Các loại tủ điện công nghiệp phổ biến hiện nay

Tủ điện công nghiệp thường được sử dụng trong các nhà máy, nhà xưởng, trung tâm thương mại… với chức năng là thiết bị trong các mạch phân phối, điều khiển và bảo vệ điện. Tương ứng với mỗi hệ thống điện khác nhau sẽ có những loại tủ điện khác nhau. Trong bài viết này chúng tôi sẽ đề cập đến các loại tủ điện công nghiệp phổ biến nhất hiện nay.

Đặc điểm của tủ điện công nghiệp

Tủ điện công nghiệp có ba đặc điểm chính: công suất lớn, thiết kế chắc chắn và chức năng chuyên dụng.

• Cấp điện áp tiêu chuẩn: Tủ điện công nghiệp hoạt động ở mức điện áp công nghiệp tiêu chuẩn là 380V (tiêu chuẩn Việt Nam) và có thể chịu được dòng điện rất lớn lên đến hàng nghìn ampe.
• Kích thước lớn: Tủ điện công nghiệp có xu hướng kích thước lớn hơn tủ điện dân dụng do chứa nhiều thiết bị vận hành và tải trọng lớn.
• Mức độ bảo vệ: Tủ điện công nghiệp yêu cầu mức độ bảo vệ nghiêm ngặt, thường là IP54 trở lên (chống bụi, chống nước phun từ mọi hướng). Đối với tủ lắp đặt trong môi trường khắc nghiệt (nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, hóa chất, rung lắc mạnh) thì chỉ số IP yêu cầu sẽ cao hơn.
• Thiết kế chuyên nghiệp: Loại tủ điện này có thiết kế dạng module, có ngăn, ngăn riêng biệt, được sử dụng để lắp đặt các thiết bị có công suất lớn và hệ thống cáp, đường truyền tín hiệu phức tạp.
• Ứng dụng trong nhiều môi trường khác nhau: Chẳng hạn như các nhà máy, nhà xưởng, khu công nghiệp lớn, công trình công cộng, trung tâm thương mại…

Các Loại Tủ Điện Công Nghiệp

Trên thị trường có rất nhiều loại tủ điện công nghiệp nhưng chúng tôi đã chia ra 11 loại phổ biến nhất.

Tủ phân phối chính (MSB)

Thiết bị chuyển mạch phân phối chính (MSB) là loại tủ điện quan trọng nhất trong hệ thống phân phối của các công trình dân dụng, thương mại hay công nghiệp. Đây là nơi năng lượng được nhận từ lưới điện hoặc máy phát điện, sau đó phân phối đến các tủ nhánh và tải trọng lớn trong hệ thống. Các bảng MSB thường được lắp đặt phía sau các trạm biến áp điện áp thấp (15kV đến 380VAC) và phía trước các bảng phân phối MDB chính có dòng định mức lên tới 6.300A.

Tủ MSB được thiết kế theo tiêu chuẩn IEC 60439-1 và IEC 60529 và có nhiều ngăn, ngăn tạo thành hệ thống phân phối điện khoa học bao gồm ngăn truy cập, ngăn phân đoạn và ngăn phân phối. Đặc biệt, vỏ tủ, thành tủ và lưng tủ có thể tháo rời dễ dàng thuận tiện cho việc lắp đặt, sửa chữa, bảo trì khi cần thiết. Xám, đen, bạc hay đỏ cam là những màu đặc trưng cho tủ MSB.

Chức năng chính của tủ phân phối điện MSB:

• Nhận nguồn điện chính từ lưới và phân phối hợp lý đến các nhánh phụ tải và khu vực tiêu thụ điện.
• Tắt và bật nguồn, bảo vệ an toàn toàn bộ hệ thống tải khỏi bị đoản mạch, quá tải và mất pha.
• Giám sát các thông số quan trọng như dòng điện, điện áp, công suất… nhằm đảm bảo hệ thống truyền tải điện hoạt động ổn định, liên tục.
• Kết nối bộ đổi nguồn ATS để chuyển đổi nguồn điện chính và nguồn điện dự phòng khi mất điện chính.

Hộp phân phối chính (MDB)

Tủ phân phối chính (MDB) đóng vai trò trung gian trong hệ thống điện hạ thế, có nhiệm vụ lấy điện từ bo mạch chính MSB và phân phối đến phụ tải. Vì vậy, tủ MDB thường được đặt sau tủ chính MSB và trước tủ nhánh DB.

Tủ điện MDB có kết cấu chắc chắn, vỏ ngoài được làm bằng thép mạ kẽm, bên ngoài được phun sơn tĩnh điện. Bên trong tủ được chia thành nhiều ngăn với chức năng chuyên dụng: ngăn thiết bị bảo vệ chính ACB/MCCB, ngăn thiết bị bảo vệ tải MCB/MCCB, ngăn contactor, ngăn rơle, ngăn tụ điện…

Tủ phân phối chính được thiết kế để hỗ trợ và bảo vệ động cơ khỏi quá tải nên loại tủ này thường được lắp đặt tại các nhà máy thuộc lĩnh vực cơ khí.

Hộp phân phối nhánh (DB)

Tủ điện DB (tủ phân phối) có nhiệm vụ lấy điện từ tủ điện chính và cung cấp cho một khu vực trong tòa nhà, cho hệ thống (hệ thống chiếu sáng, hệ thống bơm…) hoặc đến các phụ tải tiêu thụ (ổ cắm, máy móc, thiết bị công nghiệp).

Để thuận tiện cho việc lắp đặt và bảo trì, tủ DB được chia làm 3 màu: xanh, đỏ và vàng. Do kích thước nhỏ gọn nên tủ phân phối nhánh thường có ít thiết bị hơn. Một số thiết bị cần có gồm: MCB/MCCB, đèn báo pha, cầu chì. Tùy theo nhu cầu, một số tủ điện DB sẽ được trang bị ampe kế, đồng hồ đo hoặc tụ điện phản kháng.

Tủ Điều Khiển Động Cơ (MCC)

Tủ điều khiển động cơ MCC (Motor Control Center) hay còn gọi là tủ điều khiển trung tâm là loại tủ đặc biệt dùng để điều khiển, giám sát và bảo vệ động cơ trong hệ thống máy bơm nước, xử lý nước thải, HVAC, băng tải, cầu trục và các lĩnh vực khác.

Loại tủ này có thể điều khiển một hoặc nhiều động cơ cùng lúc và hỗ trợ khởi động trực tiếp, sao-tam giác, chuyển đổi tần số, khởi động mềm và các phương pháp khởi động khác. Nó được hưởng lợi từ một loạt các thiết bị phức tạp bao gồm: bộ điều khiển PLC, tủ chuyển mạch ACB/MCCB, công tắc tơ, rơle, bộ biến tần, bộ khởi động mềm và các thiết bị phức tạp khác.

Tủ điều khiển động cơ có thể được lắp đặt cố định hoặc di chuyển linh hoạt theo nhu cầu sử dụng và có 2 cơ chế hoạt động sau:

• Điều khiển cục bộ hoặc từ xa có thể khởi động, dừng và đảo ngược động cơ.
• Thay đổi tốc độ động cơ thông qua vận hành cục bộ hoặc điều khiển từ xa.

Tủ điều khiển chiếu sáng

Tủ điều khiển chiếu sáng có khả năng bật/tắt đèn tự động hoặc bật/tắt luân phiên các bóng đèn theo thời gian thực tại các khu vực công cộng (đường phố, công viên, khu đô thị) hoặc trong các nhà máy, nhà kho, khu mua sắm, cao ốc văn phòng, bệnh viện, địa điểm thể thao… nhằm tiết kiệm năng lượng và bảo vệ hệ thống chiếu sáng khỏi các sự cố về điện.

Có 3 loại tủ chiếu sáng, bao gồm:

• Tủ điện chiếu sáng PLC: Do được tích hợp bộ điều khiển khả trình (PLC) bên trong nên tủ chiếu sáng PLC có thể thay đổi chế độ chiếu sáng theo mùa hoặc cài đặt nhiều chế độ chiếu sáng theo thời gian và công suất khác nhau. Tủ PLC có nhiều chế độ khả năng điều khiển dây đèn và có thể được sử dụng để điều khiển ánh sáng trong các lễ hội ánh sáng. Ngoài ra, tủ điều khiển PLC có thể tự động điều khiển máy móc, hệ thống, dây chuyền sản xuất dựa trên phần mềm lập trình.
• Tủ chiếu sáng thời gian: Tủ điện này sử dụng bộ hẹn giờ để đặt thời gian bật/tắt đèn và thường được sử dụng trong các dự án chiếu sáng sân vườn hoặc đường phố. Tủ hẹn giờ vận hành đơn giản và tiết kiệm chi phí nhưng không thể giám sát và điều khiển từ xa.
• Tủ điện chiếu sáng truyền thông: Tủ chiếu sáng tiên tiến nhất hiện nay, được trang bị phần mềm giám sát, điều khiển trung tâm PLC và module truyền thông hiện đại. Đèn cũng có thể bật/tắt nhưng tủ điện này cho phép điều khiển từ xa thông qua ứng dụng. Tuy nhiên, chi phí đầu tư tủ chiếu sáng truyền thông khá tốn kém.

Thiết bị chính dạng chuông

Tủ RMU (Ring Main Unit) là thiết bị đóng cắt trung thế khép kín tích hợp nhiều chức năng như đóng mở, đo lường, cách ly sự cố nhanh chóng để bảo vệ hệ thống phân phối điện vòng. RMU áp dụng thiết kế kết cấu bọc kim loại, cách nhiệt bằng khí SF6 và mức điện áp hoạt động lên tới 36kV 630A.

Tủ RMU được chia thành các ngăn riêng biệt, chứa nhiều công tắc, thiết bị bảo vệ như cầu dao, công tắc cách ly, rơle, cầu chì giúp cách ly ngay các sự cố trên mạch điện với phần còn lại và ngăn chặn phần bị lỗi lây lan. Vì vậy, tủ mạch vòng là bộ phận không thể thiếu trong các trạm phân phối lưới điện trung thế, trạm chuyển mạch, hay các công trình lớn như khách sạn, trung tâm mua sắm, chung cư, khu công nghiệp, bệnh viện, bến cảng, v.v…

Tủ điện chữa cháy

Tủ điện chữa cháy (tủ điện chữa cháy) là thiết bị cần thiết cho mọi công trình và trong mọi lĩnh vực, từ gia đình đến các công trình dân dụng, thương mại, công nghiệp.

Chữa cháy trong tủ điện được thiết kế hoạt động theo quy trình thống nhất: nếu có rò rỉ trong hệ thống phòng cháy chữa cháy hoặc nguồn nước có vấn đề thì bơm bù áp sẽ tự động hoạt động trong tủ điện. Khi có cháy xảy ra, cảm biến báo cháy hoạt động ngay lập tức và truyền tín hiệu về tủ để vận hành máy bơm chính. Trong trường hợp mất điện hoặc hỏng bơm chính, tủ điện sẽ tự động vận hành các bơm nhiên liệu cần thiết. Tủ điện chữa cháy còn có cơ chế sạc tự động và thông báo trạng thái sạc đầy của ắc quy.

Tủ công tắc nguồn ATS

Tủ điện ATS (Automatic Transfer Switch) thường được lắp đặt trong các ứng dụng yêu cầu cấp điện liên tục cho các tải như bệnh viện, trung tâm dữ liệu… giúp tự động chuyển đổi nguồn điện giữa nguồn chính và nguồn dự phòng trong trường hợp mất điện chính.

Công tắc nguồn ATS hoạt động theo nguyên tắc ưu tiên nguồn điện lưới, nghĩa là trong mọi trường hợp, trừ khi có sự cố với nguồn điện lưới, ATS sẽ luôn ở chế độ cho nguồn điện lưới đi qua. Khi nguồn điện chính gặp sự cố, tủ ATS sẽ tự động chuyển sang nguồn điện dự phòng (có thể là máy phát điện) để giảm thiểu tình trạng cúp điện.

Các thông số quan trọng của tủ ATS:

• Điện áp định mức: 380V/415V
• Dòng điện định mức: 1600A/2000A/2500A/3200A/6300A
• Thời gian chuyển đổi: 5-10 giây

Tủ công tắc nguồn thường được chia thành 3 loại, bao gồm:

• 1 nguồn điện chính, 1 nguồn điện dự phòng
• 2 nguồn điện chính, 1 nguồn điện dự phòng
• 1 nguồn điện chính, 2 nguồn máy phát điện dự phòng.

Tủ tụ điện

Trong tủ tụ có nhiều tụ điện mắc song song với phụ tải, giúp tăng hệ số cosφ và giảm công suất phản kháng, từ đó giảm điện năng tiêu thụ và tiền phạt trong các nhà máy, xí nghiệp, dây chuyền sản xuất.

Loại tủ này được lắp đặt rất phổ biến ở lưới điện hạ thế, đặc biệt khi hệ thống sử dụng nhiều tải có độ tự cảm và điện trở cao. Tủ tụ điện cần được đặt ở phòng kỹ thuật riêng và được trang bị một số thiết bị bắt buộc như: tụ điện, bộ điều khiển tụ điện, cầu dao, công tắc tơ, đèn báo và dụng cụ đo.

Tủ đồng hồ

Tủ công tơ có chức năng đo lường, giám sát mức tiêu thụ điện kỹ thuật, thương mại của các hộ gia đình, hộ tiêu dùng điện hoặc hộ tiêu dùng điện. Những loại tủ điện như vậy dễ dàng tìm thấy ở các trạm biến áp, nhà máy, văn phòng, chung cư… với nhiều công suất khác nhau tùy theo tải (tải một pha hoặc tải ba pha).

• Tải 3P công suất cao (>100A): Nên sử dụng đồng hồ đo gián tiếp kết hợp với máy biến dòng thứ cấp 1A hoặc 5A.
• Với tải 3P công suất nhỏ (có thể dùng đồng hồ đo trực tiếp 10/20A, 10/40A, 20/40A,…
• Với tải 1P: Hầu hết đều sử dụng trực tiếp bảng 1P 3/9A, 5/20A, 10/40A.

Tủ điện đồng bộ

Bảng đồng bộ hóa được thiết kế để kết nối các máy phát điện có thể hoạt động song song hoặc các nguồn điện hoạt động độc lập. Theo đó, khi nguồn điện lưới có sự cố, 2 máy phát điện trở lên trong hệ thống sẽ tự động khởi động, đồng bộ với nhau và chia sẻ phụ tải. Ngoài ra, tủ còn có chức năng giám sát phụ tải và quyết định số lượng máy phát điện vận hành theo nhu cầu cụ thể của phụ tải.

Tủ điều hòa đồng bộ thường được chia thành nhiều ngăn, trong đó có 1 phòng điều khiển chính cho nguồn điện lưới và các phòng điều khiển riêng cho từng máy phát điện. Tủ hỗ trợ chế độ làm việc tự động và thủ công, đồng thời tích hợp các chức năng báo động, giám sát như màn hình LCD, đèn báo, loa.

Các câu hỏi về tủ điện công nghiệp

Câu 1: Để bù công suất phản kháng và giảm tiền phạt tiền điện nên lắp đặt loại tủ điện nào?

hồi đáp: Trong trường hợp này, nên lắp đặt một bộ tụ điện để tăng hệ số cosφ và từ đó cải thiện chất lượng điện năng.

Câu hỏi 2: Có phải công trình nào cũng cần lắp đặt tủ điện chữa cháy?

hồi đáp: có. An toàn cháy nổ là điều kiện cơ bản cho mọi công trình. Vì vậy, tất cả các công trình từ dân dụng, thương mại đến công nghiệp đều cần phải trang bị hệ thống phòng cháy chữa cháy.