Tủ điện hạ thế là một trong những hạng mục quan trọng của hệ thống điện tại nhà máy, tòa nhà, khu công nghiệp và nhiều công trình dân dụng. Tùy theo chức năng, tủ có thể đảm nhiệm nhiệm vụ phân phối nguồn, chuyển nguồn, điều khiển động cơ, bù công suất phản kháng hoặc tự động hóa thiết bị. Vì vậy, hiểu rõ từng loại tủ điện hạ thế sẽ giúp chủ đầu tư và nhà thầu lựa chọn đúng giải pháp, nâng cao độ an toàn và tối ưu quá trình vận hành. Cùng HT Nextech tìm hiểu các loại tủ điện hạ thế phổ biến và đặc điểm của từng loại trong bài viết dưới đây.
Tủ điện hạ thế là gì?
Tủ điện hạ thế là hệ thống tủ điện làm việc ở cấp điện áp thấp, được sử dụng để phân phối, đóng cắt, bảo vệ hoặc điều khiển các phụ tải điện trong công trình. Trong hệ thống điện thông thường, tủ hạ thế thường được bố trí sau máy biến áp và trước các thiết bị tiêu thụ điện.
Tại Việt Nam, hệ thống điện hạ thế trong nhiều công trình sử dụng nguồn 3 pha 380 V hoặc 1 pha 220 V, tần số 50 Hz. Tùy chức năng, tủ có thể được trang bị ACB, MCCB, MCB, contactor, rơ le, biến tần, PLC, tụ bù, thiết bị đo lường và nhiều linh kiện khác.
Vai trò của tủ điện hạ thế trong hệ thống điện
Tủ điện hạ thế được xem là điểm tập trung nhiều chức năng quan trọng trong mạng điện của công trình. Thiết kế đúng ngay từ đầu giúp hệ thống vận hành ổn định và thuận tiện hơn trong quá trình quản lý.
- Phân phối nguồn điện: Tiếp nhận nguồn và chia thành các nhánh để cấp điện cho từng khu vực hoặc nhóm phụ tải.
- Đóng cắt hệ thống: Cho phép đóng hoặc ngắt từng mạch điện khi vận hành, kiểm tra và bảo trì.
- Bảo vệ thiết bị: Các thiết bị đóng cắt và bảo vệ giúp cô lập mạch khi xảy ra quá tải, ngắn mạch hoặc các sự cố điện phù hợp với cấu hình thiết kế.
- Điều khiển phụ tải: Tủ điều khiển có thể vận hành động cơ, máy bơm, quạt, hệ thống chiếu sáng và dây chuyền sản xuất.
- Giám sát thông số: Đồng hồ và thiết bị đo giúp theo dõi điện áp, dòng điện, công suất và trạng thái hoạt động.
- Tăng khả năng quản lý: Hệ thống điện được phân chia thành từng khu vực rõ ràng, thuận tiện xác định và xử lý sự cố.
Các loại tủ điện hạ thế phổ biến hiện nay
Mỗi loại tủ điện được thiết kế cho một chức năng riêng. Việc phân biệt chính xác giúp chủ đầu tư lựa chọn đúng cấu hình và tránh đầu tư thiết bị không cần thiết.
Tủ điện phân phối tổng MSB
MSB (Main Switchboard) là tủ phân phối điện tổng, thường được bố trí ở đầu hệ thống phân phối hạ thế sau máy biến áp. Tủ tiếp nhận nguồn điện chính và phân phối xuống các tủ điện khu vực hoặc các phụ tải lớn.
Tủ MSB thường được trang bị ACB hoặc MCCB tổng, hệ thống thanh cái, thiết bị đo lường và các máy cắt đầu ra. Với những công trình lớn, tủ có thể được chia thành nhiều khoang để thuận tiện vận hành và bảo trì.
Tủ điện phân phối DB
DB (Distribution Board) là tủ phân phối nhánh, nhận nguồn từ tủ điện phía trên như MSB và tiếp tục phân phối đến từng nhóm phụ tải cụ thể.
Nếu MSB đóng vai trò phân phối tổng thì DB thường được bố trí gần khu vực sử dụng điện hơn. Một hệ thống lớn có thể có nhiều tủ DB đặt tại từng tầng, từng phân xưởng hoặc khu vực kỹ thuật.
Bên trong tủ thường bố trí MCCB, MCB, thanh cái và các thiết bị bảo vệ cho từng nhánh. DB được sử dụng để cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng, ổ cắm, điều hòa, máy móc và nhiều thiết bị điện khác.
Tủ điện ATS
ATS (Automatic Transfer Switch) là tủ chuyển nguồn tự động, được sử dụng tại những công trình có từ hai nguồn điện trở lên, phổ biến nhất là nguồn điện lưới và máy phát điện dự phòng.
Khi nguồn điện chính gặp sự cố, hệ thống ATS phát hiện trạng thái nguồn và thực hiện quá trình chuyển sang nguồn dự phòng theo cấu hình cài đặt. Khi điện lưới ổn định trở lại, hệ thống có thể chuyển tải về nguồn chính.
Tủ tụ bù công suất phản kháng
Tủ tụ bù được sử dụng để cải thiện hệ số công suất của hệ thống điện. Đây là giải pháp thường gặp tại nhà máy có nhiều động cơ, máy biến áp hoặc các phụ tải mang tính cảm kháng.
Tủ thường bao gồm tụ bù, contactor chuyên dụng, bộ điều khiển hệ số công suất, thiết bị bảo vệ và các linh kiện liên quan. Bộ điều khiển theo dõi hệ số công suất để đóng hoặc cắt từng cấp tụ phù hợp với nhu cầu thực tế.
Tủ MCC điều khiển động cơ
MCC (Motor Control Center) là tủ điện chuyên dùng để điều khiển và bảo vệ nhiều động cơ tập trung. Đây là loại tủ rất phổ biến trong các dây chuyền sản xuất và hệ thống máy móc công nghiệp.
Tủ MCC thường được sử dụng trong nhà máy sản xuất, hệ thống xử lý nước, trạm bơm và các dây chuyền có nhiều động cơ hoạt động đồng thời.
Tủ điện điều khiển PLC
Tủ PLC sử dụng bộ điều khiển logic khả trình để tự động hóa hoạt động của máy móc hoặc dây chuyền sản xuất. Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến, xử lý theo chương trình đã thiết lập và đưa lệnh đến động cơ, van hoặc thiết bị chấp hành.
Tủ PLC được ứng dụng nhiều trong dây chuyền sản xuất tự động, hệ thống xử lý nước, nhà máy thực phẩm và các công trình cần mức độ tự động hóa cao.
Tủ điện điều khiển bơm
Tủ điều khiển bơm có nhiệm vụ vận hành máy bơm theo tín hiệu mực nước, áp suất hoặc chế độ được thiết lập. Hệ thống có thể điều khiển một hoặc nhiều bơm, kết hợp chế độ luân phiên và dự phòng.
Tủ thường có các chế độ Auto – Manual – Off, giúp người vận hành linh hoạt chuyển đổi giữa điều khiển tự động và thủ công.
Tủ điện điều khiển chiếu sáng
Tủ điều khiển chiếu sáng được thiết kế để quản lý một hoặc nhiều nhóm đèn. Hệ thống có thể tích hợp timer, cảm biến ánh sáng và contactor để tự động đóng cắt theo thời gian hoặc điều kiện môi trường.
Cấu tạo cơ bản của tủ điện hạ thế
Mặc dù mỗi loại tủ có cấu hình khác nhau, một tủ điện hạ thế thường bao gồm phần vỏ và hệ thống thiết bị bên trong.
- Vỏ tủ: Thường được gia công từ tôn sơn tĩnh điện, thép mạ kẽm hoặc inox.
- Thiết bị đóng cắt: ACB, MCCB hoặc MCB được lựa chọn theo dòng điện và chức năng của từng mạch.
- Thanh cái: Thường sử dụng đồng hoặc nhôm với tiết diện được tính toán theo dòng tải.
- Thiết bị điều khiển: Contactor, rơ le, PLC, biến tần hoặc khởi động mềm tùy chức năng.
- Thiết bị đo lường: Đồng hồ điện áp, dòng điện, công suất, biến dòng CT và đèn báo.
- Hệ thống dây dẫn: Được đánh số, phân tuyến và bố trí trong máng đi dây.
- Phụ kiện: Khóa, bản lề, quạt thông gió, gioăng, cầu đấu và thanh tiếp địa.
Trong đó, vỏ tủ điện hạ thế cần được lựa chọn phù hợp với kích thước thiết bị, vị trí lắp đặt và điều kiện môi trường. Đây cũng là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bảo vệ thiết bị bên trong và sự thuận tiện khi vận hành, bảo trì.
Tiêu chuẩn cần quan tâm đối với tủ điện hạ thế
Đối với các bộ tủ đóng cắt và điều khiển hạ áp, IEC 61439 là một trong những bộ tiêu chuẩn quan trọng được sử dụng trong thiết kế và chế tạo. Nguồn tham khảo cũng nêu IEC 61439-1/2 là tiêu chuẩn hiện hành thay thế dòng IEC 60439 trước đây.
Khi thiết kế tủ cho từng dự án, cần xác định rõ các yêu cầu liên quan đến:
- Điện áp và dòng điện định mức.
- Khả năng chịu và cắt dòng ngắn mạch.
- Nhiệt độ vận hành.
- Khoảng cách cách điện.
- Phương án phân khoang.
- Cấp bảo vệ IP.
- Hệ thống tiếp địa.
- Khả năng tản nhiệt.
- Không gian bảo trì và thay thế thiết bị.
Các yêu cầu cụ thể cần căn cứ vào hồ sơ thiết kế, tiêu chuẩn áp dụng của dự án và điều kiện lắp đặt thực tế.
Cách lựa chọn tủ điện hạ thế phù hợp
Để lựa chọn đúng loại tủ, không nên chỉ căn cứ vào công suất hoặc giá thành. Chủ đầu tư cần xem xét tổng thể chức năng và điều kiện vận hành.
- Xác định chức năng: Nếu cần phân phối tổng có thể sử dụng MSB; phân phối theo khu vực dùng DB; chuyển nguồn sử dụng ATS; điều khiển nhiều động cơ có thể cần MCC.
- Tính toán công suất: Dòng định mức của thiết bị và thanh cái phải phù hợp với tải thực tế và phương án dự phòng.
- Xác định môi trường: Tủ trong nhà và ngoài trời có yêu cầu khác nhau về vật liệu, kết cấu và cấp bảo vệ.
- Lựa chọn thiết bị: Thiết bị đóng cắt và điều khiển cần có thông số phù hợp với hệ thống.
- Tính đến khả năng mở rộng: Nên bố trí không gian hoặc ngăn dự phòng khi công trình có kế hoạch bổ sung phụ tải.
- Quan tâm khả năng bảo trì: Các thiết bị cần được bố trí khoa học, dễ tiếp cận khi kiểm tra và thay thế.
- Lựa chọn đơn vị sản xuất phù hợp: Nhà sản xuất cần có khả năng thiết kế và gia công theo hồ sơ kỹ thuật của dự án.
HT Nextech – Đơn vị cung cấp giải pháp tủ điện hạ thế theo yêu cầu
HT Nextech cung cấp giải pháp gia công vỏ và tủ điện phục vụ nhiều công trình dân dụng, thương mại và công nghiệp. Sản phẩm có thể được thiết kế theo kích thước tiêu chuẩn hoặc bản vẽ riêng của từng dự án.
HT Nextech đáp ứng nhiều nhu cầu như:
- Tủ phân phối điện.
- Tủ điều khiển.
- Tủ điện trong nhà và ngoài trời.
- Vỏ tủ tôn sơn tĩnh điện.
- Vỏ tủ inox.
Việc lựa chọn cấu hình được thực hiện dựa trên chức năng của tủ, số lượng thiết bị, điều kiện môi trường và yêu cầu lắp đặt thực tế, giúp sản phẩm phù hợp hơn với từng công trình.
Kết luận
Tủ điện hạ thế là hạng mục quan trọng trong hệ thống điện, đảm nhiệm nhiều chức năng từ phân phối nguồn, chuyển nguồn đến điều khiển và bảo vệ thiết bị. Các loại phổ biến như MSB, DB, ATS, tụ bù, MCC, PLC, tủ điều khiển bơm và tủ chiếu sáng được thiết kế cho những nhiệm vụ khác nhau.
Để lựa chọn đúng, chủ đầu tư cần xác định rõ công suất, chức năng, điều kiện lắp đặt, thiết bị bên trong và yêu cầu kỹ thuật của dự án. Một hệ thống được thiết kế phù hợp ngay từ đầu sẽ giúp việc vận hành, quản lý và bảo trì thuận tiện hơn. HT Nextech cung cấp giải pháp gia công tủ và vỏ tủ điện theo yêu cầu, đáp ứng đa dạng nhu cầu của nhà máy, tòa nhà và các công trình kỹ thuật.