Tủ tụ bù là gì? Chức năng, nguyên lý & cách lắp đặt, bảo trì

Tủ tụ bù là một thiết bị điện quan trọng trong hệ thống điện năng, giúp cải thiện hiệu suất hoạt động và ổn định dòng điện. Vậy tủ tụ bù là gì? Chức năng của nó ra sao và nguyên lý hoạt động như thế nào? Đặc biệt, việc lắp đặt và bảo trì tủ tụ bù cũng đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu. Hãy cùng Saigon Sinco tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây!

Tủ tụ bù là gì? 

Tủ tụ bù là thiết bị điện dùng để cải thiện hệ số công suất (cosφ) trong hệ thống điện xoay chiều. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý bù công suất phản kháng, giúp giảm thiểu lãng phí năng lượng, nâng cao hiệu quả sử dụng điện năng.

Chức năng chính của tủ tụ bù 

• Cải thiện hệ số công suất (cosφ): Tủ tụ bù cung cấp công suất phản kháng cho tải, giúp giảm lượng công suất phản kháng hút từ nguồn điện. Nhờ đó, hệ số công suất của hệ thống được cải thiện, đạt gần giá trị 1, tối ưu hóa hiệu suất truyền tải điện năng.

• Giảm tổn thất điện năng: Hệ số công suất thấp dẫn đến dòng điện tăng cao, gây tổn thất trên đường dây và thiết bị. Tủ tụ bù giúp giảm dòng điện, từ đó giảm thiểu tổn thất điện năng, tiết kiệm chi phí vận hành.

• Ổn định điện áp: Việc sử dụng tủ tụ bù giúp ổn định điện áp lưới điện, hạn chế hiện tượng sụt áp, đảm bảo hoạt động ổn định cho các thiết bị điện trong hệ thống.

• Tăng tuổi thọ thiết bị: Bằng việc giảm thiểu dòng điện và ổn định điện áp, tủ tụ bù giúp bảo vệ các thiết bị điện trong hệ thống, kéo dài tuổi thọ hoạt động.

Nguyên lý hoạt động

Tủ tụ bù hoạt động dựa trên tính chất của tụ điện, là tích trữ năng lượng điện trường. Khi được đấu song song với tải, tụ điện trong tủ sẽ tích trữ năng lượng khi điện áp cao và phóng năng lượng khi điện áp thấp. Sự nạp xả năng lượng của tụ điện tạo ra dòng điện có tính chất sớm pha hơn điện áp một góc 90 độ. Trong khi đó, dòng điện của tải cảm lại trễ pha hơn điện áp một góc 90 độ.Do đó, dòng điện do tụ bù tạo ra sẽ ngược pha với dòng điện do tải cảm tạo ra, từ đó triệt tiêu một phần hoặc toàn bộ công suất phản kháng của tải, giúp nâng cao hệ số công suất của hệ thống.

Giải thích

• Công suất phản kháng: Là phần công suất không sinh ra công hữu ích, được tạo ra bởi các tải cảm như động cơ điện, máy biến áp.

• Hệ số công suất (cosφ): Cho biết mức độ hiệu quả sử dụng điện năng. Hệ số công suất càng gần 1 thì hiệu quả sử dụng điện năng càng cao.

• Tải cảm: Là các thiết bị điện có cuộn dây, khi hoạt động sẽ tạo ra từ trường, làm dòng điện trễ pha hơn điện áp.

Bằng cách bổ sung dòng điện ngược pha với dòng điện do tải cảm tạo ra, tủ tụ bù giúp giảm thiểu công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất, từ đó giảm tổn thất điện năng và ổn định điện áp hệ thống.

Tủ tụ bù là gì? 

Cấu tạo của tủ tụ bù

Vỏ tủ

Thường được làm từ thép tấm, sơn tĩnh điện, đảm bảo độ bền và khả năng cách điện. Có thể được thiết kế dạng khung, với độ dày Tole từ 2.0 - 3.0mm. Vỏ tủ có thể được làm từ thép tấm dày 1.5 - 2.0mm. Các chi tiết được chế tạo bằng hệ thống máy điều khiển tự động chính xác cao CNC. Tủ có thể được đặt trong nhà hoặc ngoài trời. Cấp bảo vệ (IP) thường từ IP 43 - IP55.

Tụ bù

Là thành phần quan trọng nhất, có chức năng bù công suất phản kháng. Tùy theo nhu cầu và công suất yêu cầu mà lựa chọn loại tụ bù phù hợp. Có 2 loại tụ bù chính là tụ bù khô và tụ bù dầu. 

• Tụ bù khô: Có dạng bình tròn thon dài, thiết kế nhỏ gọn, khối lượng nhẹ nên dễ dàng lắp đặt, thay thế khi cần thiết và chiếm ít không gian. Thường được ứng dụng cho các hệ thống bù công suất nhỏ và cho chất lượng điện tương đối tốt.

• Tụ bù dầu: Có dạng bình hình chữ nhật, có độ bền tốt hơn tụ bù khô. Được ứng dụng cho tất cả các hệ thống tụ bù, nhất là những hệ thống điện có công suất lớn và chất lượng điện xấu.

Tụ bù cũng được phân loại theo điện áp, gồm tụ bù hạ thế 1 pha và tụ bù hạ thế 3 pha. Dung lượng tụ bù thường từ 5 ÷ 50 kVAr.

Bộ điều khiển tụ bù

Có nhiệm vụ tự động đóng cắt tụ bù dựa trên tín hiệu đo lường hệ số công suất (cos phi). Giúp hệ thống hoạt động thông minh, ổn định và an toàn. Có thể điều khiển bằng chế độ Manual (thủ công) hoặc Automatic (tự động). Được lập trình thông minh để tối ưu quá trình đóng cắt các tụ bù phù hợp với nhu cầu cụ thể của các ứng dụng. 

Contactor

Thiết bị đóng cắt mạch điện cho tụ bù. Bao gồm cầu dao, contactor. Được sử dụng để đóng ngắt mạch điện của tủ tụ. Contactor đóng ngắt tụ bù được kết nối với bộ điều khiển.

Các thiết bị bảo vệ

Chống dòng rò, quá tải, ngắn mạch,... nhằm đảm bảo an toàn cho hệ thống và tủ tụ. Có thể bao gồm aptomat tổng, aptomat từng cấp tụ bù, cuộn kháng lọc sóng hài.

Dây dẫn và phụ kiện

Đảm bảo kết nối các thiết bị trong tủ tụ một cách an toàn và hiệu quả. Có thể bao gồm đèn báo pha, đồng hồ đo Volt, ampe,...

Cấu tạo của tủ tụ bù

Phân loại tủ tụ bù

Phân loại theo điện áp

• Tủ tụ bù hạ thế: Sử dụng cho hệ thống điện áp dưới 1kV và được sử dụng phổ biến trong các hệ thống điện dân dụng, công nghiệp nhỏ.

• Tủ tụ bù trung thế: Phù hợp với hệ thống có điện áp từ 1kV đến 35kV.

Phân loại theo loại tụ bù

• Tủ tụ bù khô: Dạng bình tròn thon dài. Sử dụng tụ bù khô, có kích thước nhỏ gọn, giá thành rẻ, thường được ứng dụng cho các hệ thống bù công suất nhỏ và cho chất lượng điện tương đối tốt

• Tủ tụ bù dầu: Dạng bình hình chữ nhật. Sử dụng tụ bù dầu, có độ bền cao, phù hợp cho tất cả các hệ thống tụ bù, nhất là những hệ thống điện có công suất lớn và chất lượng điện xấu

Phân loại theo cách điều khiển

• Tủ tụ bù điều khiển bằng tay (Manual): Thường được sử dụng trong các hệ thống điện có công suất nhỏ, ít biến động về phụ tải. Người vận hành cần thường xuyên theo dõi hệ số công suất và tự điều chỉnh đóng cắt tụ bù cho phù hợp. Chi phí đầu tư thấp, cấu tạo đơn giản. Tuy nhiên, độ chính xác thấp, tốn thời gian và công sức vận hành, khó đảm bảo hệ số công suất luôn ở mức tối ưu.

• Tủ tụ bù điều khiển tự động (Automatic): Phù hợp với các hệ thống điện có công suất lớn, phụ tải biến động liên tục. Bộ điều khiển sẽ tự động đo lường hệ số công suất (cosφ) và điều khiển đóng cắt tụ bù để duy trì cosφ ở mức cài đặt (thường là 0.95). Độ chính xác cao, tự động hóa hoàn toàn, tiết kiệm thời gian và công sức vận hành, đảm bảo hệ số công suất luôn ở mức tối ưu, kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao hơn so với tủ điều khiển bằng tay.

  

  Phân loại tủ tụ bù

Ứng dụng của tủ tụ bù

Việc sử dụng tủ tụ bù giúp cải thiện hệ số công suất, giảm hao phí điện năng và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện. 

• Công nghiệp sản xuất: Các nhà máy sản xuất thường sử dụng nhiều thiết bị động cơ điện, máy biến áp, lò nung... là những thiết bị có tính cảm kháng cao, tiêu thụ nhiều công suất phản kháng, dẫn đến hệ số công suất thấp. Việc lắp đặt tủ tụ bù giúp cải thiện hệ số công suất cosφ, giảm tổn thất điện năng trên đường dây, từ đó giúp tiết kiệm điện năng, giảm chi phí tiền điện.

• Tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại: Hệ thống chiếu sáng, điều hòa không khí, thang máy, máy bơm nước... trong các tòa nhà cao tầng cũng là những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng. Tủ tụ bù giúp tối ưu hóa hệ thống điện, giảm chi phí vận hành cho các tòa nhà

• Các ngành nghề khác: Ngoài các ứng dụng bạn đã đề cập, tủ tụ bù còn được sử dụng rộng rãi trong các mạng điện hạ thế, ứng dụng cho các hệ thống điện sử dụng các phụ tải có tính cảm kháng cao như bệnh viện, trường học...

  

  Ứng dụng của tủ tụ bù

Lựa chọn tủ tụ bù phù hợp

Việc lựa chọn tủ tụ bù phù hợp với hệ thống điện của bạn là yếu tố tiên quyết để đảm bảo hiệu quả bù công suất phản kháng và hoạt động ổn định của hệ thống. Để chọn được tủ tụ bù phù hợp, bạn cần xem xét kỹ lưỡng các yếu tố sau:

• Xác định nhu cầu bù công suất phản kháng của hệ thống điện: Bước đầu tiên và quan trọng nhất là xác định chính xác lượng công suất phản kháng cần bù cho hệ thống. Việc xác định này cần dựa trên các thông số kỹ thuật của hệ thống và mức độ tiêu thụ điện năng thực tế.

• Lựa chọn loại tủ tụ bù phù hợp với điện áp và công suất của hệ thống: Tủ tụ bù được sản xuất với nhiều mức điện áp và công suất khác nhau. Việc lựa chọn loại tủ có thông số kỹ thuật phù hợp với hệ thống điện là rất quan trọng, tránh trường hợp quá tải hoặc hoạt động kém hiệu quả.

• Lựa chọn loại tụ bù (khô/dầu) phù hợp với điều kiện môi trường và yêu cầu kỹ thuật: Tùy thuộc vào điều kiện môi trường lắp đặt (nhiệt độ, độ ẩm,…) và yêu cầu kỹ thuật cụ thể của hệ thống mà bạn có thể lựa chọn loại tụ bù khô hoặc tụ bù dầu cho phù hợp.

• Lựa chọn cách điều khiển (thủ công/tự động) phù hợp với nhu cầu sử dụng: Tủ tụ bù có thể được điều khiển bằng tay (thủ công) hoặc tự động. Việc lựa chọn cách điều khiển phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa hiệu quả bù công suất và giảm thiểu sự can thiệp của con người.

  

  Lựa chọn tủ tụ bù phù hợp

Lắp đặt và bảo trì tủ tụ bù

Để tủ tụ bù hoạt động hiệu quả và bền bỉ, việc lắp đặt và bảo trì đúng cách đóng vai trò then chốt. Dưới đây là những lưu ý quan trọng:

• Lắp đặt: Lựa chọn vị trí lắp đặt tủ tụ bù gần phụ tải, đảm bảo không gian thông thoáng, tránh ẩm ướt để tăng hiệu suất bù và kéo dài tuổi thọ thiết bị.

• Kiểm tra định kỳ: Thực hiện kiểm tra định kỳ các thiết bị bên trong tủ tụ bù như tụ bù, contactor, bộ điều khiển, cuộn kháng lọc sóng hài để phát hiện kịp thời các dấu hiệu hư hỏng.

• Vệ sinh: Vệ sinh tủ tụ bù thường xuyên, đảm bảo tủ luôn sạch sẽ, khô ráo, hạn chế bụi bẩn tích tụ gây ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị.

• Thay thế kịp thời: Khi phát hiện thiết bị hư hỏng, cần tiến hành thay thế kịp thời bằng sản phẩm chính hãng, đảm bảo chất lượng và tương thích với hệ thống.

Lắp đặt và bảo trì tủ tụ bù

Chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu những khía cạnh quan trọng liên quan đến tủ tụ bù, từ khái niệm cơ bản đến chức năng và nguyên lý hoạt động của nó. Tủ tụ bù không chỉ giúp cải thiện hiệu suất hoạt động của hệ thống điện mà còn giảm thiểu chi phí sử dụng điện cho các doanh nghiệp. Hy vọng bài viết trên của Saigon Sinco đã cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích về tủ tụ bù là gì, giúp bạn có cái nhìn rõ hơn và áp dụng hiệu quả trong thực tế!

CTY TNHH TM XÂY LẮP CÔNG NGHIỆP SÀI GÒN (SINCO ENGINEERING): 

Công Ty TNHH Thương Mại Xây Lắp Công Nghiệp SÀI GÒN Sinco - nhà sản xuất và phân phối thiết bị điện hàng đầu tại Việt Nam. Chúng tôi cung cấp tủ điện, máy biến áp và nhiều sản phẩm chất lượng khác.

• Địa chỉ: 489/9 Mã Lò, Khu phố 1, Phường Bình Hưng Hòa A, Bình Tân, Hồ Chí Minh

• Hotline: 0946556058 - 0914510058

• Email: saigonsinco@gmail.com

• Website: https://www.saigonsinco.com

MỜI QUÝ KHÁCH XEM THÊM CÁC SẢN PHẨM KHÁC CỦA CHÚNG TÔI TẠI ĐÂY: