Công suất phản kháng là gì?
Trong điện lưới tồn tại 2 loại công suất phản kháng khác nhau. Chi tiết như sau:
Công suất hiệu dụng P
Là công suất thực tế sử dụng trong các phụ tải. P = S * Cosφ.
Công suất phản kháng Q
Là công suất phản kháng không hữu ích, phát sinh do tính từ của các phụ tải như động cơ điện, máy biến áp, bộ biến đổi điện áp… Q = S * Sinφ.
Công thức tính công suất phản kháng
Q = U . I .sinφ
Trong đó:
Q: Công suất phản kháng (Var)
U: Điện áp (V)
I: Dòng điện (A)
φ: Góc lệch pha giữa hiệu điện thế U(t) và dòng điện I(t)
Hệ số công suất phản kháng (Cosφ) được tính như thế nào?
- φ=arctg P/Q
- P: Công suất hữu dụng
- Q: Công suất phản kháng
Tại sao phải bù công suất phản kháng?
Thực tế, công suất phản kháng Q không tạo ra công việc hữu ích nhưng lại có những tác động không tốt về mặt kinh tế và kỹ thuật như sụt áp, tiêu hao năng lượng và tăng chi phí tiền điện.
Về mặt kỹ thuật, công suất phản kháng gây ra sụt áp trên đường dây và gây tổn thất công suất trên hệ thống truyền tải.
Vì vậy, cần áp dụng biện pháp bù công suất phản kháng Q để giảm tác động của nó, tức là tăng hệ số cosφ. Theo quy định của Tập đoàn Điện lực Việt Nam, hệ số công suất cosφ phải từ 0,90 trở lên.
Quy định này nhằm giảm thiểu tổn thất công suất trên các thành phần của hệ thống cung cấp điện (bao gồm máy biến áp và đường dây), giảm thiểu mất điện áp trên đường truyền tải, và đồng thời tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.
Lợi ích của việc tăng hệ số công suất phản kháng cosφ:
Giảm thiểu mất công suất trên các thành phần của hệ thống cung cấp điện (bao gồm máy biến áp, đường dây …).
Giảm mất điện áp trên đường truyền tải.
Nâng cao khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp.
Do đó, cần thực hiện biện pháp bù công suất phản kháng Q để giới hạn tác động của nó. Tức là tăng hệ số công suất phản kháng cosφ.
Công thức tính công suất phản kháng cần bù
Để tính công suất phản kháng cần bù và lựa chọn tụ bù cho một tải cụ thể, cần xác định công suất (P) và hệ số công suất (Cosφ) của tải đó. Giả sử công suất của tải là P, hệ số công suất của tải là Cosφ1 → tgφ1 (trước khi bù), và hệ số công suất sau khi bù là Cosφ2 → tgφ2.
Công thức tính công suất phản kháng cần bù Qb là:
Qb = P*(tgφ1 – tgφ2)
Trong đó:
- Qb: Công suất phản kháng cần bù (Var)
- P : Công suất thực
- tgφ1: Hệ số công suất tải trước khi bù
- tgφ2: Hệ số công suất tải sau khi bù
Việc tăng hệ số công suất cosφ giúp giảm công suất tối thiểu trên các thành phần của hệ thống cung cấp điện và giảm tổn thất điện áp trên đường truyền, đồng thời tăng khả năng truyền tải điện qua đường dây và máy biến áp.
Các biện pháp nâng cao hệ số công suất phản kháng
Có hai phương pháp để tăng công suất phản kháng: phương pháp tăng tự nhiên hệ số cosφ và phương pháp tăng nhân tạo hệ số cosφ.
Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên
Nâng cao tự nhiên hệ số cosφ đòi hỏi các biện pháp để giảm lượng công suất phản kháng mà các hộ tiêu thụ điện cần từ nguồn cung cấp.
Tối ưu hóa quy trình công nghệ và cải tiến để các thiết bị điện hoạt động ở chế độ tối ưu.
Thay thế các động cơ không tải bằng những động cơ có công suất nhỏ hơn.
Giới hạn hoạt động không tải của các động cơ.
Ở những trường hợp phù hợp, sử dụng động cơ đồng bộ thay vì động cơ không đồng bộ.
Thay thế các máy biến áp không tải bằng máy biến áp có dung lượng nhỏ hơn.
Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo
Phương pháp nhân tạo thực hiện bằng cách lắp đặt các thiết bị bù công suất phản kháng tại các hộ tiêu thụ điện. Các thiết bị bù công suất phản kháng bao gồm:
Máy bù công suất đồng bộ: Máy bù đồng bộ là một loại động cơ điện đồng bộ được điều chỉnh để bù hệ số công suất (cos φ) và điều chỉnh điện áp mạng. Máy bù đồng bộ có thể hoạt động để cung cấp hoặc tiêu thụ công suất phản kháng của lưới điện. Điểm nổi bật của thiết bị là có khả năng sản xuất công suất phản kháng mà còn có khả năng tiêu thụ công suất phản kháng của lưới điện. Bên cạnh đó sản phẩm còn có nhược điểm thiết kế quay nên việc lắp ráp, bảo dưỡng và vận hành phức tạp. Thêm vào đó, máy bù đồng bộ thường được sử dụng để bù tập trung cho các tải có dung lượng lớn.
Bù bằng tụ: Là phương pháp làm cho dòng điện sớm hơn so với điện áp, từ đó tạo ra công suất phản kháng đáp ứng cho lưới điện. Ưu điểm của cách làm này là có thể sử dụng cho công suất nhỏ, không có phần quay nên bảo dưỡng và vận hành dễ dàng. Có thể điều chỉnh dung lượng bộ tụ bù theo tải điện. Giá thành thấp hơn so với máy bù đồng bộ.
Trên đây là toàn bộ thông tin chi tiết về công suất phản kháng là gì và công thức tính. Tuấn Hưng Phát muốn mọi người hiểu rõ vấn đề nhằm nâng cao khả năng vận dụng các thiết bị điện tốt nhất. Cùng theo dõi Tuấn Hưng Phát để tìm kiếm nhiều thông tin bổ ích hơn nữa nhé.
