Hệ số công suất là một khái niệm được dùng để mô tả 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 luôn đi kèm với 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 kiến thức học tập và tham khảo.

(1) Tại sao lại cần bù công suất phản kháng Công suất phản kháng là công suất không hữu ích trong hệ thống cung cấp điện xoay chiều. bảng xếp hạng ngoại hạng anh 2025 mới nhất Trong hệ thống này, các tải cảm kháng và dung kháng như động cơ, biến áp, v., thường tồn tại. Nếu không có sự kích từ cảm kháng, thiết bị không thể hoạt động bình thường. Ví dụ, đường dây truyền tải ở khoảng cách nhất định chính là tải dung kháng, bất cứ khi nào truyền điện thì nó giống như đang hoạt động như tụ điện. Điều này cho thấy rằng trong hệ thống cung cấp điện xoay chiều, sự hiện diện 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, hệ thống không thể hoạt động nếu không có sự trao đổi công suất phản kháng. Vậy công suất phản kháng lớn đến đâu? Trong hệ thống có rất nhiều tải phản kháng, đặc biệt là tải cảm kháng. Theo quy định thông thường, công suất phản kháng mà các tải này hấp thụ được cung cấp bởi nhà máy phát điện, tức là khi máy phát hoạt động, nó không chỉ cung cấp công suất hữu ích mà còn cung cấp công suất phản kháng tương ứng cho tải cảm kháng. Khi máy phát vận hành, cần duy trì mức công suất phản kháng thích hợp. Nếu không có công suất phản kháng, sẽ gây ra ảnh hưởng phá hủy đối với hệ thống phát điện, do đó bảo vệ cân bằng công suất phản kháng là rất quan trọng.

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 chủ động trong hệ thống, nhà máy phát điện phải điều chỉnh pha để tăng cường công suất phản kháng. Do khả năng của máy phát điện có giới hạn, điều này sẽ làm giảm công suất hữu ích được phát ra, tức là làm giảm khả năng phát điện của máy. Để đáp ứng nhu cầu sử dụng, công suất 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, giảm hiệu suất thiết bị, mà còn 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 cấp điện, giúp cung cấp công suất phản kháng cho tải cảm kháng, từ đó giảm đáng kể áp lực cung cấp công suất phản kháng của nhà máy phát điện. Người dùng nên cải thiện hệ số công suất tự nhiên trước, đồng thời thiết kế và lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng, đảm bảo điều chỉnh kịp thời theo sự thay đổi của tải và điện áp, tránh tình trạng công suất phản kháng ngược lại. Đồng thời, cần đạt được hệ số công suất theo tiêu chuẩn để tránh bị thu phí công suất phản kháng từ phía đơn vị cung cấp điện. Vì vậy, dù là đối với đơn vị cung cấp điện hay người tiêu dùng, việc bù công suất phản kháng tự động để nâng cao hệ số công suất và ngăn chặn 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 kháng. Nếu kết nối các thiết bị có tải dung kháng song song với tải cảm kháng trong cùng một mạch điện, khi tải cảm kháng hấp thụ năng lượng, tải dung kháng sẽ giải phóng năng lượng, và ngược lại, khi tải cảm kháng giải phóng năng lượng, tải dung kháng lại hấp thụ năng lượng. tu vi tuan moi Năng lượng sẽ được trao đổi giữa hai tải này, khiến công suất phản kháng mà tải dung kháng hấp thụ có thể được bù đắp từ công suất phản kháng do thiết bị dung kháng cung cấp, từ đó cân bằng công suất phản kháng tại chỗ, giảm tổn thất trên đường dây, nâng cao khả năng tải và giảm tổn thất điện áp, đồng thời giảm áp lực cung cấp điện cho nhà máy phát điện. 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 kháng, dòng điện IL chậm pha 90° so với điện áp, trong khi dòng điện Ic của tụ điện tinh khiết lại nhanh pha 90° so với điện áp. Dòng điện trong tụ điện và dòng điện trong cuộn cảm lệch pha 180°, có thể triệt tiêu lẫn nhau. Đa số tải trong hệ thống điện là tải cảm kháng, do đó dòng điện tổng I sẽ chậm pha so với điện áp một góc Φ1. Nếu mắc tụ điện song song với tải, lúc này I′ = I + IC, dòng điện của tụ sẽ bù trừ một phần dòng điện cảm kháng, khiến dòng điện tổng giảm từ I xuống I′, góc pha giảm từ Φ1 xuống Φ2, nhờ đó nâng cao hệ số công suất và cân bằng công suất phản kháng tại chỗ. (3) Hình thức bù công suất phản kháng 1) Bồi thường cá biệt Bù riêng lẻ là phương pháp bù gần nơi sử dụng một thiết bị điện cụ thể, gắn tụ điện trực tiếp vào cùng một mạch điện của thiết bị đó, điều khiển bằng cùng một công tắc, cùng bật hoặc ngắt. game rikvip Phương pháp này có hiệu quả tốt, tụ điện gần thiết bị sử dụng, cân bằng công suất phản kháng tại chỗ, tránh tình trạng bù thừa khi không tải, đảm bảo chất lượng cung cấp điện. Phương pháp này thường được áp dụng cho các thiết bị điện như động cơ hạ thế và trung thế. Tuy nhiên, khi thiết bị không hoạt động liên tục, hiệu suất sử dụng tụ điện sẽ thấp, không phát huy hết hiệu quả bù. 2) Bồi thường phân tán Bù phân tán là việc lắp đặt tụ điện theo nhóm tại tủ phân phối hoặc đầu ra của các mạch trong trạm biến áp. Có thể điều khiển đóng hoặc ngắt các nhóm tụ theo sự thay đổi của tải hệ thống, hiệu quả bù cũng khá tốt. Tuy nhiên, chi phí xây dựng 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 cao hoặc trung thế. Phương pháp này dễ thi công, vận hành ổn định, nhưng hiệu quả bù kém hơn hai phương pháp trên, chi phí 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 Bù hợp lý có thể giảm đáng kể dòng điện trong hệ thống. Ví dụ, với hệ số công suất tự nhiên là 0.7, nếu sử dụng thiết bị bù để nâng hệ số công suất lên gần 1, dòng điện trong hệ thống sẽ giảm khoảng 30%, tức là tổn thất trên đường dây và biến áp sẽ giảm xuống P = I²R = (1 - 30%)²R = 0.49R, tức là tổn thất có thể giảm tới 51%. Hệ số công suất tự nhiên của các doanh nghiệp sử dụng điện thường dao động quanh 0.7. Bảng dưới đây cho thấy tỷ lệ giảm tổn thất đường dây và tổn thất đồng của biến áp khi nâng hệ số công suất từ 0.7 lên trên 0.95:

Giảm tổn thất trên đường dây và biến áp, tiết kiệm điện năng hữu ích là biện pháp quan trọng để tiết kiệm năng lượng. Ví dụ trong ngành dầu khí, đường dây thường dài và phức tạp, có thể giảm dòng điện hoạt động bằng cách thêm thiết bị bù công suất phản kháng, từ đó giảm tổn thất trên đường dây và tiết kiệm điện năng, 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 công suất của tất cả các thiết bị liên quan trong quá trình xây dựng lưới điện, từ đó giảm chi phí đầu tư cho hệ thống điện. Với hệ thống có hệ số công suất khoảng 0.7, sau khi bù hợp lý, dòng điện trong hệ thống có thể giảm 30%, tức là nâng cao khả năng tải của nhà máy phát điện và thiết bị biến áp lên 30%. Khi biến áp và đường dây có công suất nhỏ không đủ, có thể giải quyết bằng cách lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng. Việc lắp đặt thiết bị này giúp cân bằng công suất phản kháng 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 của chúng. Ví dụ, có một biến áp 100KVA, hiện tại tải là 85%, COSΦ = 0.7. Nếu lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng, biến áp có thể giải phóng 30% công suất tải, người dùng có thể tăng tải mà không cần nâng công suất biến áp, mở rộng sản xuất. 4) Chất lượng điện áp Do tồn tại nhiều tải cảm kháng trong hệ thống, gây ra sụt áp trên đường dây, đặc biệt là ở cuối đường dây, việc bù công suất phản kháng hợp lý có thể giảm đáng kể sụt áp và 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 phương trình 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 sẽ giảm theo. Điện áp ở cuối đường dây cung cấp thường thấp, có thể nâng điện áp cuối đường dây bằng cách lắp đặt thiết bị bù công suất phản kháng, đảm bảo thiết bị người dùng 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 làm cho nhiều sóng hài lưu thông trong mạng điện, ô nhiễm lưới điện. Việc bố trí hợp lý thiết bị bù và lọc sóng hài có thể ức chế hoặc giảm mạnh ảnh hưởng của sóng hài đối với hệ thống điện và thiết bị sử dụng, đây là một trong những phương pháp chính để cải thiện chất lượng điện năng. 5) Tiết kiệm chi phí điện năng Thông qua bù công suất phản kháng hợp lý, hệ số công suất tại điểm đo lường có thể đạt yêu cầu tiêu chuẩn, từ đó loại bỏ khoản phí công suất phản kháng, giúp giảm đáng kể chi phí điện của người tiêu dùng.

Lưu ý: Thiết bị bù công suất phản kháng động chỉ làm giảm tổn thất trên đường dây và công suất biểu kiến giữa điểm bù và máy phát. Do đó, bù công suất phản kháng ở cấp điện áp cao không thể giảm tổn thất ở cấp điện áp thấp, cũng không thể nâng cao hiệu suất của biến áp cung cấp điện hạ thế. Theo nguyên tắc bù tối ưu.

江西JP柜：

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