Làm thế nào để tụ điện làm mát không khí cải thiện mức độ hoạt động của hệ thống điện thông qua bù năng lượng phản ứng?

​
Cơ chế hoạt động của tải trọng cảm ứng trong hệ thống điện là tương đối đặc biệt. Khi dòng điện đi qua các thiết bị quy nạp như động cơ và máy biến áp, sẽ có sự khác biệt pha giữa dòng điện và điện áp, dẫn đến một phần năng lượng điện được chuyển đổi liên tục giữa điện trường và từ trường, nhưng nó không thể thực sự được chuyển đổi thành công việc hữu ích. Phần này của năng lượng điện là năng lượng phản ứng. Mặc dù công suất phản ứng không trực tiếp hoạt động, nhưng không thể thiếu để duy trì hoạt động bình thường của tải cảm ứng. Tuy nhiên, sự hiện diện của một lượng lớn công suất phản ứng sẽ làm tăng dòng điện và tạo ra nhiều tổn thất hơn trên điện trở. Đồng thời, nó cũng sẽ làm cho điện áp dòng giảm tăng lên, làm cho điện áp của người dùng cuối thấp, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng năng lượng và hiệu quả vận hành hệ thống. ​
Tụ điện làm mát không khí được sử dụng để bù năng lượng phản ứng trong hệ thống điện và có nguyên tắc làm việc khoa học. Tụ điện về cơ bản là một thành phần lưu trữ sạc. Trong mạch AC, nó có thể lưu trữ năng lượng điện khi điện áp tăng và giải phóng năng lượng điện khi điện áp giảm. Đặc tính này cho phép nó tạo ra sức mạnh phản ứng điện dung của tự nhiên đối diện với công suất phản ứng được tiêu thụ bởi tải trọng cảm ứng. Sau khi tụ điện làm mát không khí được kết nối với hệ thống điện, công suất phản ứng điện dung mà nó tạo ra và công suất phản ứng cảm ứng được tiêu thụ bởi tải trọng cảm ứng bù lẫn nhau, do đó làm giảm toàn bộ công suất phản ứng được truyền trong hệ thống. Điều này giống như làm giảm một số phương tiện "không hiệu quả" trên một con đường đông đúc, làm cho con đường mượt mà hơn và hoạt động của hệ thống điện hiệu quả hơn. ​
Từ quá trình cụ thể, sau khi tụ điện làm mát không khí được kết nối với hệ thống điện, trước tiên nó có tác động đáng kể đến hệ số công suất. Yếu tố công suất phản ánh mức độ sử dụng hiệu quả của năng lượng điện. Sự hiện diện của tải trọng cảm ứng làm giảm hệ số công suất và công suất phản ứng điện dung được tiêm bởi tụ điện làm mát không khí có thể điều chỉnh mối quan hệ pha giữa dòng điện và điện áp, làm cho chúng càng gần với cùng pha càng tốt, do đó cải thiện hệ số công suất. Khi hệ số công suất được cải thiện, giá trị hiệu quả của dòng điện trong hệ thống điện sẽ giảm theo. Bởi vì theo nguyên tắc mạch, khi truyền cùng một công suất hoạt động, dòng điện tỷ lệ nghịch với hệ số công suất. Sau khi dòng điện giảm, mất điện trong dòng cũng giảm. Điều này là do tổn thất dòng tỷ lệ thuận với bình phương của dòng điện. Việc giảm dòng điện có thể làm giảm đáng kể sự mất nhiệt trên điện trở dòng và giảm chất thải năng lượng trong quá trình truyền năng lượng.

Các tụ điện làm mát bằng không khí cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc cải thiện chất lượng điện áp. Giảm điện áp đường dây có liên quan chặt chẽ với kích thước hiện tại. Khi dòng điện giảm do bù công suất phản ứng, giảm điện áp đường dây cũng sẽ giảm. Điều này làm cho điện áp của mỗi nút trong hệ thống điện ổn định hơn, đặc biệt là ở khu vực đầu cuối cách xa nguồn điện, vấn đề về điện áp thấp có thể được giảm bớt hiệu quả. Điện áp ổn định không chỉ có lợi cho hoạt động bình thường của các loại thiết bị điện khác nhau và kéo dài tuổi thọ của thiết bị, mà còn đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của toàn bộ hệ thống điện và giảm nguy cơ thất bại do dao động điện áp. ​
Trong các hệ thống điện thực tế, các tụ điện làm mát không khí được sử dụng theo nhiều cách khác nhau. Các nhóm tụ điện làm mát không khí có dung lượng lớn có thể được lắp đặt tập trung trong các trạm biến áp và bù tập trung có thể được thực hiện theo nhu cầu công suất phản ứng tổng thể của hệ thống. Phương pháp này có thể kiểm soát macro sức mạnh phản ứng của toàn bộ lưới điện khu vực và cải thiện hệ số công suất và mức điện áp của lưới điện khu vực. Các tụ điện nhỏ làm mát bằng không khí cũng có thể được lắp đặt ở phía điện áp thấp của máy biến áp phân phối để bù tại chỗ cho các đặc tính tải của một khu vực cụ thể. Điều này có thể đáp ứng chính xác hơn nhu cầu năng lượng phản ứng của tải trọng cục bộ, giảm khả năng truyền phản ứng của các đường dây điện áp thấp và giảm tổn thất đường dây. Ngoài ra, trên các đường truyền tải điện áp cao, các tụ điện làm mát bằng không khí được sử dụng để bù cho phản ứng cảm ứng của đường dây, cải thiện khả năng truyền của đường dây và tăng khoảng cách và công suất truyền điện. ​
Mặc dù các tụ điện làm mát không khí hoạt động tốt trong việc bù năng lượng phản ứng trong các hệ thống điện, nhưng chúng cũng phải đối mặt với một số thách thức. Các điều kiện hoạt động của hệ thống điện rất phức tạp và có thể thay đổi, và nhu cầu năng lượng phản ứng của tải có thể thay đổi bất cứ lúc nào, điều này đòi hỏi các tụ điện làm mát không khí để đáp ứng nhanh chóng và điều chỉnh linh hoạt. Nếu khoản bồi thường không kịp thời hoặc số tiền bồi thường không chính xác, thì không chỉ hiệu ứng bù công suất phản ứng dự kiến sẽ không đạt được, mà các vấn đề mới như dao động điện áp hệ thống và cộng hưởng cũng có thể được gây ra. Đồng thời, các tụ điện làm mát không khí sẽ bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như nhiệt độ cao, độ ẩm và bụi trong quá trình vận hành lâu dài. Những yếu tố này có thể khiến hiệu suất của tụ điện bị suy giảm hoặc thậm chí thất bại, ảnh hưởng đến độ tin cậy và sự ổn định của bù công suất phản ứng của nó. ​
Để đóng vai trò tốt hơn của các tụ điện làm mát không khí trong bù năng lượng phản ứng trong các hệ thống điện, các công nghệ liên quan cũng không ngừng phát triển và đổi mới. Một mặt, các chiến lược điều khiển tiên tiến hơn được phát triển và công nghệ điều khiển thông minh được sử dụng để theo dõi công suất phản ứng và thay đổi điện áp của hệ thống trong thời gian thực, kiểm soát chính xác đầu vào và loại bỏ các tụ điện làm mát không khí, nhận ra bù công suất phản ứng động và cải thiện tính thời gian và độ chính xác của bù. Mặt khác, quy trình sản xuất và vật liệu của các tụ điện làm mát không khí nên được cải thiện để tăng cường khả năng chống lại sự can thiệp của môi trường và cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị. Ngoài ra, ứng dụng phối hợp với các thiết bị bù phản ứng khác, chẳng hạn như máy phát điện phản ứng tĩnh, cần được khám phá để chơi đầy đủ cho các lợi thế của các thiết bị khác nhau và xây dựng hệ thống bù phản ứng hoàn chỉnh hơn.