Chia sẻ từ A – Z về công suất phản kháng Q

Công suất phản kháng là một phần không thể thiếu trong bất kỳ máy móc nào, nhất là những phụ tải có tính cảm như động cơ không đồng bộ hay máy biến áp. Nó giúp các tải này có thể hoạt động hiệu quả suốt quá trình làm việc. Vậy khái niệm công suất phản kháng là gì? Công suất phản kháng có tác dụng gì? Hay cách tính công suất phản kháng như thế nào? Hãy cùng với chúng tôi đi tìm câu trả lời cho những thắc mắc của bạn ngay sau đây nhé.

Thế nào là công suất phản kháng?

• Công suất phản kháng hay còn được gọi là công suất vô công là một phần công suất được tạo ra từ bởi từ trường trong tuabin máy phát điện, đóng vai trò rất quan trọng với các tải cảm.
• Công suất phản kháng góp phần quan trọng tạo nên từ trường trong quá trình khởi động. Nếu như không có nó đồng nghĩa với việc loại phụ tải này không thể khởi động được.
• Công suất phản kháng tiếng anh là gì? Reactive Power là tên tiếng anh của công suất vô công. Ký hiệu công suất phản kháng hay vô công là Q.
• Công thức tính công suất phản kháng Q: Q = U.I.sinφ

Trong đó:

Q : công suất phản kháng (var)

U: là điện áp (V)

I: là cường độ dòng điện (A)

φ : pha lệch giữa U và I

– Đơn vị của công suất phản kháng là VAR, viết tắt của Volt-Ampere-Reactive, 1 kvar = 1000 var.

Công suất phản kháng sinh ra từ đâu?

Máy phát điện

Máy phát điện đồng bộ có thể tạo ra hoặc hấp thụ công suất phản kháng tùy thuộc vào dòng kích vào cuộn dây của nó. Nó sẽ tạo ra công suất phản kháng khi bị kích quá mức và hấp thụ công suất phản kháng khi dòng kích giảm quá mức. Sử dụng phổ biến nhất là nguồn công suất phản kháng để điều khiển điện áp.

Tụ điện và lò phản ứng

• Các thiết bị điện dung và điện cảm ứng được dùng trong các kỹ thuật bù dòng nhằm kiểm soát công suất phản kháng, điều chỉnh điện áp và sự ổn định của hệ thống.
• Một bộ bù điện dung tạo ra công suất phản kháng, một bộ bù điện cảm sẽ hấp thụ công suất phản kháng.
• Việc bù tụ điện thường áp dụng cho các đường truyền để tạo ra công suất phản kháng khi cần thiết.

Đường truyền và cáp ngầm

Cả đường truyền và cáp ngầm đều hấp thụ và tạo ra công suất phản kháng. Đường truyền tải nặng sẽ tiêu thụ công suất phản kháng, làm giảm điện áp của đường dây. Đường truyền tải nhẹ sẽ tạo ra công suất phản kháng, làm tăng điện áp của đường dây.

Bộ chuyển đổi trạng thái rắn

Những bộ chuyển đổi này khi chúng hoạt động luôn tiêu thụ công suất phản kháng. Chính vì vậy mà chúng sử dụng các thiết bị bù phản kháng để kiểm soát và yêu cầu công suất của các bộ chuyển đổi.

Máy biến áp

Để có thể tạo ra từ trường máy biến áp cần có công suất phản kháng nên nó hấp thụ công suất phản kháng. Mức tiêu thụ công suất phản kháng của máy biến áp phụ thuộc vào máy biến áp và dòng tải.

Phụ thuộc phụ tải

Một số tải tiêu thụ năng lượng phản kháng có ảnh hưởng đến điện áp hoặc ổn định của hệ thống như: động cơ cảm ứng, máy phát điện cảm ứng, lò hồ quang, chiếu sáng phóng điện…

Ý nghĩa của công suất phản kháng

Công suất vô công đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống điện, thực hiện các chức năng khác nhau như: đáp ứng yêu cầu công suất vô công, cải thiện cấu hình điện áp, giảm tổn thất mạng, cung cấp đủ công suất phản kháng để đảm bảo an ninh hệ thống trong trường hợp khẩn cấp…

Điều khiển điện áp bằng công suất vô công:

• Hầu hết các thiết bị điện đều được thiết kế để có thể hoạt động ổn định trong giới hạn quy định của điện áp định mức là 6% tại các tải tiêu dùng. Biển thể điện áp gây ra chủ yếu do sự thay đổi phụ tải trên nguồn hệ thống điện.
• Nếu tải trên nguồn hệ thống điện tăng kéo theo sụt áp trong các thành phần của hệ thống điện sẽ tăng, điện áp tại các thiết bị tải của người dùng sẽ giảm và ngược lại.
• Những thay đổi điện áp trên hệ thống cung cấp là điều không mong muốn bởi nó sẽ làm giảm hiệu suất thực tế của các thiết bị phụ tải. Do đó một hệ thống điện phải được thiết kế để có thể duy trì các biến đổi điện áp đó bằng cách cung cấp các thiết bị điều khiển điện áp ở nơi thích hợp.

Cách bù công suất phản kháng trong hệ thống điện

Công suất vô công mặc dù chiếm tỉ trọng rất nhỏ trong tổng nhu cầu nhưng lại rất cần thiết. Các nhà máy phát điện chủ yếu truyền công suất hữu dụng nên cần phải bù công suất vô công vào đường dây trước khi cấp đến nơi tiêu thụ.

• Xuyên suốt quá trình truyền tải điện năng bên phía sở điện lực đều bố trí các tụ bù hay máy bù đồng bộ ngay các nút, mạng theo đúng quy định để đảm bảo chất lượng truyền tải, tránh hao phí điện năng. 
• Bạn sẽ thấy các trạm tủ tụ bù công suất phản kháng được đặt ngay dưới chân các trạm biến áp phân phối với mục đích đáp ứng nhu cầu sử dụng cho các phụ tải phía sau tiêu thụ.

• Tuy nhiên việc bù như thế nào, công suất bao nhiêu lại là bài toán khó bởi: mức độ phát triển phụ tải tăng theo từng ngày nên rất khó kiểm soát, cơ sở hạ tầng ngành điện không đáp ứng được nhu cầu lượng điện hài hòa cho toàn khu vực bởi có những nơi dùng ít như khu dân cư, có nơi dùng nhiều như khu công nghiệp…
• Sở điện lực sẽ căn cứ vào công tơ điện hàng tháng để biết được phần trăm lượng điện tiêu thụ thực và lượng điện năng phản kháng được quy ra hệ số công suất cosφ. Hệ số này được tính theo chu kỳ ghi chỉ số công tơ như chu kỳ tính tiền điện. Nếu cosφ < 0,85 thì người tiêu thụ điện sẽ phải mua công suất phản kháng.

Vậy tiền công suất phản kháng là gì? Tiền mua công suất phản kháng chính là số tiền mà bên tiêu thụ điện phải trả cho bên cung cấp điện để bù đắp các khoản phí phát sinh do bên tiêu thị sử dụng quá lượng công suất phản kháng quy định. Bạn có thể tham khảo thông tư 15 mua bán công suất phản kháng của Bộ Công Thương có hiệu lực từ ngày 10/12/2014 để có thể hiểu chi tiết hơn.

Phương pháp bù công suất phản kháng

Phương pháp nâng cao hệ số cosφ tự nhiên

• Hiểu một cách đơn giản tức phương pháp nâng cao hệ số cosφ là dùng các biện pháp để hộ tiêu thụ điện giảm được lượng công suất vô công cần có ở nguồn cung cấp. Bên cạnh đó cần thay đổi cũng như cải tiến quá trình công nghệ để các thiết bị điện làm việc ở mức hợp lý, thay thế động cơ làm việc non tải sang động cơ có công suất nhỏ.
• Ngoài ra người dùng cũng nên hạn chế những động cơ chạy không tải. Nếu công nghệ sử dụng cho phép có thể dùng động cơ đồng bộ thay cho động cơ không đồng bộ, thay biến áp làm việc non tải sang biến áp có dung lượng nhỏ.

Phương pháp nâng cao hệ số cosφ nhân tạo

Phương pháp này được thực hiện bằng cách đặt các thiết bị bù công suất vô công ở hộ tiêu thụ điện, cụ thể như:

• Máy bù đồng bộ

– Ưu điểm: vừa có khả năng sản xuất ra công suất vô công vừa có những khả năng tiêu thụ với công suất vô công của mạng điện.

– Nhược điểm: máy có thêm phần quay nên khó lắp ráp, vận hành cũng như bảo dưỡng. Hơn thế nữa máy bù đồng bộ thường được dùng ở những khu bù tập trung với dung lượng lớn.

• Tụ bù

Có 2 phương pháp bù công suất vô công bằng tụ bù là:

• Bù tĩnh hay bù nền: bố trí bù gồm một hoặc nhiều tụ bù tạo nên lượng bù không đổi. Ưu điểm của nó là đơn giản và giá thành không cao. Nhược điểm là khi tải dao động có thể dẫn tới việc bù thừa. Do đó phương pháp này thường dùng với những tải ít thay đổi.
• Bù động: sử dụng bộ tụ bù tự động, có khả năng thay đổi dung lượng tụ bù đảm bảo hệ số công suất mong muốn mà không gây ra hiện tượng bù thừa. Tuy nhiên nó lại có chi phí lớn hơn bù tĩnh nên thường được dùng tại các vị trí mà công suất tác dụng và công suất phản kháng thay đổi ở trong phạm vi rộng.

Ý nghĩa của việc bù công suất phản kháng

Đáp ứng nhu cầu năng lượng phản kháng:

• Một số tải như máy biến áp hay bộ chuyển đội HVDC cần công suất vô công để có thể hoạt động đúng. Khi tải có nhu cầu công suất vô công lớn thì sự sụt giảm điện áp sẽ diễn ra.
• Khi điện áp giảm, nguồn cung cấp xả dòng nhiều hơn để có thể duy trì nguồn điện khiến các đường dây tiêu thụ nhiều công suất vô công hơn, điện áp sẽ giảm hơn nữa. Nếu điện áp giảm quá mức sẽ gây ra sự cố sập điện áp.
• Để khắc phục tình trạng này thì các nguồn công suất phản kháng như tụ điện nối tiếp sẽ được kết nối với các tải.

Giảm sự cố mất điện

Công suất phản kháng không đủ trong hệ thống điện chính là nguyên nhân gây mất điện trên toàn thế giới chính vì vậy mà cần phải bù công suất phản kháng.

Tạo ra từ thông bằng công suất vô công

•  Tải trọng cảm ứng lớn như động cơ, máy biến áp… đòi hỏi công suất vô công lớn để có thể tạo ra từ trường.
• Trong mọi máy điện, một phần công suất phản kháng được tiêu thụ để tạo và duy trì từ thông nhưng hậu quả là giảm hệ số công suất. Để có thể đạt hệ số công suất cao các tụ điện thường được kết nối trên thiết bị này.

Công suất phản kháng đóng vai trò quan trọng trong hệ thống lưới điện. Nắm bắt được những thông tin liên quan đến loại công suất này giúp bạn sử dụng điện hiệu quả hơn. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào liên quan đến công suất phản kháng hãy comment bên dưới để chúng tôi giải đáp giúp bạn nhé.