Hệ số công suất là một khái niệm được đề cập đến với các loại tải khác nhau. Trong thời kỳ điện một chiều trước đây, không có khái niệm hệ số công suất, lúc đó hệ số công suất luôn bằng 1. Sau đó, Tesla đã đưa chúng ta vào thời đại điện xoay chiều, từ đó hệ số công suất thường đi theo cuộc sống của chúng ta (thường hệ số công suất nhỏ hơn 1). Dưới đây sẽ giới thiệu về nguyên lý bù công suất phản kháng và các hình thức bù, nhằm cung cấp tài liệu học tập và tham khảo.

(1) Tại sao phải bù công suất phản kháng Công suất phản kháng là công suất không hữu ích trong hệ thống cung cấp điện xoay chiều. Các thiết bị như động cơ, biến áp, v. bóng đá trực tiếp , đều là tải cảm tính, ví dụ như đường dây truyền tải điện ở khoảng cách nhất định chính là tải dung tính, bất cứ khi nào truyền điện thì nó giống như đang hoạt động như một tụ điện. Điều này cho thấy rằng trong hệ thống cung cấp điện xoay chiều, sự tồn tại của công suất phản kháng đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải và trao đổi năng lượng, không thể thiếu, hay nói cách khác, nếu không có sự trao đổi công suất phản kháng thì hệ thống không thể hoạt động bình thường. Vậy công suất phản kháng lớn đến từ đâu? Trong hệ thống, nhiều tải phản kháng, đặc biệt là tải cảm tính, thường thì công suất phản kháng mà các tải này tiêu thụ được cung cấp bởi nhà máy phát điện. Tức là khi máy phát điện hoạt động, nó vừa cung cấp công suất hữu ích, vừa cung cấp công suất phản kháng tương ứng cho tải cảm tính. Khi máy phát điện hoạt động, cần duy trì mức công suất phản kháng thích hợp. Nếu không có công suất phản kháng, điều này sẽ gây ra tác động phá hủy hệ thống phát điện.

Khi nhu cầu công suất phản kháng trong hệ thống tăng lên Nếu không lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng một cách nhân tạo trong hệ thống, nhà máy phát điện phải điều chỉnh pha để tăng cường công suất phản kháng. Vì khả năng của máy phát điện có giới hạn, điều này sẽ làm giảm công suất hữu ích mà máy phát điện cung cấp, tức là làm giảm khả năng phát điện. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng điện, kích thước của máy phát điện, đường dây cung cấp điện và biến áp cần được mở rộng, điều này không chỉ làm tăng chi phí đầu tư cung điện mà còn làm giảm hiệu suất sử dụng thiết bị, đồng thời làm tăng tổn thất trên đường dây.
Để giảm áp lực cung cấp công suất phản kháng cho nhà máy phát điện, chúng ta nên lắp đặt các tụ điện phù hợp tại những điểm tiêu thụ cảm kháng lớn trong hệ thống cung điện, giúp cung cấp công suất phản kháng cho các tải cảm tính, từ đó giảm đáng kể áp lực cung cấp công suất phản kháng cho nhà máy phát điện. Người dùng nên cải thiện hệ số công suất tự nhiên trước, sau đó thiết kế và lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng, đồng thời điều chỉnh kịp thời việc đóng/mở thiết bị theo sự thay đổi của tải và điện áp, tránh hiện tượng công suất phản kháng ngược lại. Đồng thời, đảm bảo hệ số công suất đạt tiêu chuẩn, tránh bị thu phí công suất phản kháng từ phía cung điện. Do đó, dù đối với bên cung điện hay bên sử dụng điện, việc tự động bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số công suất và ngăn ngừa công suất phản kháng ngược lại, đều mang ý nghĩa rất quan trọng trong việc tiết kiệm điện năng và nâng cao chất lượng vận hành. (2) Nguyên lý cơ bản của bù công suất phản kháng Thông thường, các tải phản kháng trong hệ thống chủ yếu là tải cảm tính. Nếu kết nối thiết bị có tải dung tính song song với tải cảm tính trong cùng một mạch điện, khi tải cảm tính hấp thụ năng lượng, thiết bị dung tính sẽ giải phóng năng lượng, và ngược lại khi tải cảm tính giải phóng năng lượng, thiết bị dung tính lại hấp thụ năng lượng. Năng lượng sẽ được trao đổi giữa tải dung tính và tải cảm tính, do đó công suất phản kháng mà tải dung tính hấp thụ có thể được bù đắp từ công suất phản kháng do thiết bị dung tính phát ra, khiến công suất phản kháng được cân bằng ngay tại chỗ, giảm tổn thất đường dây, tăng khả năng tải, giảm tổn thất điện áp và giảm áp lực cung cấp điện cho nhà máy phát điện. tỉ số trận đấu Đây chính là nguyên lý cơ bản của bù công suất phản kháng.

Nguyên lý cơ bản của bù công suất phản kháng bằng phân tích pha: Trong tải cảm tính, dòng điện IL chậm pha 90 độ so với điện áp, trong khi dòng điện Ic của tụ điện thuần túy lại nhanh pha 90 độ so với điện áp. Dòng điện trong tụ điện và dòng điện trong cuộn cảm lệch pha 180 độ, có thể triệt tiêu lẫn nhau. Trong hệ thống điện, phần lớn tải là tải cảm tính, vì vậy tổng dòng điện I sẽ chậm pha so với điện áp một góc Φ1. Nếu mắc song song tụ điện với tải, lúc này I' = I + IC, dòng điện của tụ điện sẽ triệt tiêu một phần dòng điện cảm tính, khiến tổng dòng điện giảm từ I xuống I', góc pha giảm từ Φ1 xuống Φ2, từ đó nâng cao hệ số công suất và cân bằng công suất phản kháng ngay tại chỗ. (3) Hình thức bù công suất phản kháng 1) Bồi thường cá biệt Bù cục bộ là phương pháp bù gần nguồn cung cấp công suất phản kháng cho từng thiết bị điện riêng lẻ, đặt tụ điện trực tiếp vào cùng một mạch điện với thiết bị điện đó, điều khiển bằng cùng một công tắc, cùng bật hoặc tắt. Phương pháp này mang lại hiệu quả tốt, tụ điện gần thiết bị điện, cân bằng công suất phản kháng ngay tại chỗ, tránh tình trạng bù quá mức khi không tải, đảm bảo chất lượng cung cấp điện. tu vi 12 con giap Phương pháp này thường được sử dụng cho các thiết bị điện như động cơ hạ áp và trung áp. Tuy nhiên, khi thiết bị điện không hoạt động liên tục, hiệu suất sử dụng tụ điện sẽ thấp, không tận dụng hết lợi ích bù. 2) Bồi thường phân tán Bù phân tán là việc lắp đặt tụ điện thành nhóm tại tủ phân phối của xưởng hoặc đầu ra của các nhánh trong trạm biến áp. Có thể điều khiển đóng/mở nhóm tụ điện dựa trên sự thay đổi của tải hệ thống, hiệu quả bù cũng khá tốt. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao hơn. 3) Bù đắp tập trung Bù tập trung là việc lắp đặt các nhóm tụ điện tại thanh cái của trạm biến áp ở cấp điện áp sơ cấp hoặc thứ cấp. Phương pháp này dễ lắp đặt, vận hành ổn định, nhưng hiệu quả bù kém hơn hai phương pháp trước, chi phí đầu tư cũng cao hơn. (4) Lợi ích của bù công suất phản kháng 1) Bù công suất phản kháng, nâng cao hệ số công suất (như hình dưới đây)

2) Giảm tổn thất trên đường dây truyền tải và biến áp Việc bù hợp lý có thể giảm đáng kể dòng điện trong hệ thống. Ví dụ, nếu hệ số công suất tự nhiên của hệ thống là 0.7, thông qua thiết bị bù có thể nâng hệ số công suất lên gần 1, dòng điện trong hệ thống sẽ giảm khoảng 30%, tổn thất trên đường dây và biến áp sẽ giảm xuống P = I²R = (1-30%)²R = 0.49R, tức là tổn thất giảm 51%. Hệ số công suất tự nhiên của doanh nghiệp sử dụng điện thường khoảng 0.7. Bảng dưới đây cho thấy tỷ lệ giảm tổn thất đường dây và tổn thất đồng của biến áp khi hệ số công suất được nâng từ 0.7 lên trên 0.95:

Giảm tổn thất đường dây và biến áp, tiết kiệm điện năng hữu ích là biện pháp tiết kiệm năng lượng quan trọng. Ví dụ trong ngành dầu khí, đường dây dài và phức tạp, có thể giảm dòng điện hoạt động bằng cách lắp thêm thiết bị bù công suất phản kháng, từ đó giảm tổn thất đường dây, tiết kiệm điện năng hữu ích, hiệu quả tiết kiệm năng lượng rõ rệt. 3) Tăng khả năng truyền tải của lưới điện, nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị Do thiết bị bù có thể giảm đáng kể dòng điện và công suất biểu kiến trong hệ thống, nên có thể giảm đáng kể kích thước các thiết bị liên quan trong xây dựng lưới điện, từ đó giảm chi phí đầu tư. Với hệ thống có hệ số công suất khoảng 0.7, nhờ bù hợp lý có thể làm giảm dòng điện trong hệ thống khoảng 30%, tức là nâng cao khả năng tải của nhà máy phát điện và thiết bị phân phối điện lên 30%. Khi biến áp và đường dây có công suất nhỏ không đủ, có thể khắc phục bằng cách lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng. Việc lắp đặt thiết bị này giúp cân bằng công suất phản kháng ngay tại chỗ, giảm dòng điện chạy qua đường dây và biến áp, làm chậm tốc độ già hóa cách điện của dây dẫn và biến áp, kéo dài tuổi thọ. Đồng thời, giải phóng công suất của biến áp và đường dây, tăng khả năng chịu tải. Ví dụ, một máy biến áp 100KVA hiện tại có tỷ lệ tải là 85%, hệ số công suất COSΦ = 0.7. Nếu lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng, có thể giải phóng 30% khả năng tải của máy biến áp, người dùng có thể tăng tải mà không cần tăng công suất máy biến áp, từ đó mở rộng sản xuất. 4) Chất lượng điện áp Do hệ thống có nhiều tải cảm tính, gây ra sụt áp trên đường dây, đặc biệt là ở cuối đường dây, thông qua bù hợp lý có thể giảm đáng kể sụt áp, cải thiện chất lượng điện năng. Công thức tính tổn thất điện áp trong đường dây như sau:

Do cảm kháng trong hệ thống lớn hơn rất nhiều so với điện trở, từ công thức trên có thể thấy rằng sự thay đổi của công suất phản kháng sẽ gây ra sự thay đổi lớn về điện áp. Khi công suất phản kháng Q giảm trong đường dây, tổn thất điện áp cũng giảm theo. Điện áp ở cuối đường dây thường thấp, có thể nâng cao điện áp cuối đường dây bằng cách lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng, giúp thiết bị sử dụng hoạt động ổn định. Mặt khác, cùng với sự phát triển công nghiệp, việc sử dụng nhiều thiết bị tự động hóa và tải phi tuyến đã khiến nhiều sóng hài lưu thông trong mạng điện, ô nhiễm lưới điện. Việc bố trí hợp lý thiết bị bù và lọc sóng hài là một trong những biện pháp chính để kiểm soát hoặc giảm mạnh ảnh hưởng của sóng hài đến hệ thống điện và thiết bị sử dụng điện, góp phần cải thiện chất lượng điện năng. 5) Tiết kiệm chi phí điện năng Thông qua bù hợp lý, làm cho hệ số công suất tại điểm đo đạt yêu cầu tiêu chuẩn, có thể loại bỏ khoản tiền phạt do hệ số công suất, từ đó làm giảm đáng kể chi phí điện của người sử dụng điện.

Lưu ý: Thiết bị bù công suất phản kháng động chỉ có thể giảm tổn thất trên lưới điện từ điểm bù đến máy phát. Do đó, bù công suất phản kháng ở cấp cao áp không thể giảm tổn thất trên cấp thấp áp, cũng không thể nâng cao hiệu suất của biến áp cấp thấp. Theo nguyên tắc bù tối ưu.

江西JP柜：

http://cms.0577365.net/member/product/add?id=112359