Các loại form tủ điện theo tiêu chuẩn IEC 61439

Chu Văn An

Hình thức của tủ điện là yếu tố quyết định đến tính an toàn, liên tục và khả năng phục hồi của hệ thống điện. Vì vậy, việc lựa chọn mẫu tủ điện phù hợp là vô cùng cần thiết. Bạn có thể tìm hiểu về các dạng tủ điện theo tiêu chuẩn IEC trong bài viết sau.

Tìm hiểu tiêu chuẩn IEC 61439 cho các dạng tủ điện

IEC 61439 là bộ tiêu chuẩn chung được phát triển bởi Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) nhằm quy định việc thiết kế, sản xuất và thử nghiệm các loại tủ điện hạ thế. Tiêu chuẩn này thay thế IEC 60439 và đảm bảo độ tin cậy, an toàn cao hơn cho người vận hành thông qua các quy định toàn diện và chi tiết về khả năng chịu dòng ngắn mạch, cách điện, mức bảo vệ, khoảng cách an toàn, xung điện, giới hạn nhiệt độ, v.v…

Trong IEC 61439, loại dạng tủ điện là tập hợp các quy định nhằm phân tách giữa ba bộ phận chính là thiết bị đóng cắt, thanh cái và các điểm kết nối đầu vào, đầu ra của thiết bị. Nói cách khác, hình thức tủ điện mô tả cấu trúc vật lý bên trong tủ điện và cách các bộ phận điện bên trong tủ được ngăn cách với nhau bằng vách ngăn hoặc vỏ bọc.

• Thiết bị chuyển mạch: Bao gồm ổ đĩa chính hoặc thiết bị điều khiển, thường được đặt ở phía trước tủ.
• Thanh cái: Chịu trách nhiệm dẫn điện giữa các điểm kết nối của thiết bị điện và thiết bị chuyển mạch.
• Điểm kết nối thiết bị: Đấu nối nguồn điện từ nguồn bên ngoài vào tủ và nguồn điện từ bên trong tủ đến vị trí đặt thiết bị. Vị trí này thường nằm phía sau tủ.

Theo nhu cầu, mục đích sử dụng, yêu cầu về kết cấu và mức độ bảo vệ của hệ thống, tủ điện được chia thành các dạng khác nhau, bắt đầu từ dạng 1, 2, 3 và 4. Mỗi dạng được chia thành Cấp A và Cấp B, trong đó Cấp B có mức cách ly cao hơn.

Tại sao có các loại tủ điện được chia ra?

Mẫu tủ điện IEC là tiêu chuẩn pháp lý thống nhất nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị khi sử dụng điện, đặc biệt là tránh phóng điện hồ quang khi xảy ra sự cố điện hóa. Hình thức tủ điện càng cao thì mức độ bảo vệ càng cao. Tất nhiên, khi phát sinh rủi ro về điện, tủ điện được thiết kế, sản xuất theo mẫu chuẩn có thể giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản bằng cách xác định vị trí sự cố, kiểm soát hồ quang và đảm bảo sự cố không lan sang khu vực khác.

Ngoài ra, hình thức của tủ điện còn quyết định tính linh hoạt, liên tục của hệ thống điện. Đối với các cơ sở sản xuất lớn hay trung tâm dữ liệu hay bệnh viện, chủ đầu tư thường lựa chọn dạng tủ điện cao (kết cấu bên trong tủ được phân chia rõ ràng) để thuận tiện cho việc thao tác, vận hành hoặc bảo trì, sửa chữa. Nguyên nhân là do các vách ngăn bên trong tủ điện có chức năng ngăn chặn cháy lan, khói và các hư hỏng vật lý sang các ngăn liền kề, giúp giảm đáng kể thời gian “down” của hệ thống, từ đó duy trì sự ổn định của nguồn điện.

Hiểu được ý nghĩa của hình thức tủ điện cũng là cơ sở để người vận hành lựa chọn thiết bị phù hợp cho từng dự án cụ thể, giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư mà vẫn đảm bảo hiệu quả công việc.

Các loại form tủ điện theo tiêu chuẩn IEC

Theo tiêu chuẩn IEC, mẫu tủ điện được chia làm 7 loại chính, bao gồm: tủ điện mẫu 1, mẫu 2a & mẫu 2b, mẫu 3a & mẫu 3b, mẫu 4a & mẫu 4b.

Tủ điện mẫu 1

Đây là dạng tủ điện cơ bản nhất vì bên trong tủ không có bất kỳ vách ngăn nào để ngăn cách các bộ phận điện. Trong cấu trúc này, các thiết bị đóng cắt, thanh cái và các điểm kết nối đều được bố trí trong một ngăn duy nhất.

Do không có vách ngăn nên tủ điện Mẫu 1 có chi phí sản xuất, đầu tư thấp hơn, phù hợp với những ứng dụng đơn giản, yêu cầu về tính liên tục cấp điện không quá khắt khe. Tuy nhiên, mức độ an toàn của loại tủ này thấp, bất kỳ sự cố nào cũng có thể lan rộng, gây nguy hiểm cho thiết bị và người vận hành.

Loại tủ điện phù hợp với Mẫu 1 thường là tủ công tơ.

Tủ điện phiên bản 2a và 2b

Về cơ bản, cấu tạo của tủ điện loại 2a rất giống với tủ điện loại 1, chỉ khác là có thêm vách ngăn/vỏ che giữa thiết bị đóng cắt và thanh cái.

Sự khác biệt giữa tủ điện loại 2a và loại 2b là vị trí của các đầu nối đầu ra. Mẫu 2a chỉ ngăn cách các khối chức năng với thanh cái và điểm kết nối, trong khi tủ mẫu 2b có thêm ngăn cách giữa điểm kết nối và thanh cái chính. Sự tách biệt này giúp bảo vệ người vận hành trong quá trình bảo trì, thay thế thiết bị đóng cắt và giảm thiểu nguy cơ phóng điện.

Tủ điện form 2 thường là sự lựa chọn hàng đầu cho các loại tủ phân phối sàn như tủ MDB hay DB.

Tủ điện loại 3a và 3b

Tủ điện loại 3 có đặc điểm tập trung ngăn cách các khối chức năng với nhau bằng các vách ngăn kim loại hoặc phi kim loại mà không phân chia điểm kết nối. Đặc biệt, phiên bản 3a triển khai các vùng bảo vệ riêng biệt giữa các thiết bị chuyển mạch. Mẫu 3b có thêm tính năng tách biệt các điểm đấu nối của các khối chức năng với các thanh cái nhưng không riêng biệt. Mục đích là để nhanh chóng cách ly các đơn vị chức năng riêng lẻ mà không ảnh hưởng hoặc làm gián đoạn hoạt động của các khối chức năng và xe buýt liền kề.

Do có độ tin cậy cao nên tủ điện Form 3 rất phù hợp với tủ điện MSB trong các nhà máy, tòa nhà lớn và trung tâm thương mại.

Tủ điện loại 4a và 4b

Đây là mẫu tủ điện an toàn và đầy đủ nhất đạt tiêu chuẩn IEC 61439. Cấu trúc này cho phép tủ điện có thể tách rời tất cả các thành phần như dạng 3 và cũng có thể tách riêng các điểm đấu nối đầu ra.

Trong tủ điện loại 4a, mỗi thiết bị đóng cắt và các điểm đấu nối của nó được ngăn cách với thanh cái chính bằng một vách ngăn. Trong tủ điện loại 4b, mỗi khối chức năng được bảo vệ riêng biệt bằng thanh cái và điểm đấu nối. Điều này cho phép bảo trì và sửa chữa đơn giản và nhanh chóng mà không cần tắt nguồn toàn bộ hệ thống hoặc dễ dàng cách ly các sự cố trong từng ngăn riêng lẻ. Vì vậy, tủ điện Form 4 được ưu tiên sử dụng trong các nhà máy công nghiệp nặng lớn.

Cách chọn mẫu tủ điện phù hợp

Việc lựa chọn mẫu tủ điện phù hợp cho hệ thống của mình đòi hỏi phải cân nhắc, tính toán kỹ lưỡng dựa trên nhiều yếu tố.

yêu cầu bảo vệ

Tủ điện lắp đặt cần phải tương thích với điều kiện điển hình của môi trường lắp đặt. Tương ứng, hình thức tủ điện cũng cần được đánh giá theo mức độ rủi ro của ứng dụng để đáp ứng yêu cầu bảo vệ. Ví dụ, ở những khu vực như bệnh viện, trung tâm dữ liệu có yêu cầu khắt khe về tính liên tục của nguồn điện, tủ điện Form 4b gần như là yêu cầu bắt buộc.

Ngược lại, đối với những ứng dụng đơn giản như tủ phân phối phụ, có thể lựa chọn tủ loại 2b để tiết kiệm chi phí mà vẫn đáp ứng được nhu cầu bảo vệ.

Khả năng bảo trì và mở rộng hệ thống

Nếu hệ thống của bạn yêu cầu bảo trì thường xuyên và có kế hoạch mở rộng công suất thì nên ưu tiên tủ loại 3 hoặc 4 để thuận tiện cho việc kiểm tra và sửa chữa. Tủ điện có nhiều vách ngăn cũng giúp việc lắp đặt thêm các module trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn.

chi phí đầu tư

Đây là một trong những yếu tố quyết định trong việc lựa chọn hình thức tủ điện. Mẫu tủ điện phù hợp phải cân bằng được hai yếu tố: mức độ bảo vệ và chi phí đầu tư.

Đối với hệ thống điện vừa và nhỏ có thể không cần thiết phải đầu tư tủ điện Form 4 do chi phí đầu tư cao hơn. Tuy nhiên, mẫu 1 hay mẫu 2 không thể lựa chọn cho hệ thống tủ điện lớn vì không thể đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Việc thay thế sau thời gian sử dụng cũng tốn kém hơn.

Những Câu Hỏi Thường Gặp Về Mẫu Tủ Điện

Câu 1: Làm thế nào để phân biệt nhanh các loại tủ điện chính?

hồi đáp: Hình thức của tủ điện đề cập đến việc ngăn cách các bộ phận chính bên trong tủ điện. Sự khác biệt giữa 4 loại tủ điện trong tiêu chuẩn IEC là:

• Tủ điện mẫu 1: hoàn toàn không có vách ngăn.
• Tủ điện mẫu 2: Tách thiết bị đóng cắt ra khỏi thanh cái.
• Tủ điện mẫu 3: khối chức năng riêng biệt.
• Tủ điện mẫu 4: Tách biệt tất cả các điểm đấu nối.

Câu 2: Mẫu tủ điện nào phù hợp nhất cho hệ thống điện hạ thế?

hồi đáp: Việc đánh giá sự tối ưu của hình thức tủ điện cần phải dựa trên nhiều tiêu chí mà chúng tôi đã phân tích ở trên. Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng tủ điện Form 3b là lựa chọn tốt nhất mà vẫn đảm bảo an toàn và có chi phí hợp lý hơn so với tủ điện Form 4.