Tổng Quan Về Tủ Điện Hạ Thế: Chức Năng, Phân Loại Và Các Dòng Tủ Công Nghiệp Phổ Biến

Tổng Quan Về Tủ Điện Hạ Thế: Chức Năng, Phân Loại Và Các Dòng Tủ Công Nghiệp Phổ Biến

Trong hệ thống điện từ dân dụng đến công nghiệp, tủ điện hạ thế là một thành phần không thể thiếu. Điện hạ thế có điện áp từ 50-1000VAC hoặc 150-1500VDC (theo tiêu chuẩn IEC) luôn tiềm ẩn nguy cơ gây điện giật. Do đó, tủ điện hạ thế ra đời như một giải pháp an toàn tuyệt đối cho cả người sử dụng lẫn thiết bị điện.

Vậy tủ điện hạ thế được cấu tạo như thế nào, chức năng và có bao nhiêu loại trên thị trường? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây.

1. Tủ Điện Hạ Thế Là Gì?

Tủ điện là một hình thức tủ dùng để gá lắp và bảo vệ các thiết bị điện bên trong. Tủ thường được làm bằng tôn sơn tĩnh điện, composite hoặc inox tùy theo ứng dụng thực tế và được hàn hoặc gá lắp vô cùng chắc chắn.

Tủ điện hạ thế chính là loại tủ được thiết kế chuyên biệt để lắp đặt các thiết bị điện hạ thế.

Chức năng chính của tủ điện hạ thế:

• Phân phối nguồn điện: Tiếp nhận nguồn điện hạ thế từ các nguồn cung cấp chính và phân phối đến các thiết bị, hệ thống tải khác nhau. Tủ chứa các aptomat, công tắc, bộ ngắt để điều khiển luồng điện tới từng nhóm tải cụ thể.
• Bảo vệ an toàn: Bảo vệ toàn bộ hệ thống điện và thiết bị khỏi các nguy cơ như quá tải, ngắn mạch hay sự cố điện. Tủ được trang bị bộ ngắt dòng ngắn, aptomat, rơ le bảo vệ để ngăn chặn các tình huống nguy hiểm.
• Điều khiển và giám sát: Cung cấp hệ thống công tắc, bảng điều khiển (rơ le, bộ điều chỉnh tự động, bộ điều khiển logic) để theo dõi, điều chỉnh các thông số điện quan trọng như dòng điện, điện áp và công suất.

2. Thông Số Kỹ Thuật Tiêu Chuẩn

Dưới đây là bảng thông số kỹ thuật tiêu chuẩn thường được áp dụng trong thiết kế và sản xuất tủ điện hạ thế:

STT	Thuộc tính	Thông số chi tiết
1	Vật liệu	Tôn mạ kẽm, Inox, Composite
2	Màu sơn	Màu xám nhạt 7035, 7032; màu đỏ (tủ PCCC). Sơn tĩnh điện 60–80 μm
3	Độ dày vật liệu	1mm, 1.2mm, 1.5mm, 2mm, 2.5mm, 3mm
4	Hệ thanh cái đồng	Lên đến 120x10mm
5	Hệ tiếp địa	Theo các mạng TN-C, TN-S, TN-C-S, TT và IT
6	Kết cấu bên trong	Kiểu Form: 1, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b
7	MCCB ở ngăn kéo	Lên đến 630 A / 220 kW AC3, Icc lên tới 120 kA
8	Tiêu chuẩn thiết kế	Theo tiêu chuẩn IEC / EN 61439-2
9	Dòng điện định mức	≤ 6300A
10	Điện áp định mức	1000 V AC
11	Điện áp hoạt động	Lên đến 1000 V, 50 Hz
12	Cấp độ bảo vệ	Lên đến IP54

3. Cách Phân Loại Tủ Điện Hạ Thế

Cách phân loại thông dụng nhất là theo tính năng sử dụng, tuy nhiên trong kỹ thuật, người ta còn phân loại theo kết cấu và vật liệu.

3.1. Phân loại theo tính năng sử dụng

• Tủ điện phân phối: Bao gồm tủ tổng MSB, tủ DB, tủ công tơ, tủ tụ bù, tủ ATS (mục đích chính vẫn là phân phối, cung cấp điện) và tủ ổ cắm tạm.
• Tủ điện điều khiển: Dùng cho dây chuyền sản xuất, xử lý nước thải, nhiệt ẩm trung tâm (AHU), bơm cấp thoát nước, bơm tăng áp, quạt tăng áp tòa nhà, điều khiển chiếu sáng.
• Tủ điện PCCC (thường sơn màu đỏ): Tủ điều khiển PCCC, tủ đựng đồ PCCC (bình xịt, vòi phun).
• Tủ điện module âm tường: Thường dùng loại có sẵn của các hãng như Sino, Schneider, Panasonic...

3.2. Phân loại theo kết cấu tủ

• Theo Form tủ (Quyết định mức độ an toàn):
• Form 1: Thông dụng trong dân dụng, nhà máy, xưởng vừa và nhỏ tại Việt Nam.
• Form 3b: Phổ biến cho các dàn tủ phân phối tổng MSB trong nhà máy, tòa nhà lớn, khu nghỉ dưỡng.
• Form 4b: Thường chỉ có ở các nhà máy lớn có vốn đầu tư nước ngoài (đa phần là tủ nhập khẩu).
• Theo kiểu dáng lắp đặt:
• Trong nhà: Tủ đặt sàn (cao 1400-2200mm), tủ treo tường (cao 400-1200mm), tủ âm tường (cao <800mm).
• Ngoài trời: Tủ đặt nền (bơm, chiếu sáng), tủ treo cột (phân phối <800A đặt sau trạm biến áp).
• Theo số lớp cánh:
• 1 lớp cánh: Dùng cho tủ điều khiển, tủ phân phối <50A.
• 2 lớp cánh: Tủ phân phối ≥100A, hoặc tủ ngoài trời, nơi dễ bám bụi, nước.

3.3. Phân loại theo vật liệu vỏ tủ

• Tủ tôn: Phổ biến nhất nhờ giá thành hợp lý, tiến độ gia công nhanh.
• Tủ inox: Dùng trong nhà máy thực phẩm, dược phẩm. Đòi hỏi gia công bằng máy cắt Laser, giá thành khá cao.
• Tủ composite: Chủ yếu ứng dụng làm tủ công tơ ngoài trời.

4. Chi Tiết Các Loại Tủ Điện Hạ Thế Trong Công Nghiệp

4.1. Tủ điện phân phối tổng MSB (Main Distribution Switchboard)

Lắp đặt ngay sau trạm biến áp hạ thế. Chức năng chính là đóng cắt, bảo vệ và cung cấp điện hạ thế cho toàn bộ hệ thống sau trạm. Tủ chia thành nhiều khoang: tổng đầu vào, nhánh phụ tải, tụ bù, ATS và khoang liên lạc.

4.2. Tủ điện phân phối DB (Distribution Board)

Đứng sau tủ MSB, làm nhiệm vụ cung cấp điện trực tiếp ra các máy móc, hệ bơm, tủ điều khiển, đồng thời bảo vệ an toàn cho các phụ tải này.

4.3. Tủ điện công tơ

Dùng để đo đếm điện năng thương mại hoặc giám sát:

• Phụ tải 3 pha lớn Iđm > 100A: Đo gián tiếp qua biến dòng (1A hoặc 5A).
• Phụ tải 3 pha nhỏ Iđm < 100A: Đo trực tiếp (10/20A, 50/100A...).
• Phụ tải 1 pha nhỏ: Đo trực tiếp (10/50A, 20/80A...).

4.4. Tủ tụ bù

Có chức năng nâng cao hệ số cos φ, giảm tổn hao trên đường dây và tăng khả năng truyền tải của máy biến áp.

4.5. Tủ điện ATS (Auto Transfer Switch)

Điều khiển chuyển đổi nguồn tự động giữa nguồn chính và máy phát dự phòng, đảm bảo hệ thống điện vận hành liên tục. Tủ còn có chức năng bảo vệ mất pha, mất trung tính, quá áp, thấp áp.

4.6. Tủ điện ổ cắm tạm

Phục vụ thi công tại các công trường. Nguồn điện từ nhà máy hoặc máy phát được đưa đến tủ tạm để cung cấp an toàn cho công nhân. Đây là yêu cầu bắt buộc về an toàn điện ở nhiều dự án lớn.

4.7. Tủ điều khiển dây chuyền sản xuất

Thiết kế "may đo" riêng cho từng hệ thống dây chuyền nhà máy, đáp ứng chính xác công nghệ từng công đoạn hoặc toàn bộ chu trình tạo ra sản phẩm.

4.8. Tủ điều khiển xử lý nước thải

Điều khiển quy trình vận hành của bơm, máy thổi khí, van điện... đáp ứng các chỉ tiêu đầu ra của nước thải. Thiết bị này gần như bắt buộc tại các nhà máy, khu đô thị, bệnh viện.

4.9. Tủ điều khiển nhiệt ẩm trung tâm (AHU)

Ứng dụng trong hệ thống HVAC yêu cầu khắt khe về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất (Bệnh viện, dược phẩm, điện tử). Ngày nay rất phổ biến trong các hệ thống chiller của trung tâm thương mại lớn.

4.10. Tủ điều khiển bơm cấp thoát nước

Lắp đặt tại các trạm bơm quận/huyện để điều khiển bơm, đóng mở cống, van điện phục vụ việc cấp nước mùa khô và xả lũ mùa mưa.

4.11. Tủ điều khiển bơm tăng áp

Đảm bảo duy trì áp lực nước trong đường ống luôn đạt yêu cầu. Rất phổ biến tại các chung cư, khách sạn, nhà máy.

4.12. Tủ điều khiển quạt tăng áp tòa nhà

Điều khiển hệ thống thông gió, cấp khí tươi. Đặc biệt quan trọng khi có hỏa hoạn: tủ sẽ kích hoạt quạt tăng áp đẩy khói khỏi hành lang, cầu thang, hầm, giúp con người thoát hiểm an toàn.

4.13. Tủ điều khiển chiếu sáng

Đóng cắt hệ thống đèn theo thời gian thực hoặc qua cảm biến ánh sáng, sử dụng rơ le thời gian, vi điều khiển hoặc PLC.

4.14. Tủ điện phòng cháy chữa cháy (PCCC)

• Phòng: Khi sụt áp nhẹ trên đường ống, bơm bù hoạt động để duy trì áp suất.
• Chữa: Khi có hỏa hoạn, vòi nước mở gây sụt áp lớn, bơm chính sẽ kích hoạt tự động để cấp nước chữa cháy.

4.15. Tủ điện module âm tường

Thường có từ 2-48 module (mỗi module lắp vừa 1 MCB 1P). Dễ đấu nối, sử dụng rộng rãi trong các căn hộ, khối văn phòng với các hãng thông dụng như Sino, Panasonic...