Nếu bạn quan tâm đến công suất phản kháng thì chắc chắn sẽ muốn tìm hiểu các biện pháp nâng cao hệ số phản kháng. Vậy chúng ta có những biện pháp nào? Công thức tính nào được áp dụng? Hãy cập nhật thông tin bổ ích đó trong bài viết này nhé.
Công suất phản kháng là gì?
Khái niệm
Công suất phản kháng trong tiếng Anh là Reactive power. Nó chính là một phần công suất và được tạo ra bởi từ trường ở trong các tua bin của máy phát điện. Đối với tải cảm thì nó có vai trò đặc biệt quan trọng.
Nó sẽ góp phần trong tạo nên từ trường tại quá trình khởi động. Nếu không có Reactive power thì chúng ta cũng không khởi động được phụ tải có tính cảm.
Ngoài tên gọi này nó còn được gọi là công suất hư kháng hay công suất ảo Q. Nó chính năng lượng vô công và được sản sinh ra bởi những thành phần phản kháng có trong hệ thống điện xoay chiều.
Công thức tính công suất phản kháng Q
Ta gọi công suất phản kháng cần tìm là Q và áp dụng công thức tính như sau:
Q = U. I. sinφ
Với:
I là dòng điện A
U là điện áp V
φ: Lệch pha giữa dòng điện I(t) và hiệu điện thế U(t)
Tại sao phải bù công suất phản kháng?
Q sẽ không sinh công nhưng nó gây ra các ảnh hưởng về kinh tế, kỹ thuật nhất định. Công suất phản kháng tiêu thụ, không sinh công nên sẽ gây ra lãng phí về kinh tế. Còn về kỹ thuật thì nó sẽ gây ra tổn thất công suất trường truyền và sụt áp trên đường dây.
Chúng ta có biện pháp bù Q nhằm hạn chế ảnh hưởng của nó lên hệ thống. Điều này chính là nâng cao hệ số cosφ.
Lợi ích của việc nâng cao hệ số công suất phản kháng cosφ đó là:
+ Giảm tổn thất điện áp trên đường dây truyền tải.
+ Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cấp điện: đường dây, máy biến áp.
+ Đồng thời tăng khả năng truyền tải điện của máy biến áp, đường dây.
Bù công suất phản kháng
Công thức tính
Muốn có được công suất phản kháng cần bù thì chúng ta có thể áp dụng công thức sau:
Qb = P * (tgφ1 – tgφ2)
Trong công thức này thì ta có:
+ Qb: Công suất phản kháng cần bù
+ p: Công suất thực
+ tgφ1: Hệ số công suất tải trước khi bù
+ tgφ2: Hệ số công suất tải sau khi bù
Tìm ra được Qb thì việc nâng cao hệ số cosφ sẽ giúp giảm tối thiểu công suất trên phần tử của hệ thống cấp điện. Từ đó, giảm tốn thất điện trên đường truyền, tăng khả năng truyền tải điện trên máy, đường dây.
Phân loại
Theo cấp điện áp
Nếu phân loại dựa trên điện áp thì ta có:
+ Bù phía trung áp: thường sử dụng khi dung lượng bù lớn hơn 2000Kvar.
+ Bù phía hạ thế: thường được dùng với dung lượng bù bé hơn 2000Kvar.
Theo vị trí lắp tụ bù
Nếu tính theo vị trí lắp tụ bù thì ta có:
+ Tụ bù tập trung: Nó thường dùng cho hệ thống có tải thay đổi liên tục hoặc tải đa dạng.
+ Tụ bù theo nhóm: Nó thường dùng cho trường hợp tải đã tập trung ổn định theo nhóm.
+ Tụ bù riêng lẻ cho từng thiết bị: thường dùng cho những thiết bị có công suất trung bình hoặc lớn và hoạt động mang tải ổn định.
Theo cách đóng cắt tụ bù
Dựa trên cách đóng cắt tụ bù thì ta có:
+ Bù nền hay gọi bù tĩnh: Bù trực tiếp, dùng bù trước 1 phần mà không có xảy ra dư Reactive power.
+ Bù ứng động hay gọi là bù tự động điều chỉnh hệ số Reactive power: Nó chuyên dùng cho hệ thống luôn thay đổi, cần đáp ứng nhanh.
Các biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng
Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên
Để nâng cao hệ số cosφ tự nhiên thì người ta sẽ sử dụng biện pháp để hộ tiêu thụ điện có thể giảm được lượng công suất phản kháng mà chúng cần có tại nguồn cung cấp điện. Không những vậy, chúng ta phải thay đổi cũng như cải tiến quá trình công nghệ, khoa học kỹ thuật để các thiết bị điện làm việc ở trạng thái và chế độ tốt nhất. Với những động cơ lớn phải làm việc non tải thì chúng ta có thể thay thế bằng động cơ có công suất nhỏ hơn.
Bên cạnh các cách trên thì cũng nên hạn chế việc động cơ chạy không tải. Đối với hệ thống mà công nghệ sử dụng cho phép thì ta nên thay động cơ đồng bộ cho động cơ không đồng bộ. Cuối cùng thì thay biến áp đang vận hành non tải bằng biến áp có dung lượng nhỏ và vừa vặn cho hệ thống hơn.
Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo
Để nâng cao hệ số cosφ nhân tạo thì người ta có thể sử dụng 1 trong 2 cách sau:
Dùng máy bù đồng bộ
Hay nói cách khác thì đây là động cơ đồng bộ làm việc trong 1 chế độ không tải.
Khi dùng máy này thì ưu điểm của nó là: Vừa có khả năng sản xuất ra lại vừa có khả năng tiêu thụ Reactive power của mạng điện.
Và tất nhiên thì nó cũng có nhược điểm đó là máy này có thêm phần quay nên công việc vận hành, bảo dưỡng hay lắp ráp sẽ phức tạp hơn. Và máy này chỉ dùng cho những khu bù tập trung, dung lượng lớn, không dùng cho bù nhỏ.
Dùng tụ bù
Bù bằng tụ làm cho dòng điện sớm pha so với điện áp. Vì thế mà có thể sinh ra Reactive power cấp cho mạng điện sử dụng.
Ưu điểm của sử dụng phương pháp này là nó ứng dựng cho công suất nhỏ. Nó cũng không có phần quay nên lắp đặt cũng như vận hành được đơn giản hơn. Chúng ta có thể thay đổi dung lượng bộ tụ bù theo tải. Giá thành của tủ tụ bù cũng rẻ hơn so mới máy tụ bù.
Tất nhiên thì nó vẫn có nhược điểm. Đó chính là nhạy cảm với biến động của điện áp, không chắc chắn.
Tuổi thọ của tụ bù có hạn định, sau 1 thời gian làm việc sẽ bị hỏng hóc. Nếu đóng tự bù vào hệ thống điện sẽ có dòng điện xung. Khi ta cắt tụ điện khỏi mạng điện thì vẫn còn điện áp dư. Chính nó gây ra nguy hiểm cho con người. Tụ bù còn dễ bị phá hỏng khi điện áp định mức tăng vượt quá hoặc khi ngắn mạch.
Thủy Khí Điện mong các bạn sau khi đọc bài viết này sẽ có những đóng góp thêm để bài viết được mở rộng nhiều vấn đề hơn liên quan đến hệ số công suất phản kháng nhé.
