Tài liệu kỹ thuật

Cách chọn công suất và vị trí lắp đặt tụ bù trong hệ thống điện

Phân loại băng TỤ BÙtheo ứng dụng

Băng TỤ BÙ loại dung lượng cố định

Công suất phản kháng băng TỤ BÙ cố định là hằng số không phụ thuộc vào sự thay đổi về hệ số công suất và tải. Băng tụ được bật bằng tay (circuit breaker / switch) hoặc bán tự động bởi contactor điều khiển từ xa.
Dùng nhiều băng tụ thế này để có mức bù khác nhau.
Kiểu tụ này được lắp đặt tại thiết bị đầu cuối tải cảm ứng (chủ yếu là động cơ) tại thanh cái.

Nhược điểm:
    Điều khiển bằng tay ON / OFF.
    Không thay đổi được kvar cần thiết theo tải khác nhau.
    Bị cơ quan cung cấp điện cấm sử dụng.
    Hệ số công suất thay đổi theo hệ số tải vậy rất khó duy trì hệ số công suất phù hợp bằng cách sử dụng tụ bù cố định.
    Tụ cố định gây dư thừa công suất trong điều kiện tải nhẹ, gây nên tình trạng quá áp, bão hòa máy biến áp, hư hỏng động cơ diesel phát điện, dẫn đến xử phạt của cơ quan cung cấp điện.

Ứng dụng:
    Dùng trong các trường hợp tải cố định.
    Tải chạy liên tục 24 giờ một ngày
    Bù phản ứng cho máy biến áp.
    Bù cho động cơ.
    Trường hợp kvar của tụ điện nhỏ hơn hoặc bằng 15% hệ số biến áp cung ứng, hoặc giá trị bù cố định.
    Dung lượng tụ Qc Tụ 15% kVA máy biến áp.

2. Băng tụ loại tự động

Công suất phản kháng của băng tụ thể điều chỉnh theo hệ số công suất và tải.

Băng tụ được tạo thành từ sự kết hợp các bước tụ (bước tụ = tụ điện + contactor) kết nối song song. Bộ điều khiển sẽ bật và tắt các bước tụ.

Thiết bị được dùng khi công suất công suất hoạt động hoặc phản kháng thay đổi lớn, ví dụ:

    Tại thanh cái tủ điện phân phối chính,
    Tại thiết bị đầu cuối cáp truyền tải công suất lớn.

Trường hợp kvar của tụ điện nhỏ hơn hoặc bằng 15% biến áp cung ứng, người ta dùng tụ bù cố định.

Trên mức 15%, khuyến cáo nên dùng băng tụ điều khiển tự động.

Việc kiểm soát bằng các contactor. Với tải dao động cao, phải sử dụng tụ điện kết nối nhanh và chuyển mạch tĩnh.

Kiểu APFC – Điều chỉnh hệ số công suất tự động Automatic Power Factor Correction

Tụ điều chỉnh hệ số công suất tự động được chia thành ba loại chính:
    Chuẩn = Tụ + Fuse + Contactor + điều khiển
   
De tuned = Tụ + De tuning Reactor + Fuse + Contactor + điều khiển
    Lọc = Tụ + Lọc phản kháng + Fuse + Contactor + điều khiển.

Ưu điểm:
    Công suất cao ổn định theo tải trọng dao động.
    Không bị phạt vì hệ số công suất kém.
    Giảm tổn hao công suất.
    Liên tục thay đổi theo tải.
    Tự động bật tắt các bước tụ liên quan cho hệ số công suất phù hợp.
    Giao diện người dùng dễ sử dụng.
    Tự động biến đổi, mà không có sự can thiệp,phù hợp với yêu cầu tải..........

Ứng dụng:
    Cho tải thay đổi.
    Bù cho tủ điện phân phối chính hoặc đường cấp ra chính.
    Dung lượng băng tụ Qc > 15% kVA máy biến áp.

Phương pháp                Ưu điểm                                                 Nhược điểm
Tụ đơn lẻ             hiệu quả, linh hoạt                                          Chi phí lắp đặt và bảo trì cao nhất
Băng tụ cố định    kinh tế nhất, lắp đặt đơn giản                           Không thay đổi công suất bù được, phải có thiết bị chuyển mạch và / hoặc bộ phận ngắt mạch
Băng tụ tự động    cho tải thay đổi, chống quá dòng, chi phí lắp đặt thấp  Chi phí thiết bị cao
Kết hợp               Dùng cho số lượng động cơ lớn                          Kém linh hoạt

 Phân loại tụ theo cấu tạo

1. Tụ tiêu chuẩn

Cấu trúc: hình chữ nhật hình trụ (điền đầy hoặc bọc nhựa khô)

ứng dụng:

     Tải cảm ứng ổn định
     Méo tuyến tính dưới 10%.
 

2. Tụ tải nặng

Cấu trúc: hình chữ nhật hình trụ (Điền đẩy bằng dầu hoặc khí gas)

Ứng dụng:

     Phù hợp với tải trọng dao động.
     Phi tuyến tính lên đến 20%.
     Thích hợp với tấm APFC.
     Lọc sóng hài (Harmonic filtering)

3. Tụ LT

ứng dụng:
     Phù hợp với tải trọng dao động.
     Phi tuyến tính lên đến 20%.
     Thích hợp cho APFC Panel & lọc sóng hài.
 
Chọn dung lượng băng tụ

Dung lượng băng tụ được lựa chọn theo tải trọng quy nạp.

Với tụ HT dung lượng được lựa chọn như sau:

Điện thế  Dung lượng tối thiểu băng tụ
3.3 KV , 6.6KV 75 Kvar
11 KV 200 Kvar
22 KV 400 Kvar
33 KV 600 Kvar
 
Không được lựa chọn dung lượng thấp hơn do tính kinh tế sản xuất.
Khi tụ điện được kết nối trực tiếp với động cơ phải đảm bảo rằng giá trị băng tụ không vượt quá 90% dòng không tải của động cơ để tránh tự thích của động cơ.

Động cơ cho cân hoặc các động cơ quay bằng tải cơ khí và động cơ có hệ thống phanh điện, không bao giờ được bù tụ trực tiếp trên thiết bị đầu cuối động cơ.

Bù trực tiếp qua máy biến áp không được vượt quá 09% công suất KVA không tải của động cơ.
 
Lựa chọn công suất tụ theo tải phi tuyến
 

Hệ số bù lựa chọn đầu tiên theo loại tụ điện được sử dụng.
Tiếp theo sẽ chọn theo thời gian hoat động, Số hoạt động ....

Lựa chọn công suất tụ chúng ta phải tính toán tổng Không tuyến tính như: UPS, chỉnh lưu, Arc / lò cảm ứng, khởi động AC / DC, máy tính, CFL Blubs, máy CNC.
 
Tính toán tải không tuyến tính, Ví dụ: biến Đánh giá 1MVA, tải không tuyến tính 100KVA.
% tải không tuyến tính = (Tải không tuyến tính / Công suất biến áp) x100 = (100/1000) x100 = 10%.
Chọn công suất tụ theo tải không tuyến tính theo bảng sau:

% tải không tuyến tính Kiểu tụ
<=10%  Tiêu chuẩn
Up to 15%  Tải nặng
Up to 20%  siêu tải
Up to 25% Capacitor +Reactor (Detuned)
Above 30%  
 
 
 
Cấu hình tụ

Hệ số bù năng lượng của dải tụ được chọn theo các cấu hình đấu nối sau:
    Dải tụ nối Delta.
    Dải tụ hình sao tập trung có nối đât (Star-Solidly Grounded Bank).
    Dải tụ hình sao không nối đất (Star-Ungrounded Bank).
1. Dải tụ hình sao có nối đất Star-Solidly Grounded
- Chi phí dải tụ thấp vì điểm trung tính không cần cách ly với đất.
- Không cần chuyển mạch tụ tự phục hồi điện áp.
- Dòng xâm nhập cao có thể xuất hiện tại trạm tiếp đất.
- Hệ thống nối đất hình sao với yêu cầu trở kháng thấp làm xuất hiện nhu cầu cải tạo lại hệ thống tiếp địa đang sử dụng.
- Không dùng cho các hệ thống không có nối đất. Khi áp dụng cho các hệ thống không nối đất, rất khó phối hợp giữa cầu chì tụ và rơ le bảo vệ dòng dò đất (ví dụ như cầu chì 40A với hệ thống nối đất 400 A).
 
Ứng dụng: Dành cho các hệ thống nhỏ (Không yêu cầu thiết bị phụ trợ).
 
2. Hình sao không nối đất (Star-Ungrounded)
Dải tụ bù công nghiệp thương mại thường được kết nối hình sao không nối đất, song song để tạo nên dung lượng nhiều kvar.
 
Phải đấu tối thiểu 4 dải tụ song song với nhau để tránh hiện tượng quá dòng khi lấy một dải tụ ra để sửa chữa.
 
Nếu chỉ một dải tụ đã đáp ứng đủ số kvar, các dải tụ khác sẽ giúp chống quá tải khi tụ đó bị hỏng.

Trong hệ thống điện công nghiệp hoặc thương mại các tụ điện hay được đấu hình sao không nối đất vì nhiều lí do. Hệ thống công nghiệp thường được cách điện. Đường nối từ hình sao xuống đất có thể gây dòng dò và lỗi hoạt động của rơle phát hiện dòng dò đất.
Ngoài ra, rơ le bảo vệ sẽ nhạy cảm với điện thế không cân đối tiếp đất, có thể gây trạng thái chuyển mạch sai.
 
Ứng dụng: Dành cho Công nghiệp và Thương mại.
 
3. Dải tụ nối Delta

Dải tụ kết nối delta chỉ dùng trong hệ thống phân phối điện và được cấu hình với một nhóm đơn các tụ tại điểm đấu nối line-to-line.

Ứng dụng: Dùng cho hệ thống phân phối điện.