bù công suất phản kháng

Bù CS Phản Kháng

Một số các hệ thống lưới điện trên các tỉnh thành của nước ta không có hệ thống
bù công suất phản kháng thậm chí còn không quan tâm đến vấn đề này. Do đó
hệ số công suất cosφ có giá trị nhỏ điều này ảnh hưởng rất lớn đến các tham số
kinh tế kỹ thuật của mạng điện như: Giảm chất lượng điện áp, tăng tổn thất công
suất và tăng đốt nóng dây dẫn, tăng tiết diện dây dẫn, hạn chế khả năng truyền
tải công suất tác dụng, không sử dụng hết khả năng của động cơ sơ cấp, giảm
chất lượng điện, tăng giá thành điện năng.
Ở một số tỉnh đã quan tâm đến vẫn đề này như Hà Nội, Hải Dương, Nam
Định, Ninh Bình…. nhưng việc thực thi thì rất ít. Nếu có hệ thống bù công suất
phản kháng thì chỉ là bù tĩnh, thiết bị bù không có cơ cấu tự động điều chỉnh
mang lại hệ số công suất cosφ lớn cỡ trên 0,9 điều này cũng dẫn đến những ảnh
hưởng đáng kể như vào giờ thấp điểm có hiện tượng dòng công suất phản
kháng chạy ngược, làm tăng tổn thất và quá áp cục bộ điều này gây hậu quả
nghiêm trọng đến các thiết bị điện. Vị trí đặt thiết bị bù thường được chọn sao
cho dễ vận hành chứ không xét đến hiệu quả kinh tế của thiết bị, vì vậy chưa tận
dụng được hiệu quả làm việc của thiết bị, dẫn đến sự lãng phí. Tuổi thọ của thiết
bị bù thường thấp hơn nhiều so với giá trị quy định của nhà sản xuất vì điều kiện
làm việc của thiết bị chưa phù hợp. Đa số các trường hợp hỏng tụ do bị nổ một
pha. Nguyên nhân chủ yếu là do phần lớn tụ bù không có bộ lọc sóng hài, mà
thông thường sự xuất hiện của sóng hài đồng thời với sự mất đối xứng, do đó
dẫn đến một trong các pha bị quá nhiệt cục bộ, làm nổ tụ.
Thiết bị bù có điều khiển mà đề tài đã nghiên cứu chế tạo đã khắc phục
được các nhược điểm của hệ thống bù tĩnh ngoài ra còn có khả năng bảo vệ tụ
bù và nâng cao tuổi thọ của chúng. Thiết bị bù có điều khiển được chế tạo ở đây
có áp dụng các thiết bị bảo vệ phù hợp như bộ lọc sóng hài và các thiết bị giảm
ảnh hưởng của sóng hài khác. Thiết bị bù có điều khiển do tập thể giảng viên
Trường Đại học Điện lực nghiên cứu chế tạo đã đánh dấu một bước phát triển
mới nhằm đảm bảo chất lượng cho mạng lưới điện nước ta. Điều này mang lại
cho các thiết bị sử dụng điện đạt được hiệu suất cao, cải thiện đường dây, tăng

hiệu suất thiết bị đầu cuối, giảm thiểu việc trả tiền điện năng phản kháng, tăng
hiệu quả sản xuất kinh doanh.
Đề tài không chỉ dừng lại ở vấn đề bù có điều khiển và tự động điều khiển
mà còn phát triển mô hình bù công suất phản kháng tối ưu, xây dựng phần mềm
tính toán bù tối ưu công suất phản kháng (Chương trình PSA):
Trong quá trình thao tác đóng cắt các trạm tụ bù, các hiện tượng quá độ đi
kèm luôn là một vấn đề nguy hiểm và được đặc biệt quan tâm, do các xung dòng
và các quá điện áp có biên độ lớn có thể dẫn đến các tác động rất xấu cho bản
thân các trạm tụ bù, máy cắt và gây ra hiện tượng nhiễu loạn trên hệ thống, ảnh
hưởng nghiêm trọng đến chất lượng nguồn cung cấp và các thiết bị khác cùng
làm việc trên lưới. Sự tác động xấu đối với tuổi thọ của thiết bị bù và các thiết bị
điện khác là thường xẩy ra khi xuất hiện công hưởng do sự hiện diện của các
sóng hài bậc cao. Để hạn chế sự ảnh hưởng này cần phải thiết kế các bộ lọc đi
kèm các thiết bị bù. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, đề tài đã đưa ra phương
pháp thiết kế thiết bị bù công suất phản kháng tối ưu áp dụng công nghệ vi điện
tử, nhận dạng, xử lý tín hiệu số nhằm đảm bảo quá trình thiết kế tối ưu về kỹ
thuật.
Chương trình PSA cho phép mô phỏng, tính toán chế độ xác lập và tính bù
tối ưu công suất phản kháng trong lưới phân phối. Chương trình được thiết kế đồ
họa, trực quan và có thể chạy tốt trên môi trường Window XP. Lượng thông tin
cần thiết theo chương trình PSA ít hơn nhiều do đó thời gian thu thập và vào dữ
liệu nhanh, dung lượng của bộ nhớ cần ít hơn. Chương trình có giao diện hết
sức đơn giản, thuận tiện đối với người sử dụng, kể cả những người không có
trình độ tin học, vì vậy có thể áp dụng trong mạng điện thực tế ở nước ta một
cách dễ dàng và nhanh chóng.
Tóm lại: Với sự nỗ lực không ngừng tìm hiểu và nghiên cứu khoa học của tập
thể giảng viên Trường Đại học Điện lực đã nghiên cứu thiết kế chế tạo hoàn
chỉnh thiết bị bù công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất của lưới
điện. Thiết bị này đánh dấu một bước phát triển mới của nghành điện trong
nước. Thiết bị được chế tạo ra với nhiều tính năng mới và khoa học đem lại lợi

ích to lớn về kinh tế cũng như kỹ thuật cho mạng lưới điện.
Vấn đề bù công suất phản kháng là giải pháp giảm tổn thất điện năng rất
được coi trọng ở các nước tiên tiến. Giải pháp này được quan tâm ngay từ khâu
thiết kế, lựa chọn thiết bị và dây chuyền công nghệ sản xuất. Mạng điện ở hầu
hết các nước phương Tây đều có trang bị tụ bù để nâng cao hệ số công suất.
Việc đặt thiết bị bù được thực hiện theo một số phương án cơ bản sau:
a) Thiết bị bù lớn đặt trên thanh cái trạm biến áp hoặc tại các điểm nút của
mạng điện. Phương án này cho phép giám sát và vận hành dễ dàng thiết bị bù,
tuy nhiên tổn thất trên đoạn từ thanh cái 1 đến các thiết bị dùng điện không giảm
vì ở đoạn này vẫn có dòng công suất phản kháng của phụ tải chạy qua. Thêm
vào đó, khi phụ tải phản kháng nhỏ thì có thể sẽ xẩy ra hiện tượng dư thừa công
suất bù. Vì vậy đối với phương án này người ta thường phải trang bị thêm hệ
thống tự động điều chỉnh dung lượng tụ bù.
b) Thiết bị bù tĩnh đặt trong tủ phân phối của nhóm thiết bị dùng điện.
Phương án này cho phép giảm tổn thất trên đoạn dây từ thanh cái trạm biến áp
đến tủ phân phối của các nhóm thiết bị dùng điện, tuy nhiên hệ số công suất phụ
thuộc vào số lượng thiết bị dùng điện. Trong trường hợp có ít động cơ trong
nhóm thì vẫn có khả năng dư thừa công suất phản kháng. Vì vậy đối với phương
án này cũng cần phải trang bị thêm hệ thống tự động điều chỉnh dung lượng tụ
bù.
c) Thiết bị bù tĩnh đóng cắt ngay trên đầu vào của các thiết bị dùng điện.
Theo phương án này một công tắc tơ sẽ điều khiển cả động cơ và tụ bù. Khi
động cơ không làm việc thì tụ bù cũng sẽ được cắt khỏi mạng, do đó sẽ không
cần đến các thiết bị điều khiển.
Thường thì các cụm tụ bù không điều chỉnh được áp dụng nếu công suất tụ
chỉ chiếm 15% công suất của máy biến áp, còn nếu công suất tụ lớn hơn 15%
công suất máy biến áp thì cần phải đặt thiết bị bù có tự động điều chỉnh.
So với các thiết bị bù trên thế giới thiết bị bù do tập thể giảng viên Trường
Đại học Điện lực chế tạo có nhiều tính năng mới như: Dùng bộ lọc sóng hài lắp
nối tiếp với bộ tụ và các máy cắt để bảo vệ chống ngắn mạch, thiết bị tích hợp

thiết bị tự động điều chỉnh dung lượng bù, nó cho phép khắc phục được hiện
tượng thừa công suất phản kháng khi phụ tải cực tiểu, do đó ổn định được giá trị
điện áp và giảm tổn thất trong mạng điện, giá trị của hệ số cosφ được duy trì ở
mức 0,95 ÷ 1. Khác với các thiết bị bù thông thường, hệ thống bù này còn trang
bị thêm bộ lọc sóng hài và lắp đặt thiết bị tự chẩn đoán đặc biệt để cảnh báo khi
khi có sự cố bất thường xẩy ra trong các ngăn tụ bù. Thiết bị bù này có khả năng
tự động điều chỉnh hệ số công suất có gắn bộ vi xử lý, cho phép duy trì giá trị hệ
số công suất cao nhất ở mọi thời điểm trong ngày.
Tủ Tụ Bù

Sơ bộ thông tin về đề tài:
Các phương pháp nghiên cứu trước đây thường sử dụng thành phần
điện dung để bù, nhằm nâng cao hệ số công suất cosφ để giảm tổn hao, do việc
các thiết bị tiêu thụ năng lượng không phải là thuần trở mà có các thành phần
phản khảng. Song trên thực tế, cùng với việc điện áp trên lưới không ổn định,
thay đổi theo giờ, theo phụ tải dẫn đến hệ số công suất cũng thay đổi theo. Để
tăng hệ số Cosφ thông thường người ta mắc tụ song song với phụ tải, hệ số
Cosφ được tăng lên trong khoảng (0,8 đến 0,99); nhưng việc hệ số Cosφ thay
đổi quá lớn như trên sẽ làm cho điện áp lưới thay đổi theo, khi phụ tải nhỏ sẽ gây
ra hiện tượng điện áp lớn hơn điện áp tiêu chuẩn của lưới, rất dễ gây ra hiện
tượng hỏng thiết bị. Chính vì vậy mục tiêu nghiên cứu của đề tài này là ổn định
hệ số Cosφ khi phụ tải thay đổi, điện áp lưới thay đổi, nhằm mục tiêu giảm tổn
thất điện năng và ổn định điện áp, tăng độ bền của thiết bị. Bài viết này giới thiệu
về phương pháp thiết kế một tủ phân phối điện có bù hệ số công suất Cosφ 12
cấp, với việc sử dụng bộ vi xử lý để thu thập các thông số của lưới điện sau đó
phân tích đánh giá tự động điều khiển bù từ cấp 1 đến cấp 12 để ổn định hệ số
công suất nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng điện trong lưới điện hạ áp, đồng thời
xây dựng thành công
1. Lưới điện phân phối và hệ số công suất cosφ
Trong sơ đồ cấp điện nêu trên, hệ số công suất cosφ và bù công suất phản

kháng được đề cập đến ở từng cấp điện áp. Qua khảo sát thực tế tại một số Điện
lực các tỉnh, giá trị cosφ ở các cấp điện áp thể hiện khá rõ nét như sau:
- Tại các cấp điện áp 35kV trở lên hệ số công suất cosφ có giá trị thường
từ 0,85 trở lên. Cũng chính vì vậy mà cosφ có giá trị tại các đầu nhánh đường
dây cấp 22kV,10kV, 6kV cũng khá cao, không dưới 0,85. Do vậy các nhà quản lý
tự cảm nhận là hệ số cosφ dường như không có vấn đề gì.
- Tại cuối các nhánh đường dây cấp 22kV,10kV, 6kV giá trị cosφ không
còn cao nữa. Các máy biến áp hạ áp 22kV,10kV, 6 kV xuống 0,4kV trong nhiều
trường hợp vận hành non tải nên giá trị cosφ đầu ra đường dây điện hạ thế bị tụt
xuống. Và xa hơn nữa tại đầu vào của các hộ phụ tải điện áp hạ thế 0,4kV giá trị
cosφ khá thấp do chính các phụ tải điện (đồ điện) như quạt, điều hoà nhiệt độ,
đèn Neon, tủ lạnh,….có giá trị cosφ
2. Phương pháp tính toán bù tối ưu công suất phản kháng nâng cao hệ số
Cosφ
Phương pháp tính bù theo cực tiểu tổn thất công suất
Giả sử công suất truyền tải đến nút i của mạng điện là S
i
=P
i
+jQ
i
. Khi ta
đặt một giá trị công suất bù Q
bi
nào đó vào nút i thì khi đó tổn thất là:
trong đó: R
i
- điện trở của đường dây tính từ nguồn đến điểm nút
thứ i.
Để làm cực tiểu giá trị tổn thất công suất ta lấy đạo hàm theo Q

b
và cho
triệt tiêu: ∂∆P
SB
/∂Q
B
=0, giải ra ta được Q
B
=Q. Tức là trong điều kiện cực tiểu hoá
tổn thất công suất tác dụng sẽ phải bù toàn bộ lượng công suất phản kháng
truyền tải trên đường dây.
Phương pháp tính bù theo điều kiện cực tiểu tổn thất điện năng.
Giả thiết ta biết được hàm phụ thuộc của phụ tải vào thời gian (hoặc đồ
thị phụ tải). Độ giảm tổn thất điện năng do bù trong suốt khoảng thời gian T sẽ là:
Lấy đạo hàm δ∆A theo Q
B
, cho triệt tiêu và giải phương trình ta được: Q
B
= Q
TB
Như vậy trong trường hợp này giá trị công suất bù tối ưu sẽ bằng lượng
công suất phản kháng trung bình trên đường dây.
Phương pháp tính bù theo điều kiện điều chỉnh điện áp
Trước khi bù thì tổn thất điện áp ∆U trong mạng là:
trong đó: Ri, Xi - điện trở của đoạn dây thứ i, Ω;
U
n
- điện áp định mức của mạng điện, kV;
n – số đoạn dây.
Sau khi đặt bù thì tổn thất điện áp giảm đi một lượng là:

Nếu biết ∆E ta tính được Q
b
, với đường dây cùng tiết diện:

3. Các bộ phận cơ bản của thiết bị bù công suất phản kháng
Bộ tự động điều chỉnh công suất phản kháng q
Bộ tự động điều chỉnh công suất phản kháng được thiết kế với việc áp dụng các
vi mạch cho phép thu nhận và xử lý tín hiệu nhanh và chính xác. Các cơ cấu này
cũng có thể thực hiện vai trò đo lường. Các tham số chế độ của mạng điện như
điện áp, dòng điện, tần số, công suất, hệ số cosφ v.v. có thể được biểu thị trên
màn hình của thiết bị.
Cơ cấu bù công suất phản kháng
Cơ cấu bù công suất phản kháng chính là các tụ điện động lực dùng để điều
hoà công suất phản kháng ở các cấp điện áp khác nhau tương ứng với các tham
số định mức của chúng. Việc sử dụng cuộn dây mắc nối tiếp với bộ tụ sẽ ngăn
cản sự xuất hiện của tần số cộng hưởng.
Thông thường công suất của cuộn kháng được chọn trong phạm vi khoảng
5-7%, có nghĩa là sự có mặt của cuộn kháng điện sẽ làm giảm công suất của tụ
đi 5-7%.
Các thiết bị bù công suất phản kháng ở mạng điện hạ áp thường được thiết kế
theo hai dạng: có tự động điều khiển và không có tự động điều khiển giá trị công
suất bù. Sự có mặt của cơ cấu tự động điều khiển làm tăng chi phí vốn đầu tư và
chi phí vận hành, bảo dưỡng. Tuy nhiên, bù lại, nó cho phép nâng cao hiệu quả
bù của thiết bị và làm ổn định điện áp trong mạng điện. Hiệu quả cực đại của việc
áp dụng các thiết bị bù có thể đạt được trên cơ sở phân tích các bài toán kinh tế
kỹ thuật tổng hợp.
4. Tính kinh tế, xã hội và đánh giá hiệu quả kinh tế bù (CSPK)
Các chi phí và lợi ích của dự án đặt cơ cấu bù
Để lắp đặt cơ cấu bù cần phải có một lượng chi phí vốn đầu tư mua sắm và xây dựng. Doanh
thu của dự án bao gồm lợi ích do giảm tổn thất, lợi ích do nâng cao chất lượng điện.

Dòng thu:
Tổng thu trong một năm của dự án là giá trị sản phẩm tính bằng tiền của dự án, được xác định
bằng tổng số tiền lợi nhuận trong năm của dự án
Tổng doanh thu tăng thêm ở năm thứ (t)
B
∑
t
=B
∆
t
+B
clt
(4.1)
Trong đó:
B
∆
t
- Giảm chi phí tổn thất ở năm thứ t so với năm gốc
(4.2)
∆A
0
, ∆A
t
- tổn thất điện năng tương đối trước và sau khi đặt bù;
A
t
- tổng điện năng truyền tải qua lưới tính toán, kWh;
g
m
- giá mua điện năng, đ/kWh;

B
clđ
- hiệu quả tăng thêm do chất lượng điện tốt hơn
B
clđ
=A
cl.t
.g
cl
(4.3)
A
cl.t
– điện năng chất lượng tăng thêm do đặt cơ cấu bù:
A
cl.t
=(p
cl.t
-p
cl0
)A
t
p
cl.t
, p
cl0
– xác xuất chất lượng điện năng ở năm thứ t và năm trước khi đặt bù;
g
cl
- giá thành điện năng chất lượng đ/kWh.
Dòng chi của dự án

Dòng chi của dự án được tính bằng các chi phí do mua sắm xây dựng, vận hành và trả lãi do vay
vốn
Tổng chi phí năm thứ (t):
C
∑
t
= K
t
+ C
O&M
+ C
tra lai
(4.4)
trong đó: Kt - tổng chi phí cho việc mua sắm, lắp đặt thiết bị bù ở năm thứ (t);
C
O&Mt
- chi phí bảo dưỡng và vận hành năm thứ (t)
C
O&Mt
=k
O&M
K
t
(4.5)
k
O&M
– hệ số vận hành và bảo dưỡng lưới điện;
C
tra lai
– chi phí trả lãi vốn vay ngân hàng

C
tra lai
= V
vay
l
lai
V
vay
- vốn vay ngân hàng;
l
lai
– lãi suất ngân hàng.
Dòng tiền của dự án
Dòng tiền của dự án là hiệu giữa tất cả các khoản doanh thu và tất cả các chi phí cần thiết cho
một dự án. Thường thì dòng tiền không thể xác định trước được mà phải dự báo, vì vậy đòi hỏi nhà
đầu tư phải có sự phân tích, tính toán một cách khoa học trên cơ sở các dữ liệu tin cậy ban đầu. Giá
trị dòng lãi năm thứ t được xác định theo biểu thức
L
t
= B
∑
t
- C
∑
t
(4.6)
trong đó: B
∑
t
– dòng thu;

C
∑
t
– dòng chi.
Do giá trị tiền tệ có giá trị thay đổi theo thời gian, để có thể đánh giá chính xác giá trị của dòng
tiền, người ta phải qui đổi các giá trị của đồng tiền ở các thời điểm về thời điểm hiện tại t
0
=0 theo hệ
số quy đổi β.
(4.7)
trong đó: β - thừa số quy đổi
i - hệ số chiết khấu.

Hệ số hoàn vốn ;
NPV
1
, NPV
2
- các giá trị tổng lãi suất ứng với i
1
và i
2
.
Thời gian hoàn vốn T
Thời gian hoàn vốn là thời gian mà tổng doanh thu bằng tổng chi phí, hay nói cách khác đó là thời
gian mà tổng lãi suất bù đắp được chi phí của dự án.
(4.8)
Phương trình như trên có thể giải gần đúng theo biểu thức:
(4.9)
trong đó: t

n
- số năm tròn ngay trước khi đạt được giá trị NPV=0;
NPV
1
, NPV
2
- các giá trị ứng với thời gian t
n
và năm sau đó, tức là năm t
n
+1.
Kết quả tính toán phân tích kinh tế – tài chính dự án bù công suất phản kháng
Kết quả tính toán phân tích kinh tế – tài chính dự án bù công suất phản kháng, cho thấy mô
hình đề xuất lắp tụ bù trong lưới điện hạ áp sẽ mang lại hiệu quả kinh tế sau 6 tháng, đây là một giải
pháp có tính kinh tế cao trong xã hội.
Các ph ng pháp bù công su t ph n khángươ ấ ả
Phân lo i các ph ng pháp bù công su t ph n kháng (CSPK) th ng ạ ươ ấ ả ườ
c dùng trong nhà máy, xí nghi pđượ ệ
Phân lo i bù CSPK theo c p i n ápạ ấ đ ệ
1. Bù phía trung áp : th ng s d ng khi d ng l ng tù l n h n 2000Kvarườ ử ụ ụ ượ ớ ơ
2. Bù phía h áp : th ng dùng v i dung l ng bù nh h n 2000kvarạ ườ ớ ượ ỏ ơ
Phân lo i bù CSPK theo v trí l p t bùạ ị ắ ụ
1. Bù CSPK t p trung : th ng dùng cho h th ng có t i thay i liên t c, t i a d ngậ ườ ệ ố ả đổ ụ ả đ ạ
2. Bù CSPK theo nhóm : th ng dùng cho tr ng h p t i t p trung n nh theo nhómườ ườ ợ ả ậ ổ đị
3. Bù CSPK riêng l cho t ng thi t b : th ng dùng cho thi t b có công su t trung bình, l n, ẻ ừ ế ị ườ ế ị ấ ớ
ho t ng mang t i n nhạ độ ả ổ đị
Phân lo i bù CSPK theo cách óng c t t bùạ đ ắ ụ
1. Bù n n (bù t nh): bù tr c ti p, th ng dùng bù tr c 1 ph n công su t ph n kháng mà khôngề ĩ ự ế ườ ướ ầ ấ ả
x y ra d công su t ph n kháng ả ư ấ ả
2. Bù ng ng (t ng i u ch nh h s công su t ph n kháng): dùng cho h th ng thay i, ứ độ ự độ đề ỉ ệ ố ấ ả ệ ố đổ

c n áp ng nhanhầ đ ứ

Web



7. H s công su t là gì?ệ ố ấ
8. H s công su t là gì và ý ngh a c a nó? T i sao ta l i nên nâng ệ ố ấ ĩ ủ ạ ạ
cao h s công su t cos phiệ ố ấ
9.
Công su t truy n t ngu n n t i luôn t n t i 2 thành ph n : Công su t tác d ng và công ấ ề ừ ồ đế ả ồ ạ ầ ấ ụ
su t ph n kháng. Công su t tác d ng c tr ng cho kh n ng sinh ra công h u ích c a thi t ấ ả ấ ụ đặ ư ả ă ữ ủ ế
b , n v W ho c kW. Ví d nh công su t c (s c kéo) c a ng c . Công su t ph n khángị đơ ị ặ ụ ư ấ ơ ứ ủ độ ơ ấ ả
không sinh ra công h u ích nh ng nó l i c n thi t cho quá trình bi n i n ng l ng, n v ữ ư ạ ầ ế ế đổ ă ượ đơ ị
VAR ho c kVAR. Có th hi u nôm na ó là thành ph n t hóa, t o t tr ng trong quá trình ặ ể ể đ ầ ừ ạ ừ ườ
bi n i n ng l ng i n thành các d ng n ng l ng khác, ho c t n ng l ng i n sang ế đổ ă ượ đệ ạ ă ượ ặ ừ ă ượ đệ
chính n ng l ng i n. Công su t t ng h p cho 2 lo i công su t trên c g i là công su t ă ượ đệ ấ ổ ợ ạ ấ đượ ọ ấ
bi u ki n, n v VA ho c KVA. Ba lo i công su t c trình bày trên l i có m t m i quan ể ế đơ ị ặ ạ ấ đượ ở ạ ộ ố
h m t thi t v i nhau thông qua tam giác công su t nh hình sau:ệ ậ ế ớ ấ ư
Hình 1 : tam giác công su tấ
10. Ý ngh a c a h s công su tĩ ủ ệ ố ấ
11. N u xét trên ph ng di n ngu n cung c p (máy phát i n ho c máy bi n áp). Rõ ràng cùng ế ươ ệ ồ ấ đệ ặ ế
m t dung l ng máy bi n áp ho c công su t c a máy phát i n (tính b ng KVA). H s côngộ ượ ế ặ ấ ủ đệ ằ ệ ố
su t càng cao thì thành ph n công su t tác d ng càng cao và máy s sinh ra c nhi u ấ ầ ấ ụ ẽ đượ ề
công h u ích. S có ng i nói "N u v y t i sao ta ta không duy trì cos phi ~ 1 máy phát ữ ẽ ườ ế ậ ạ để
ho c máy bi n áp ho t ng hi u qu ". S th t là h s công su t bao nhiêu ph thu c vào ặ ế ạ độ ệ ả ự ậ ệ ố ấ ụ ộ
t i (thi t b s d ng i n). Nhu c u c a t i v công su t tác d ng và công su t ph n kháng ả ế ị ử ụ đệ ầ ủ ả ề ấ ụ ấ ả
c n ph n áp ng thì t i m i ho t ng t t. Gi i pháp trung hòa h n là ngu n s ch cung ầ ả đ ứ đủ ả ớ ạ độ ố ả ơ ồ ẽ ỉ
c p cho t i 1 ph n công su t ph n kháng, ph n thi u còn l i, khách hàng t trang b thêm ấ ả ầ ấ ả ầ ế ạ ự ị
b ng cách g n thêm t bù.ằ ắ ụ

N u xét ph ng di n ng dây truy n t i ta l i quan tâm n dòng i n truy n trên ế ở ươ ệ đườ ề ả ạ đế đệ ề
ng dây. Dòng i n này s làm nóng dây và t o ra m t l ng s t áp trên ng dây đườ đệ ẽ ạ ộ ượ ụ đườ
truy n t i. ề ả
N u xét trong h th ng 1 pha, công su t bi u ki n c tính b ng công th c : S=U*Iế ệ ố ấ ể ế đượ ằ ứ
N u xét trong h th ng 3 pha, công su t bi u ki n c tính b ng công th c : S=c n(3)U*I , ế ệ ố ấ ể ế đượ ằ ứ ă
U là i n áp dây, I là dòng i n dây.đệ đệ
C trong l i 1 pha và 3 pha u cho th y dòng i n t l v i công su t bi u ki n S. V n ả ướ đề ấ đệ ỉ ệ ớ ấ ể ế ấ đề
là công su t bi u ki n là do 2 thành ph n công su t tác d ng và công su t ph n kháng g p ấ ể ế ầ ấ ụ ấ ả ộ
l i t o nên. T ó ta có 2 nh n xét:ạ ạ ừ đ ậ
M t là : n u nh cùng 1 t i, n u ta trang b t bù phát công su t ph n kháng ngay t i t i, ộ ế ư ả ế ị ụ để ấ ả ạ ả
ng dây ch chuy n t i dòng i n c a công su t tác d ng thì ch c ch n ng dây s mát đườ ỉ ể ả đệ ủ ấ ụ ắ ắ đườ ẽ
h n.ơ
Hai là : N u ta ch p nh n ng dây phát nhi t m c hi n t i, và n u ta trang b t bù phát ế ấ ậ đườ ệ ở ứ ệ ạ ế ị ụ
công su t ph n kháng t i t i, ta có th b t ng dây t i nhi u h n hi n nay m t ít.ấ ả ở ạ ả ể ắ đườ ả ề ơ ệ ộ
Trên ây ã trình bày v ý ngh a c a h s công su t cos phi. Nh ng bài sau s trình bày đ đ ề ĩ ủ ệ ố ấ ữ ẽ
thêm ý ngh a c a vi c nâng cao h s công su t cos phi, phân tích s c n thi t hay không ĩ ủ ệ ệ ố ấ ự ầ ế
c n bù??? ầ
12. Vui lòng xem thêm : L i ích c a bù công su t ph n khángợ ủ ấ ả
Cách tính dung l ng t bùượ ụ
Cách tính dung l ng t bù c n thi t nâng cao h s công su t cos ượ ụ ầ ế để ệ ố ấ
phi, gi m ti n ph tả ề ạ
Công th c tính dung l ng t bùứ ượ ụ
ch n t bù cho m t t i nào ó thì ta c n bi t công su t (P) c a t i ó và h s công su t (Cos ) φĐể ọ ụ ộ ả đ ầ ế ấ ủ ả đ ệ ố ấ
c a t i ó :ủ ả đ
Gi s ta có công su t c a t i là Pả ử ấ ủ ả
H s công su t c a t i là Cos 1 1 tg 1 ( tr c khi bù, cos 1 nh còn tg 1 l n )φ → φ → φ φ φệ ố ấ ủ ả ướ ỏ ớ
H s công su t sau khi bù là Cos 2 2 tg 2 ( sau khi bù, cos 2 l n còn tg 2 nh )φ → φ → φ φ φệ ố ấ ớ ỏ
Công su t ph n kháng c n bù là Qb = P (tg 1 – tg 2 ).φ φấ ả ầ
T công su t c n bù ta ch n t bù cho phù h p trong b ng catalog c a nhà cung c p t bù.ừ ấ ầ ọ ụ ợ ả ủ ấ ụ
Gi s ta có công su t t i là P = 100 (KW).ả ử ấ ả

H s công su t tr c khi bù là cos 1 = 0.75 tg 1 = 0.88φ → φệ ố ấ ướ
H s công su t sau khi bù là Cos 2 = 0.95 tg 2 = 0.33φ → φệ ố ấ
V y công su t ph n kháng c n bù là Qbù = P ( tg 1 – tg 2 )φ φậ ấ ả ầ
Qbù = 100( 0.88 – 0.33 ) = 55 (KVAr)
T s li u này ta ch n t bù trong b ng catalogue c a nhà s n xu t gi s ta có t 10KVAr. bù ừ ố ệ ọ ụ ả ủ ả ấ ả ử ụ Để đủ
cho t i thì ta c n bù 6 t 10 KVAr t ng công su t ph n kháng là 6×10=60(KVAr).ả ầ ụ ổ ấ ả

B ng tra dung l ng t c n bùả ượ ụ ầ
Ph ng pháp tính dung l ng c n bù theo công th c th ng r t m t th i gian và ph i có máy tính ươ ượ ầ ứ ườ ấ ấ ờ ả
có th b m c hàm arcos, tan. quá trình tính toán nhanh, ng i ta th ng dung b ng tra h s ể ấ đượ Để ườ ườ ả ệ ố
tính dung l ng t bùđể ượ ụ
Lúc này, ta áp d ng công th c : Qb = P*kụ ứ
V i k là h s c n bù tra trong b ng tra d i âyớ ệ ố ầ ả ướ đ
Cosφ2
Cosφ1
0.88 0.89 0.90 0.91 0.92 0.93 0.94 0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1.00
0.50 1.19 1.22 1.25 1.28 1.31 1.34 1.37 1.40 1.44 1.48 1.53 1.59 1.73
0.51 1.15 1.17 1.20 1.23 1.26 1.29 1.32 1.36 1.39 1.44 1.48 1.54 1.69
0.52 1.10 1.13 1.16 1.19 1.22 1.25 1.28 1.31 1.35 1.39 1.44 1.50 1.64
0.53 1.06 1.09 1.12 1.14 1.17 1.20 1.24 1.27 1.31 1.35 1.40 1.46 1.60
0.54 1.02 1.05 1.07 1.10 1.13 1.16 1.20 1.23 1.27 1.31 1.36 1.42 1.56
0.55 0.98 1.01 1.03 1.06 1.09 1.12 1.16 1.19 1.23 1.27 1.32 1.38 1.52
0.56 0.94 0.97 1.00 1.02 1.05 1.08 1.12 1.15 1.19 1.23 1.28 1.34 1.48
0.57 0.90 0.93 0.96 0.99 1.02 1.05 1.08 1.11 1.15 1.19 1.24 1.30 1.44
0.58 0.86 0.89 0.92 0.95 0.98 1.01 1.04 1.08 1.11 1.15 1.20 1.26 1.40
0.59 0.83 0.86 0.88 0.91 0.94 0.97 1.01 1.04 1.08 1.12 1.17 1.23 1.37
0.60 0.79 0.82 0.85 0.88 0.91 0.94 0.97 1.00 1.04 1.08 1.13 1.19 1.33
0.61 0.76 0.79 0.81 0.84 0.87 0.90 0.94 0.97 1.01 1.05 1.10 1.16 1.30
0.62 0.73 0.75 0.78 0.81 0.84 0.87 0.90 0.94 0.97 1.01 1.06 1.12 1.27
0.63 0.69 0.72 0.75 0.78 0.81 0.84 0.87 0.90 0.94 0.98 1.03 1.09 1.23

0.64 0.66 0.69 0.72 0.74 0.77 0.81 0.84 0.87 0.91 0.95 1.00 1.06 1.20
0.65 0.63 0.66 0.68 0.71 0.74 0.77 0.81 0.84 0.88 0.92 0.97 1.03 1.17
0.66 0.60 0.63 0.65 0.68 0.71 0.74 0.78 0.81 0.85 0.89 0.94 1.00 1.14
0.67 0.57 0.60 0.62 0.65 0.68 0.71 0.75 0.78 0.82 0.86 0.90 0.97 1.11
0.68 0.54 0.57 0.59 0.62 0.65 0.68 0.72 0.75 0.79 0.83 0.88 0.94 1.08
0.69 0.51 0.54 0.56 0.59 0.62 0.65 0.69 0.72 0.76 0.80 0.85 0.91 1.05
0.70 0.48 0.51 0.54 0.56 0.59 0.62 0.66 0.69 0.73 0.77 0.82 0.88 1.02
0.71 0.45 0.48 0.51 0.54 0.57 0.60 0.63 0.66 0.70 0.74 0.79 0.85 0.99
0.72 0.42 0.45 0.48 0.51 0.54 0.57 0.60 0.64 0.67 0.71 0.76 0.82 0.96
0.73 0.40 0.42 0.45 0.48 0.51 0.54 0.57 0.61 0.64 0.69 0.73 0.79 0.94
0.74 0.37 0.40 0.42 0.45 0.48 0.51 0.55 0.58 0.62 0.66 0.71 0.77 0.91
0.75 0.34 0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.52 0.55 0.59 0.63 0.68 0.74 0.88
0.76 0.32 0.34 0.37 0.40 0.43 0.46 0.49 0.53 0.56 0.60 0.65 0.71 0.86
0.77 0.29 0.32 0.34 0.37 0.40 0.43 0.47 0.50 0.54 0.58 0.63 0.69 0.83
0.78 0.26 0.29 0.32 0.35 0.38 0.41 0.44 0.47 0.51 0.55 0.60 0.66 0.80
0.79 0.24 0.26 0.29 0.32 0.35 0.38 0.41 0.45 0.48 0.53 0.57 0.63 0.78
0.80 0.21 0.24 0.27 0.29 0.32 0.35 0.39 0.42 0.46 0.50 0.55 0.61 0.75
0.81 0.18 0.21 0.24 0.27 0.30 0.33 0.36 0.40 0.43 0.47 0.52 0.58 0.72
0.82 0.16 0.19 0.21 0.24 0.27 0.30 0.34 0.37 0.41 0.45 0.49 0.56 0.70
0.83 0.13 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28 0.31 0.34 0.38 0.42 0.47 0.53 0.67
0.84 0.11 0.13 0.16 0.19 0.22 0.25 0.28 0.32 0.35 0.40 0.44 0.50 0.65
0.85 0.08 0.11 0.14 0.16 0.19 0.22 0.26 0.29 0.33 0.37 0.42 0.48 0.62
0.86 0.05 0.08 0.11 0.14 0.17 0.20 0.23 0.26 0.30 0.34 0.39 0.45 0.59
0.87 0.03 0.05 0.08 0.11 0.14 0.17 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.42 0.57
0.88 0.00 0.03 0.06 0.08 0.11 0.14 0.18 0.21 0.25 0.29 0.34 0.40 0.54

Ví d :ụ
V i bài toán nh trên, t cos 1 = 0.75 và cos 2 = 0.95. Ta gióng theo hàng và theo c t s g p nhau φ φớ ư ừ ộ ẽ ặ
t i ô có giá tr k=0.55. T k = 0.55 ta tính toán t ng t s ra k t qu nh tính b ng công th c.ạ ị ừ ươ ự ẽ ế ả ư ằ ứ

Web



H ng d n cách ki m tra t bùướ ẫ ể ụ
T bùụ c s d ng ph bi n trong h th ng i n công nghi p. Trong đượ ử ụ ổ ế ệ ố đ ệ ệ
quá trình s d ng t , c n ki m tra, ánh giá ch t l ng c a tử ụ ụ ầ ể đ ấ ượ ủ ụ
Công vi c ánh giá này nh m m c ích lên k ho ch b o trì, thay th các t bù ã kém ch t l ng, ệ đ ằ ụ đ ế ạ ả ế ụ đ ấ ượ
không phát huy hi u quệ ả
Ki m tra t bù b ng ng h o i n dungể ụ ằ đồ ồ đ đệ
c tr ng c a t là i n dung, do v y ta có th dùng ng h o i n dung ki m tra xem t còn t tĐặ ư ủ ụ đệ ậ ể đồ ồ đ đệ để ể ụ ố
hay không, còn s d ng c hay c n ph i thay th . ây là cách o chính xác nh t. i u ki n ử ụ đượ ầ ả ế Đ đ ấ Đ ề ệ để
th c hi n phép o này là t ph i ang không t i, ã c x h t. Ta có th dùng ng h Fluke 179 ự ệ đ ụ ả đ ả đ đượ ả ế ể đồ ồ
ho c t ng ng o dung l ng t .ặ ươ đươ đểđ ượ ụ
Ki m tra t bù b ng ampe k mể ụ ằ ề
Chúng ta có th ki m tra t gián ti p b ng cách o dòng i n lúc t v n hành. ây là cách o gián ể ể ụ ế ằ đ đệ ụ ậ Đ đ
ti p khá chính xác và d th c hi n. i u ki n phép o có tin c y cao là o lúc i n áp trong ế ễ ự ệ Đề ệ để đ độ ậ đ đệ
ph m vi cho phép. T dòng i n v n hành, chúng ta so sánh v i dòng i n nh m c ánh giá ạ ừ đệ ậ ớ đệ đị ứ đểđ
ch t l ng t . Thông th ng, khi t s d ng lâu ngày, dòng i n này b gi m xu ng d n.ấ ượ ụ ườ ụ ử ụ đệ ị ả ố ầ

Web



T bù n n : ng d ng và tính toánụ ề ứ ụ
T bù n n là gì? ng d ng c th và cách tính toánụ ề Ứ ụ ụ ể
T bù n n là gì? là l ng t bù c óng th ng tr c trong h th ng i n. Dung l ng c a t bù ụ ề ượ ự đượ đ ườ ự ệ ố đệ ượ ủ ụ
n n th ng ph i m b o không gây ra hi n t ng bù d .ề ườ ả đả ả ệ ượ ư
C n phân bi t bù n n và bù riêng l : bù n n dùng cho 1 nhóm thi t b ho c c phân x ng, bù riêng ầ ệ ề ẻ ề ế ị ặ ả ưở
áp d ng cho 1 thi t b . Cách l p t và ho t ng c a bù n n và bù riêng khá gi ng nhauụ ế ị ắ đặ ạ độ ủ ề ố

Bù n n th ng c th c hi n qua MCCB ho c contactor. Có th s d ng thêm 1 relay dòng i n ề ườ đượ ự ệ ặ ể ử ụ đệ
ph c v cho bù n nụ ụ ề
Gi s r ng b n có 1 nhà máy có công su t nh là 160kW, h s công su t Cosphi tr c khi bù là ả ử ằ ạ ấ đỉ ệ ố ấ ướ
0.75, h s công su t b n mong mu n sau khi bù là 0.95. Nhà máy này làm vi c liên t c 24/24. Trongệ ố ấ ạ ố ệ ụ
quá trình ho t ng, kh o sát nh n th y nhà máy ch ho t ng t i các m c công su t 100kW, ạ độ ả ậ ấ ỉ ạ độ ạ ứ ấ
110kW, 120kW, 130kW, 140kW, 150kW và 160kW. Chúng ta s cùng xem xét và so sánh 2 ph ng ẽ ươ
án bù sau âyđ
Ph ng án 1 : Bù ng ng 5 c p x 20kvar ươ ứ độ ấ
Ho t ng c a b i u khi n lúc này nh b ng sauạ độ ủ ộ đề ể ư ả
Công su t (kW)ấ 100 110 120 130 140 150 160
Dung l ng c n bù (kVar)ượ ầ 55.0 60.5 66.0 71.5 77.0 82.5 88.0
Dung l ng bù (kVar)ượ 60.0 60.0 80.0 80.5 80.0 80.0 100.0
Sai s bù (kVar)ố 5.0 0.5 14.0 9.5 3.0 -2.5 12.0
Ph ng án 2 : Bù n n 1 c p 50kvar + ng ng 4 c p x 10kvar ươ ề ấ ứ độ ấ
Ho t ng c a b i u khi n lúc này nh b ng sauạ độ ủ ộ đề ể ư ả
Công su t (kW)ấ 100 110 120 130 140 150 160
Dung l ng c n bù (kVar)ượ ầ 55.0 60.5 66.0 71.5 77.0 82.5 88.0
Dung l ng bù (kVar)ượ 60.0 60.0 70.0 70.5 80.0 80.0 90.0
Sai s bù (kVar)ố 5.0 0.5 14.0 4.0 3.0 -2.5 2.0
Nh n xétậ : tr ng h p có s d ng t bù n n thì l ng bù áp ng chính xác h n.ườ ợ ử ụ ụ ề ượ đ ứ ơ
Tuy nhiên, n u chúng ta ti n hành t bù n n không phù h p d d n n h h ng thi t b trong th i ế ế ụ ề ợ ễ ẫ đế ư ỏ ế ị ờ
gian không t i vì t bù n n s gây hi n t ng quá i n áp. M t gi i pháp h u hi u phòng tr ng ả ụ ề ẽ ệ ượ đệ ộ ả ữ ệ để ườ
h p này là t bù n n c óng cùng v i công t c m ngu n c a 1 h th ng máy móc.ợ ụ ề đượ đ ớ ắ ở ồ ủ ệ ố
Tính toán t bù n n ụ ề
Trong quá trình thi t k , k s thi t k s d a vào h s ng th i, công su t t, h s công su t ế ế ỹ ư ế ế ẽ ự ệ ố đồ ờ ấ đặ ệ ố ấ
trung bình tính toán t bù n nđể ụ ề
Chúng ta c ng có th tính toán t bù n n d a vào công su t c a máy bi n ápũ ể ụ ề ự ấ ủ ế
Tr ng h p h th ng ang ho t ng mà c n o c, tính toán l ng bù n n thì ta c n theo dõi ph ườ ợ ệ ố đ ạ độ ầ đ đạ ượ ề ầ ụ
t i và ghi nh n công su t, cos phi t i nhi u th i i m và tính toán nh bình th ngả ậ ấ ạ ề ờ để ư ườ

Web



Tính toán t bù tr m bi n áp không t iụ ạ ế ả
Khi i n l c o m i n n ng phía trung th , chúng ta ph i g n t bù đệ ự đ đế đệ ă ế ả ắ ụ
n n cho tr m bi n áp khi không t iề ạ ế ả
Hôm nay có m t ng i b n g i i n h i th m r ng có m t khách hàng có tr m bi n áp 2000KVA, i nộ ườ ạ ọ đệ ỏ ă ằ ộ ạ ế đệ
l c t thi t b o m phía trung áp nên n u không bù n n thì s b ph t cos phi lúc không t i. Ng iự đặ ế ị đ đế ế ề ẽ ị ạ ả ườ
b n này có b ng tra nh ng không ng i máy vi tính ngay c nên nh mình tra giúp. Còn mình thì l iạ ả ư ồ đượ ờ ạ
tìm không ra cái b ng ó. Nh n th y v n này c ng khá quan tr ng và quan tr ng h n là c ả đ ậ ấ ấ đề ũ ọ ọ ơ đượ
ng i b n ng viên nên quy t nh vi t thành bài cho anh em trong ngành n u c n n thì có cái màườ ạ độ ế đị ế ế ầ đế
tra
T i sao l i c n bù n n cho tr m bi n áp không t iạ ạ ầ ề ạ ế ả
Chúng ta u bi t là n u cos phi d i 0.85 thì i n l c s ph t. Nh ng có tr ng h p cos phía h ápđề ế ế ướ đệ ự ẽ ạ ư ườ ợ ạ
luôn >0.85 nh ng cu i tháng ôi lúc v n nh n c hóa n i n n ng ph n kháng. T i sao th nh ? ư ố đ ẫ ậ đượ đơ đệ ă ả ạ ế ỉ
T i vì i n l c g n công t o m phía trung th . Th nên lúc không t i ho c t i nh <4% t i nh ạ đệ ự ắ ơ đ đế ế ế ả ặ ả ỏ ả đị
m c thì các ứ b i u khi n t bùộ đề ể ụ s không ho t ng. ( i v i ẽ ạ độ Đố ớ Mikro PFRLCD là 3%)
Chúng ta u bi t khi máy bi n áp ho t ng non t i thì cos phi r t th p ( c bi t lúc không t i). Ví dđề ế ế ạ độ ả ấ ấ đặ ệ ả ụ
máy bi n áp 2000KVA nói trên c a THIBIDI thì t n hao không t i nh sau :ế ủ ổ ả ư
Po = 1500W
Qo = 40,000Var.
V i s li u trên, ta d dàng tính toán c Cos phi = 0.037. V i m c Cos nh v y thì ta có h s ớ ố ệ ễ đượ ớ ứ ư ậ ệ ố
ph t là 44.07%.ạ
Nh v y tr m nào có th i gian non t i càng nhi u thì kh n ng b ph t càng cao.ư ậ ạ ờ ả ề ả ă ị ạ
Công th c tính toán t bù n n cho tr m bi n áp không t iứ ụ ề ạ ế ả
Chúng ta có công th c tính t n hao không t i c a máy bi n áp: Qo = Io% x Sứ ổ ả ủ ế
V i Io% là dòng i n không t i % c cho b i nhà s n xu t. Mình xem g n h t máy bi n áp ớ đệ ả đượ ở ả ấ ầ ế ế
THIBIDI thì th y Io% th ng b ng 2. Vi c ti p theo là ta ch c n ng m b m máy là xong h tấ ườ ằ ệ ế ỉ ầ ồ ấ ế
B ng tra t bù n n cho tr m bi n áp không t iả ụ ề ạ ế ả

ti n cho các b n, mình b m s n các tr m thông d ng, các b n tra luôn cho kh e nhé.Để ệ ạ ấ ẵ ạ ụ ạ ỏ S d ng s ử ụ ố
li u máy bi n áp THIBIDI tính toánệ ế để

Dung l ng MBAượ
(KVAR)
Po(W) Io(%) Pk(W) Uk(%)
T 400Vụ
(Kvar)
T 440Vụ
(Kvar)
50 250 2 750 4.4 1.00 1.21
75 350 2 1750 4.4 1.50 1.82
100 205 2 1258 6 2.00 2.42
160 280 2 1940 6 3.20 3.87
180 315 2 2185 6 3.60 4.36
250 340 2 2600 6 5.00 6.05
320 390 2 3330 6 6.40 7.74
400 433 2 3818 6 8.00 9.68
500 580 2 4810 6 10.00 12.10
560 580 2 4810 6 11.20 13.55
630 787 2 5570 6 12.60 15.25
750 855 2 6725 6 15.00 18.15
800 880 2 6920 6 16.00 19.36
1000 980 2 8550 6 20.00 24.20
1250 2020 2 10690 6 25.00 30.25
1500 1305 2 13680 6 30.00 36.30
2000 1500 2 17100 6 40.00 48.40