Tủ tụ bù là gì?
Tủ tụ bù (Capacitor Bank Panel / Power Factor Correction Panel) là tủ điện chứa các tụ điện công suất (kVAr) và bộ điều khiển tự động, có chức năng bù công suất phản kháng để cải thiện hệ số công suất (cosφ). Tụ bù là nguồn công suất phản kháng cảm ứng (kVAr) cục bộ, giảm lượng kVAr phải lấy từ lưới điện.
Tại sao cần bù công suất phản kháng?
Tải cảm (động cơ, máy biến áp, đèn huỳnh quang cũ) tiêu thụ cả công suất tác dụng (kW) lẫn công suất phản kháng (kVAr). kVAr không sinh công hữu ích nhưng làm tăng dòng trong dây dẫn, tăng tổn thất đường dây và gây sụt áp. Hệ quả:
- Dây dẫn và máy biến áp phải chịu dòng lớn hơn → nóng, tổn thất.
- EVN tính tiền theo dòng rms — cosφ thấp → hóa đơn điện cao hơn.
- Quy định EVN: cosφ ≥ 0.85 (khách hàng ≥ 50kVA). Phạt nếu dưới, thưởng nếu cosφ > 0.95.
Nguyên lý bù tụ
Tụ điện là phần tử dung kháng (capacitive), sinh ra công suất phản kháng ngược pha với tải cảm. Khi đấu tụ song song với tải cảm, kVAr của tụ bù một phần kVAr của tải → dòng từ lưới giảm → cosφ tăng.
Lưới điện → Máy biến áp → Tải cảm (Motor)
│
[Tủ tụ bù]
Tụ C₁ + C₂ + C₃...
(sinh kVAr cảm)
Cấu tạo tủ tụ bù
- Tụ bù (MKP capacitor): tụ polypropylene 3 pha, 400V/440V, các cấp: 5kVAr, 10kVAr, 20kVAr, 25kVAr, 50kVAr.
- Bộ điều khiển APFC: đo cosφ thực tế qua biến dòng CT, tự động đóng/mở từng cấp tụ để duy trì cosφ mục tiêu. Phổ biến: Nokian, Ducati Energia, Frako.
- Contactor tụ (capacitor contactor): loại chuyên dụng chịu xung dòng nạp tụ, có điện trở dập xung đầu vào.
- Cầu chì tụ (NH fuse): bảo vệ ngắn mạch từng cấp tụ.
- Cuộn kháng lọc sóng hài (detuning reactor): 5.7% hoặc 7% — bảo vệ tụ khỏi cộng hưởng sóng hài bậc cao do biến tần và thiết bị điện tử sinh ra.
Tính toán dung lượng bù
Công thức: Q = P × (tanφ₁ − tanφ₂)
Trong đó: P = công suất tác dụng (kW), φ₁ = góc pha trước bù, φ₂ = góc pha sau bù (cosφ₂ = 0.95 → tanφ₂ ≈ 0.329).
Ví dụ: Nhà máy P = 500kW, cosφ₁ = 0.75 (tanφ₁ = 0.882), cần bù lên cosφ₂ = 0.95: Q = 500 × (0.882 − 0.329) = 276 kVAr → chọn tủ tụ bù 300kVAr.