Hoá đơn điện có một dòng phạt vì hệ số công suất thấp, và giải pháp thường được đề xuất là lắp tủ tụ bù. Đúng, nhưng lắp sai vị trí hoặc sai dung lượng có thể tạo ra vấn đề mới lớn hơn khoản phạt.
Vì sao bị phạt
Động cơ và máy biến áp cần dòng từ hoá để tạo từ trường. Dòng này không sinh công hữu ích nhưng vẫn chạy trên đường dây, chiếm dung lượng máy biến áp và gây tổn thất. Hệ số công suất thấp nghĩa là tỉ lệ phần không hữu ích đó lớn, và ngành điện tính thêm tiền cho phần đó.
Ngoài khoản phạt, hệ số công suất thấp còn làm sụt áp lớn hơn và hạn chế khả năng mở rộng tải trên cùng máy biến áp.
Tính dung lượng tụ
Cần ba dữ kiện: công suất tác dụng trung bình, hệ số công suất hiện tại, và hệ số công suất mục tiêu. Dung lượng tụ cần lắp tính từ chênh lệch giữa thành phần phản kháng ở trạng thái hiện tại và ở trạng thái mục tiêu.
Lấy số liệu từ hoá đơn điện của vài tháng, không lấy từ tổng công suất lắp đặt — tải thực tế luôn thấp hơn công suất lắp đặt đáng kể.
Đặt mục tiêu vừa đủ vượt ngưỡng bị phạt. Bù quá tay dẫn tới bù dư, cũng bị tính phí và còn làm điện áp tăng.
Bù ở đâu
| Kiểu bù | Ưu | Nhược |
|---|---|---|
| Tập trung tại tủ tổng | Rẻ, dễ quản lý, có bộ điều khiển tự động | Không giảm dòng trên các tuyến nhánh |
| Theo nhóm tại tủ phân phối | Giảm dòng trên tuyến chính tới nhóm đó | Chi phí cao hơn |
| Tại từng tải | Giảm dòng trên toàn bộ tuyến | Đắt nhất, khó quản lý số lượng lớn |
Với phần lớn nhà máy, bù tập trung có bộ điều khiển đóng cắt theo cấp là phương án cân bằng nhất. Bù tại tải chỉ đáng với động cơ lớn chạy liên tục.
Cộng hưởng: rủi ro khi có nhiều biến tần
Biến tần và các tải điện tử khác sinh ra sóng hài. Tụ bù kết hợp với điện cảm của lưới tạo thành một mạch có tần số cộng hưởng riêng. Nếu tần số đó trùng với một sóng hài đang có mặt, dòng hài được khuếch đại mạnh.
Hậu quả: tụ nóng bất thường và hỏng sớm, aptomat của tủ tụ nhảy không rõ lý do, thiết bị điện tử khác trong xưởng bị lỗi.
Giải pháp là dùng tụ bù có cuộn kháng mắc nối tiếp, làm dịch tần số cộng hưởng xuống dưới các sóng hài chính. Với nhà máy có tỉ lệ tải biến tần đáng kể, đây gần như là yêu cầu bắt buộc chứ không phải tuỳ chọn.
Vận hành
- Kiểm nhiệt độ tủ tụ định kỳ bằng ảnh nhiệt; tụ nóng là dấu hiệu sớm.
- Tụ có tuổi thọ; dung lượng giảm dần theo thời gian nên hệ số công suất tụt lại mà không ai đổi gì.
- Đo lại hệ số công suất sau khi lắp, ở chế độ sản xuất thật, và đối chiếu với hoá đơn tháng kế tiếp.
Câu hỏi thường gặp
Lấy số liệu ở đâu để tính dung lượng tụ bù?
Từ hoá đơn điện của vài tháng gần nhất, vì nó phản ánh tải thực tế. Không lấy từ tổng công suất lắp đặt của các thiết bị, vì tải vận hành thực tế luôn thấp hơn đáng kể và tính theo đó sẽ dẫn tới bù dư. Bù quá tay cũng bị tính phí và còn làm điện áp lưới tăng lên.
Nhà máy có nhiều biến tần thì lắp tụ bù thế nào?
Phải dùng tụ bù có cuộn kháng mắc nối tiếp. Biến tần sinh sóng hài, và tụ bù thuần tuý kết hợp với điện cảm lưới tạo thành mạch cộng hưởng có thể khuếch đại dòng hài rất mạnh. Hậu quả là tụ nóng và hỏng sớm, aptomat tủ tụ nhảy không rõ lý do, và thiết bị điện tử khác bị lỗi.
Vì sao hệ số công suất tụt lại sau vài năm dù không đổi gì?
Vì tụ có tuổi thọ và dung lượng giảm dần theo thời gian, nhất là khi làm việc ở nhiệt độ cao hoặc trong môi trường có sóng hài. Không ai để ý vì không có sự cố nào xảy ra, chỉ có hoá đơn nhích lên. Kiểm nhiệt độ tủ tụ bằng ảnh nhiệt định kỳ và đo lại hệ số công suất hằng năm là cách phát hiện sớm.
