Thiết kế lắp đặt tủ điện công nghiệp

Tư vấn thiết kế hệ thống tủ điện công nghiệp

1. Tủ điện công nghiệp là gì?

➤ Tủ điện công nghiệp là tủ lắp các thiết bị điện công nghiệp, có sự kết nối với nhau bằng dây điện, jump, thanh đồng. Và tủ điện công nghiệp được nối theo bản vẽ thiết kế, để phân phối hoặc điều khiển theo yêu cầu riêng của từng loại tủ điện.
➤ Vì thế, việc thiết kế, lắp đặt tủ phải đảm bảo tiêu chuẩn quyết định đến sự an toàn cho con người và dây truyền máy móc hoạt động.
➤ Tủ điện công nghiệp bao gồm các thiết bị thuộc nhóm dưới đây:

• Thiết bị đóng cắt: Máy cắt khí (ACB); Aptomat khối (MCCB); Aptomat chống giật (RCCB, RCBO); Aptomat nhánh (MCB); Contactor (MC); Rơ le nhiệt (MT).

• Thiết bị điều khiển: Bộ điều khiển PLC; Bộ phao báo mức; Bộ nguồn; Rơ le thời gian, rơ le trung gian, rơ le chốt;Cầu chì hạ thế; Màn hình điều khiển, cài đặt, giám sát (HMI); Nút nhấn, đèn báo, chuyển mạch.

• Thiết bị đo lường: Biến dòng hạ thế; Công tơ; Đồng hồ Volt, Ampe; Chuyển mạch Volt, Ampe.

• Thiết bị bảo vệ: Bộ bảo vệ quá dòng; Bộ bảo vệ chạm đất; Bộ bảo vệ mất pha, quá áp, thấp áp; Bộ chống sét.

• Vật tư phụ kiện khác: Bộ tản nhiệt, làm mát tủ (quạt gió, điều hòa); Đồng thanh cái kết nối;Công tắc hành trình cửa, đèn chiếu sáng tủ điện; Cầu đấu động lực, cầu đấu điều khiển; Máng đi dây; ; Công tắc nhiệt độ điều khiển quạt gió Thanh cài, gá thiết bị; Nhãn tên thiết bị; Dây điện; Đầu cốt, dây thít, mica, ruột gà,…

➤ Tủ điện có thể được làm từ tấm kim loại hoặc composit với kích thước và độ dày khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng. Trong các ứng dụng thông thường, tủ điện thường được sơn tĩnh điện trơn hoặc nhăn với các màu sắc khác nhu tùy theo lĩnh vực sử dụng hoặc yêu cầu của thiết kế.

2. Các loại tủ điện công nghiệp phổ biến hiện nay

➤ Phân loại các loại tủ điện phổ biến, tùy theo chức năng, cấu tạo và mục đích sử dụng tủ điện có thể phân ra các loại tủ điện phổ biến sau đây:

Tủ điện phân phối tổng MSB

• Tủ MSB (Main Distribution Switchboard) là loại tủ được lắp đặt ngay sau các trạm hạ thế (từ 15kV xuống 380VAC), chức năng chính của tủ là đóng cắt, bảo vệ an toàn cho hệ thống điện phụ tải. Dòng điện định mức có thể đến 6300A. Tủ điện được thiết kế nhiều ngăn, mỗi ngăn tủ được thiết kế với chức năng riêng biệt như: ngăn chứa ACB/MCCB tổng, ngăn chứa các MCCB/MCB ngõ ra tải, ngăn chứa tụ bù, ngăn chứa khối chuyển nguồn ATS, giám sát từ xa thông qua GPRS…. Tủ điện được thiết kế và lắp ráp theo tiêu chuẩn IEC60439-1, áp dụng cấp bảo vệ IP42 cho tủ đặt trong nhà và IP54 cho tủ đặt ngoài trời.

• Tủ điện phân phối tổng được sử dụng trong các mạng điện hạ thế và là thành phần quan trọng nhất trong mạng phân phối điện. Tủ điện này được lắp đặt tại phòng kỹ thuật điện tổng của các công trình công nghiệp như nhà máy, xưởng công nghiệp, trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, chung cư, bệnh viện, trường học, cảng, Nó được đặt sau các trạm hạ thế và trước các tủ điện phân phối (DB).

Tủ điện phân phối  DB

• Tủ DB (Distribution Board) là tủ phân phối được sử dụng trong các mạng điện hạ thế. Vị trí của tủ thường là sau các tủ phân phối tổng (MSB) tại các nút. Dòng điện định mức có thể đến 1000A, cung cấp điện cho 1 nhóm thiết bị hoặc thiết bị đầu cuối (máy bơm, động cơ, máy móc…).

• Nó là loại tủ nhỏ nhất, nó đặt gần các phụ tải, bên trong tủ chỉ bao gồm MCB/RCCB, đèn báo pha, cầu chì. Một số tủ đặc biệt có gắn đồng hồ kWh, Amper kế, Volt kế, bảo vệ mất pha, tụ bù…

• Tủ phân phối DB thường lắp đặt tại phòng vận hành của các công trình công nghiệp, nhà máy, xưởng công nghiệp, trung tâm thương mại, chung cư…

Tủ điện chuyển nguồn tự động ATS

• Tủ điện chuyển nguồn tự động ATS được sử dụng ở những nơi có phụ tải đồi hỏi phải cấp điện liên tục, để cấp điện cho tải khi có sự cố phía nguồn lưới thường dùng là nguồn dự phòng là máy phát điện. Trong trường hợp tủ điện ATS có nhiệm vụ tự động chuyển đổi nguồn cung cấp từ lưới sang nguồn dự phòng để cấp điện trở cho nguồn tải hoạt động.

• Tủ điện ATS được sử dụng ở các khu công nghiệp như nhà máy, xưởng công nghiệp, trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, chung cư, bệnh viện, cảng, sân bay…

Tủ điện bù công suất cosφ

• Tủ điện bù công suất phản kháng được sử dụng trong các mạng điện hạ thế, ứng dụng cho các hệ thống điện sử dụng các phụ tải có tính cảm kháng cao, nó thường lắp đặt tại phòng kỹ thuật của các tầng, phòng kỹ thuật của các thiết bị và tại khu vực trạm máy biến áp hay các công trình công nghiệp và dân dụng .

• Tủ tụ bù có chức năng so sánh độ lệch pha giữa điện áp và dòng điện với giá trị cài đặt (thông thường 0.85-0.950) để tự động đóng cắt tụ bù cho đến khi đạt được trị số như yêu cầu và giữ hệ số công suất quanh giá trị cài đặt.

Tủ điện điều khiển chiếu sáng

• Tủ điện điều khiển chiếu sáng dùng cho các hệ thống đèn chiếu sáng trong các khu vực công cộng như: đường phố, khu đô thị, vườn hoa, công viên, cầu… hay trong trung tâm thương mại, cao ốc văn phòng, chung cư, bệnh viện, trường học, cảng, sân bay, sân vận động,…

3. Vai trò của tủ điện công nghiệp

➤ Tủ điện công nghiệp thường được lắp đặt ở nhà dân dụng, trung tâm thương mại, siêu thị, chung cư, trạm biến áp,.. nên là một phần không thể thiếu trong công trình dân dụng hay công nghiệp.
➤ Tủ điện công nghiệp có tác dụng bảo vệ thiết bị đầu nguồn, điều khiển phân phối điện cho toàn bộ công trình, giúp bảo vệ an toàn cho người dùng và toàn bộ hệ thống điện hoạt động tốt.
➤ Ứng dụng lắp đặt trong các công trình có nhu cầu sử dụng điện lớn, hệ thống điện phức tạp cho các công trình lớn, với tác dụng như:

• Tủ điện công nghiệp giúp chia nguồn điện thành các mạch điện riêng biệt các mạch đều có thiết bị chuyển mạch hoặc cầu chì, đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống điện.

• Bảo vệ thiết bị không bị tác động từ bên ngoài môi trường như mưa, bụi, côn trùng,..và an toàn cho tính mạng của chúng ta khỏi nguy hiểm điện giật.

• Đảm bảo hệ thống vận hành liên tục, không bị gián đoạn khi hệ thống điện lưới có trục trặc, và duy trì cung cấp điện thường xuyên và chuyển nguồn cung cấp điện nhanh chóng.

• Có tác dụng giúp công suất của nhà máy, trạm bơm, hệ thống chiếu sáng, xưởng sản xuất,.. hoạt động ổn định.

4. Ứng dụng thực tế của tủ điện công nghiệp

➤ Tùy thuộc vào loại tủ điện công nghiệp thì sẽ có ứn dụng khác nhau như:

• Ứng dụng của tụ điện phân phối: Sử dụng cho hệ thống điện hạ thế trong lắp đặt phòng kỹ thuật điện tại các công trình, nhà máy, trung tâm thương mại, xưởng sản xuất,…

• Ứng dụng của tủ điều khiển trung tâm: Ứng dụng khởi động, quản lý động cơ, máy móc, điều chỉnh tốc độ và nhiều chức năng khác của động cơ điện, bảo vệ hệ thống và điều khiển các thiết bị điện cơ, máy bơm cho khu công nghiệp, nhà máy, trạm bơm nước,..

• Ứng dụng của tủ chuyển mạch: Ứng dụng sử dụng nơi hay xảy ra sự cố mất điện mà không được phép mất điện như sân bay, bệnh viện, dây chuyền sản xuất,..

• Ứng dụng của tủ điện phòng cháy chữa cháy: ứng dụng lắp đặt cho các công trình lớn như: karaoke, trung tâm thương mại, chợ, chung cư, biệt thự, nhà cao tầng cơ quan, nhà hàng.

• Ứng dụng của tủ điện chiếu sáng: Ứng dụng cho hệ thống chiếu sáng trên vườn hoa, công viên,… cài đặt ở chế độ chiếu sáng theo giờ. Ngoài ra, với tủ điện hiện đại có tích hợp cảm ứng ánh sáng để mở đèn chiếu sáng khi trời tối.

• Các ứng dụng khác: Ngoài ra, tủ điện công nghiệp còn sử dụng cho cho máy nghiền, máy cắt, quạt điện, máy bơm, đài phun nước, quạt thông gió, quạt hút khói sử dụng trong các văn phòng, nhà máy, khu công nghiệp…

5. Hướng dẫn lựa chọn tủ điện công nghiệp chất lượng

• Phù hợp với công suất điện: dựa vào công suất điện để chọn tủ điện có công suất phù hợp. Nhất là những công trình định mở rộng hay có ý định nâng cấp hệ thống hoặc sử dụng lâu dài. Nên cần lựa chọn tủ điện có công suất tương ứng sử dụng lâu dài.

• Phù hợp với nhu cầu sử dụng: những công trình có hệ thốn điện phức tạp nên sử dụng tủ điện có chức năn phù hợp để đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống.

• Tủ điện trong nhà: có thiết kế cánh cửa dạng nổi, ít chịu tác động của mưa nắng , nên được sơn tĩnh điện đáp ứng độ bền cho tủ

• Tủ điện ngoài trời: để ngăn nước xâm nhập nên thiết kế có các đặc tính phù hợp về mái che, cánh cửa, bản lề…đảm bảo không ngấm nước, bụi bẩn,.. tránh được những tác động của bên ngoài.

• Tủ điện chính hãng: hiện nay tủ có tủ điện nhập khẩu hay sản xuất trong nước hoàn toàn đáp ứng được tiêu chuẩn nhất định. Bạn cần lựa chọn thương hiệu uy tín, hàng chính hãng để đảm bảo chế chế độ bảo hành, bảo dưỡng và các dịch vụ sau bán hàng,.. tốt nhất để đảm bảo quá trình sử dụng và vận hành của máy lâu nhất, tốn ít chi phí sửa chữa nhất.

6. Hướng dẫn cách thiết kế, lắp đặt tủ điện công nghiệp

➤  Để đảm bảo chất lượng, chúng ta khi thiết kế và lắp đặt tủ điện công nghiệp cần hết sức cẩn trọng và tỷ mỷ theo các bước sau:

Lập sơ đồ phân bổ các thiết bị cùng nguyên lý hoạt động của chúng

• Sơ đồ phân bổ các thiết bị có vai trò quan trọng, là công đoạn đầu tiên trong quá trình lắp đặt, nếu sai sót bạn phải làm lại, nên cẩn thận khi lập sơ đồ thiết kế từ đầu.

• Đảm bảo sơ đồ cần sắp xếp thiết bị hợp lý, đầy đủ và tối ưu không cồng kềnh, đảm bảo giá thành, và tính toán có thể mở rộng thêm sau này.

Khảo sát giá thành của các loại vật liệu, thiết bị

✔ Tủ điện phù hợp với kích thước để chứa những thiết bị điện đã mua: ngoài mặt tủ thường có những những lỗ trống để lắp thêm đồng hồ, nút nhấn, đèn báo.
✔ Để lắp đặt ở những vị trí trên, khách hàng có thể gia công bằng máy cắt CNC đảm bảo độ chính xác cao, hoặc sẽ cắt bằng mũi khoan khoét.
✔ Nguyên tắc khi lắp thiết bị điện vào vỏ tủ điện công nghiệp:

• Chuẩn bị thiết bị thông báo như đèn báo, điện áp, các loại đồng hồ đo được đặt ở phía trên.

• Thiết bị điều khiển sắp xếp phía dưới như cầu dao, công tắc, nút nhấn.

• Tiến hành sắp xếp nút ấn, công tắc theo hàng dọc hoặc hàng ngang, để dễ dàng vận hàng và điều khiển

• Vị trí có lỗ trống nối với thiết bị bên ngoài như nơi đấu dây bên ngoài tủ điện, quạt thông gió cần có lưới che chắn côn trùng xâm nhập làm hỏng dây điện.

Lắp đặt, sắp xếp các bộ phận lên bảng điện

➤ Lắp đặt, sắp xếp các bộ phận lên bảng điện phải đảm bảo quá trình vận hành và tính thẩm mỹ.
➤ Bảng điện được làm bằng ván ép độ 10mm chất liệu sắt hoặc phíp đặt nằm ngang, các thiết bị cũng được sắp xếp theo vị trí như sau:

• Thiết bị điều khiển đặt phía trên: cảm biến điện từ, bộ điều khiển, rơ le (rơ le bảo vệ, rơ le trung gian).

• Thiết bị đóng cắt đặt ở phía dưới: khởi động từ, aptomat, và contactor.

• Tùy vào cách phân bố, sắp xếp của từng người, Aptomat tổng thông thường được đặt ở phía trên cùng bên trái hoặc trung tâm tụ điện.

• Để thuận tiện đấu, nối các loại dây điện khác nhau, phần cầu đấu dây điện đặt phía dưới cùng

Thử lại độ an toàn của các tất cả thiết bị phía bên trong và bên ngoài

➤ Thử độ an toàn cùa toàn bộ hệ thống trong tủ điện, kiểm tra dây nối đất (lõi đồng, chất liệu mềm). Sau khi tất cả an toàn, kết thúc quá trình lắp đặt là hệ thống có thể vận hành bình thường.

Lưu ý khi lắp đặt tủ điện công nghiệp:

• Lắp đặt theo tiêu chuẩn thiết kế để sử dụng lâu dài, phát huy tối đa khả năng hoạt động của tủ điện này.

• Phù hợp với vị trí lắp đặt nên vật liệu làm tủ điện đảm bảo chống tác động từ bên ngoài môi trường, sưr dụng sơn tĩnh điện để nâng cao tuổi thọ của tủ điện.

• Tuân thủ an toàn lao động: đảm bảo trong quá trình lắp đặt an toàn cho thợ lắp đặt và an toàn sau khi sử dụng, phát huy tối đa công năng sử dụng của máy.

• Phải tiến hành chạy thử kiểm tra , đảm bảo hoạt động ổn định không có lỗi mới cho vận hành chính thức.