Như bạn đã biết thì công suất phản kháng trên lưới điện đã gây ra những ảnh hưởng không nhỏ đến nền kinh tế, làm tổn thất điện năng và chỉ tiêu kỹ thuật. Chính vì vậy, việc áp dụng các biện pháp nâng cao hệ số của công suất phản kháng là điều quan trọng hơn bao giờ hết. Thế nhưng để thực hiện được các phương pháp bù đó thì trước tiên cần phải tính toán hệ số cần bù qua công thức tính công suất phản kháng. Vậy công thức đó là gì, hãy cùng tìm hiểu nhé!  

                                       cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-1

    Lý giải: công suất phản kháng sinh ra từ đâu?

Công suất phản kháng là gì?

Công suất phản kháng (Reactive Power) còn được gọi là công suất hư kháng hay công suất ảo Q là loại năng lượng vô công, được sinh ra bởi các thành phần phản kháng trong hệ thống điện xoay chiều AC. Công suất này rất quan trọng với các tải cảm.

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-2

Công suất phản kháng điện là gì và đặc điểm như thế nào?

Công suất phản kháng là một khái niệm được dùng rất nhiều trong các ngành kỹ thuật điện. Nó thường dùng để chỉ phần công suất điện được chuyển ngược về nguồn cung cấp năng lượng trong mỗi chu kỳ, nhờ sự tích lũy năng lượng của các thành phần cảm kháng và dung kháng.

Công suất ảo Q góp một phần quan trọng trong việc tạo nên từ trường trong quá trình khởi động, nếu không có nó thì đồng nghĩa với việc không khởi động được các phụ tải có tính cảm.

Tại sao lại phải bù công suất phản kháng?

Là công suất vô ích nên công suất ảo Q gây ra những ảnh hưởng không nhỏ về kinh tế và kỹ thuật. Cụ thể:

  • Về kinh tế: Lượng điện năng mà công suất phản kháng tiêu thụ không sinh ra công nên sẽ gây ra những lãng phí về mức tiền điện mà chúng ta phải trả.

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-3

Xác định vị trí bù công suất phản kháng trên điện lưới

  • Về kỹ thuật: Công suất phản kháng là nguyên nhân gây ra tình trạng sụt áp trên hệ thống đường dây và làm tổn thất năng lượng trong quá trình truyền tải điện năng.

Do vậy để khắc phục những tổn thất trên thì ta cần phải bù công suất phản kháng để nâng cao hệ số của nó lên, tức là nâng cao hệ số cosφ. Theo quy định của Tập đoàn Điện Lực Việt Nam thì hệ số công suất cosφ hạ thế là từ 0,90 trở lên.

Lợi ích từ việc bù công suất hư kháng đó là: 

  • Giúp giảm tổn thất về công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện như: máy biến áp, đường dây,…
  • Giúp giảm tổn thất của hệ thống điện áp trên đường truyền tải.
  • Tăng khả năng truyền tải điện của hệ thống đường dây và máy biến áp.

Do vậy, chúng ta cần phải có biện pháp để bù công suất phản kháng và hạn chế tối đa những ảnh hưởng của nó.

Công thức tính công suất phản kháng cần bù

Để tiến hành được các phương pháp bù công suất phản kháng, thì bạn cần phải nắm được cách tính công suất phản kháng.

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-4

Bảng hệ số công suất trung bình cosφ

Công thức tính công suất phản kháng Q cần bù là:

Qb = P*(tgφ1 – tgφ2)

Trong đó:    

  • Qb: là công suất phản kháng cần bù (Var)
  •  p  : Công suất thực
  • tgφ1: hệ số của công suất tải trước khi bù
  • tgφ2: hệ số của công suất tải sau khi bù.

Muốn tính công suất hư kháng cần bù để chọn tụ bù cho tải thì bạn cần biết rõ công suất P và hệ số công suất Cosφ của tải đấy. Giả sử, chúng ta có công suất của tải là P thì hệ số công suất của tải sẽ là  cosφ1→  tgφ1 trước khi tiến hành bù, còn hệ số công suất sau khi bù sẽ là Cosφ2 → tgφ2. Cứ như vậy khi đã áp dụng công thức và tính toán ra hệ số công suất phản kháng cần bù thì bạn có thể tiến hành các phương pháp làm giúp tối thiểu công suất trên phần tử của toàn hệ thống cấp điện.

Các biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng

Hiện nay, chúng ta có 2 cách để nâng cao hệ số công suất hư kháng Q đó là:

  • Cách nâng cao hệ số cosφ tự nhiên
  • Cách nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

Nâng cao hệ số công suất phản kháng tự nhiên

Nâng cao cosφ tự nhiên có nghĩa là tìm kiếm các biện pháp để các hộ tiêu thụ điện năng giảm bớt được lượng công suất phản kháng tại nguồn cung cấp. 

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-5

Tủ bù công suất phản kháng – giải pháp tiết kiệm năng lượng 

Những việc cần tiến hành để giảm bớt hệ số công suất phản kháng tự nhiên đó là:

  • Thay đổi và cải tiến công nghệ để các thiết bị làm việc ở chế độ hợp lý nhất.
  • Thay thế các động cơ làm việc non tải bằng những thiết bị có động cơ hoạt động với công suất nhỏ. 
  • Hạn chế việc sử dụng động cơ không tải.
  • Tại những nơi công nghệ cho phép thì nên dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ.
  • Thay thế biến áp làm việc non tải bằng các loại máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.

Phương pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng nhân tạo

Phương pháp này được thực hiện bằng cách đó là sử dụng các thiết bị bù công suất phản kháng tại các hộ tiêu thụ điện. Trong đó, các thiết bị bù công suất hư kháng bao gồm:

– Máy bù đồng bộ: Đây chính là động cơ làm việc trong chế độ không tải.

Máy này có ưu điểm là vừa có khả năng sinh sinh ra công suất phản kháng vừa có khả năng tiêu thụ luôn công suất phản kháng của mạng điện.

Tuy nhiên, nó lại có một nhược điểm đó là máy có phần quay nên việc lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành khá phức tạp. Máy bù này thường dùng để bù tập trung với dung lượng lớn.

cong-thuc-tinh-cong-suat-phan-khang-6

Thiết bị hỗ trợ bù công suất phản kháng

  • Bù bằng tụ: Đây là phương pháp làm cho dòng điện sớm pha hơn so với điện áp nhờ đó sinh ra công suất điện phản kháng cung cấp cho mạng điện. 

Ưu điểm của phương pháp nhân tạo này đó là:

  • Công suất hoạt động nhỏ, không có phần quay nên dễ dàng vận hành, bảo dưỡng.
  • Có thể thay đổi dung lượng bộ bù tùy theo sự phát triển của tải.
  • Có giá thành thấp nhiều hơn so với máy bù đồng bộ.

Nhược điểm của việc bù bằng tụ đó là:

  • Bù bằng tụ khá nhạy cảm với sự biến động của điện áp và không được chắc chắn cho lắm. Thậm chí nó còn dễ bị phá hỏng khi ngắn mạch hoặc  điện áp vượt quá so với định mức. Tuổi thọ của bù bù khá ngắn, sẽ bị hư hỏng sau nhiều năm sử dụng.
  • Khi đóng tụ bù vào mạng điện thì có dòng điện xung, còn lúc cắt tụ điện ra khỏi mạng thì vẫn còn điện áp dư, điều này có thể sẽ gây nguy hiểm cho người vận hành.

Qua bài viết trên bạn có thể thấy việc áp dụng công thức tính công suất phản kháng cần bù có vai trò quan như thế nào đối với việc làm giảm thiểu lượng năng lượng tiêu hao lãng phí do công suất hư ảo Q gây ra. Hy vọng những thông tin và quy định về hệ số cos phi trên sẽ cung cấp cho bạn các kiến thức bổ ích.