính của từng tải mà dùng nhiều hay ít.

Vậy nên ngay từ nhà máy phát điện, họ điều chỉnh kích từ của máy phát sao để hệ số công suất cos phi tiến gần đến 1, tức là công suất phản kháng chiếm tỷ lệ nhỏ nhất. Vậy hiểu nôm na ra là năng lượng điện năng chủ yếu được truyền đi là lượng công suất thực (P)

Tại sao phải bù công suất phản kháng

Công suất phản kháng Q không sinh công nhưng lại gây ra những ảnh hưởng xấu về kinh tế và kỹ thuật:

  • Về kinh tế: chúng ta phải trả tiền cho lượng công suất phản kháng tiêu thụ.
  • Về kỹ thuật: công suất phản kháng gây ra sụt áp trên đường dây và tổn thất công suất trên đường truyền.

Vì vậy, ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng của nó. Cũng tức là ta nâng cao hệ số cosφ. Theo quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, hệ số công suất cosφ hạ thế từ 0,90 trở lên.

Quy định này nhằm mục đích giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây …), giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải đồng thời tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.

Cách tính công suất phản kháng cần bù

Muốn tính công suất phản kháng cần bù để chọn tụ bù cho tải nào đó thì ta cần biết công suất (P) và hệ số công suất (Cosφ) của tải đó: Giả sử ta có công suất của tải là P, hệ số công suất của tải là Cosφ1 → tgφ1 (trước khi bù), hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → tgφ2. Công suất phản kháng cần bù là:

Qb = P*(tgφ1 – tgφ2).

Các phương pháp bù công suất phản kháng

Có hai phương pháp bù công suất phản kháng đó là nâng cao hệ số công suất Cosφ và sử dụng tụ bù.

Nâng cao hệ số công suất phản kháng (Cosφ)

Có 2 phương pháp nâng cao hệ số công suất Cosφ là phương pháp tự nhiên và phương pháp nhân tạo.

Phương pháp nâng cao hệ số Cosφ tự nhiên

Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm bớt được lượng công suất phản kháng mà chúng cần có ở nguồn cung cấp.

  • Thay đổi và cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
  • Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn.
  • Hạn chế động cơ chạy không tải.
  • Ở những nơi công nghệ cho phép thì dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ.
  • Thay biến áp làm việc non tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.

Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

Phương pháp này được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù công suất phản kháng ở các hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù công suất phản kháng bao gồm:

Máy bù đồng bộ

Chính là động cơ đồng bộ làm việc trong chế độ không tải.

Ưu điểm: máy bù đồng bộ vừa có khả năng sản xuất ra công suất phản kháng, đồng thời cũng có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của mạng điện.

Nhược điểm: máy bù đồng bộ có phần quay nên lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành phức tạp. Máy bù đồng bộ thường để bù tập trung với dung lượng lớn.

Tụ bù điện

Làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp do đó, có thể sinh ra công suất phản kháng cung cấp cho mạng điện.

Ưu điểm:

  • Công suất nhỏ, không có phần quay nên dễ bảo dưỡng và vận hành.
  • Có thể thay đổi dung lượng bộ tụ bù theo sự phát triển của tải.
  • Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ.

Nhược điểm:

  • Nhạy cảm với sự biến động của điện áp và kém chắc chắn, đặc biệt dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc điện áp vượt quá định mức. Tuổi thọ tụ bù có giới hạn, sẽ bị hư hỏng sau nhiều năm làm việc.
  • Khi đóng tụ bù vào mạng điện sẽ có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện khỏi mạng trên cực của tụ vẫn còn điện áp dư có thể gây nguy hiểm cho người vận hành.
  • Sử dụng tụ bù điện ở các hộ tiêu thụ công suất phản kháng vừa và nhỏ (dưới 5000 kVAr).

>>> Xem thêm: Có nên sử dụng tụ bù tiết kiệm điện

Bù công suất phản kháng bằng tụ bù

Có hai phương thức bù công suất phản kháng bằng tụ bù

Bù tĩnh (bù nền):

Bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ bù tạo nên lượng bù không đổi. Việc điều khiển có thể thực hiện bằng các cách sau:

– Bằng tay: dùng CB hoặc LBS (load – break switch).
– Bán tự động: dùng contactor.
– Mắc trực tiếp vào tải đóng điện cho mạch bù đồng thời khi đóng tải.

Ưu điểm: đơn giản và giá thành không cao.

Nhược điểm: khi tải dao động có khả năng dẫn đến việc bù thừa. Việc này khá nguy hiểm đối với hệ thống sử dụng máy phát. Vì vậy, phương pháp này áp dụng đối với những tải ít thay đổi.

Bù động (sử dụng bộ điều khiển tụ bù tự động):

sử dụng các bộ tụ bù tự động hay còn gọi là tủ điện tụ bù tự động, có khả năng thay đổi dung lượng tụ bù để đảm bảo hệ số công suất đạt được giá trị mong muốn.

Ưu điểm: không gây ra hiện tượng bù thừa và đảm bảo được hệ số công suất mong muốn.

Nhược điểm: chi phí lớn hơn so với bù tĩnh. Vì vậy, phương pháp này áp dụng tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi trong phạm vi rất rộng.

Bù riêng (Qc3, Qc7, Qc9):

  • Bù riêng nên được xét đến khi công suất động cơ đáng kể so với công suất mạng điện;
  • Bộ tụ bù mắc trực tiếp vào đầu dây nối của thiết bị dùng điện có tính cảm;
  • Công suất của bộ tụ bù phải được giới hạn phù hợp với công suất (kW) của động cơ.

Ưu điểm:

  • Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.
  • Giảm dòng phản kháng tới động cơ.
  • Giảm kích thước và tổn hao dây dẫn đối với tất cả dây dẫn.

Nhược điểm:

  • Vận hành khó khăn.
  • Tụ bù chỉ hoạt động khi động cơ làm việc.
  • Gây hiện tượng tự kích từ đối với động cơ.

Bù theo nhóm (Qc6, Qc8):

Ưu điểm:

  • Giảm tiền điện do giảm tiêu thụ công suất phản kháng.
  • Giảm dòng điện tới tủ động lực, tủ phân phối.
  • Giảm tiết diện cáp đến các tủ phân phối.
  • Giảm tổn hao công suất trên dây dẫn.

Nhược điểm: khi có sự thay đổi đáng kể của tải, xuất hiện nguy cơ bù dư và kèm theo hiện tượng quá điện áp.

Bù tập trung (Qc1, Qc2, Qc4, Qc5):

Ưu điểm:

  • Giảm tiền phạt do vấn đề tiêu thụ công suất phản kháng.
  • Đơn giản trong vận hành và lắp đặt.
  • Làm nhẹ tải cho máy biến áp và do đó có khả năng phát triển thêm các phụ tải khi cần thiết.

Nhược điểm:

  • Dòng điện phản kháng tiếp tục đi vào tất cả lộ ra tủ phân phối chính của mạng hạ thế.
  • Kích cỡ của dây dẫn, công suất tổn hao trên dây của mạng điện sau vị trí lắp tụ bù không được cải thiện.

Hy vọng với những kiến thức chi tiết mà chúng tôi mang đến cho các bạn trong bài viết này sẽ giúp các bạn hiểu hơn về công suất phản kháng là gì và những vấn đề xung quanh nó. Còn chưa hiểu vấn đề gì xin hãy liên hệ với chúng tôi.

Add your comment

Bảo mật thanh toán

Tất cả thông tin thanh toán của bạn đều được chúng tôi bảo mật tuyệt đối

Đổi trả miễn phí

Đổi trả miễn phí trong vòng 3 ngày nếu phát hiện lỗi của nhà sản xuất

Miễn phí vận chuyển

Miễn phí vận chuyển khu vực nội thành Hà Nội