Tủ điện phân phối

Tủ điện phân phối là trạm trung chuyển điện năng của mọi công trình: nhận nguồn từ trạm biến áp hoặc máy phát, chia thành nhiều lộ ra và bảo vệ từng nhánh phụ tải theo đúng thứ tự chọn lọc. Toàn bộ tủ điện phân phối tại đây được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Schneider, Panasonic, MPE tại Việt Nam, đầy đủ CO/CQ và hồ sơ kỹ thuật. Bài viết chuẩn hóa cách phân biệt tủ MSB và tủ DB, cách đọc cấp phân tách Form theo IEC 61439, cách tính công suất tủ bằng hệ số đồng thời và quy tắc chọn vỏ tủ theo cấp bảo vệ IP.

Tủ điện phân phối là gì và vị trí trên sơ đồ một sợi

Tủ điện phân phối là tủ chứa các thiết bị đóng cắt, bảo vệ và đo lường, có nhiệm vụ nhận điện từ một nguồn đầu vào rồi chia ra nhiều lộ tải, đồng thời cách ly và bảo vệ từng nhánh khi có sự cố. Điểm khác biệt so với tủ điều khiển là tủ phân phối tập trung vào truyền tải và bảo vệ công suất, không chứa mạch logic điều khiển động cơ.

Trên sơ đồ một sợi của một công trình, điện đi theo ba tầng rõ rệt. Tầng một là tủ điện tổng MSB đặt ngay sau trạm biến áp, mang dòng danh định lớn từ 630A đến 6300A, dùng máy cắt không khí ACB hoặc MCCB cỡ lớn. Tầng hai là tủ phân phối DB đặt tại từng tầng hoặc từng khu vực, dòng danh định phổ biến 100A đến 630A, dùng MCCB và MCB. Tầng ba là tủ nhánh hay tủ chiếu sáng FDB, dòng dưới 100A, chủ yếu dùng MCB và RCBO cấp cho ổ cắm, đèn và tải nhỏ.

Mỗi tầng phải phối hợp chọn lọc với tầng dưới: khi sự cố xảy ra ở một nhánh, chỉ thiết bị gần nhất phía trên nhánh đó tác động, các tầng trên vẫn giữ điện cho phần còn lại. Nguyên tắc này gọi là phối hợp chọn lọc, thực hiện bằng chênh lệch dòng cắt và thời gian trễ giữa các cấp. Toàn bộ tủ phân phối ba tầng này được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Schneider, Panasonic, MPE tại Việt Nam.

Phân biệt tủ MSB và tủ DB qua bốn thông số cốt lõi

MSB (Main Switchboard) và DB (Distribution Board) đều là tủ phân phối nhưng khác nhau về quy mô, kết cấu và mức độ khắt khe khi chế tạo. Nhầm lẫn hai loại dẫn tới chọn sai thanh cái, sai khả năng chịu ngắn mạch và không đạt nghiệm thu.

Thanh cái đồng và bài toán mật độ dòng

Thanh cái (busbar) là xương sống dẫn dòng trong tủ, thường làm bằng đồng nguyên chất độ dẫn cao. Nguyên tắc tính là mật độ dòng khoảng 2A trên mỗi mi-li-mét vuông tiết diện đồng khi lắp trong tủ kín thông gió tự nhiên. Ví dụ tủ 1000A cần thanh cái tiết diện khoảng 500mm², tương ứng một thanh 100x5mm hoặc hai thanh 60x5mm ghép song song. Với dòng lớn hơn 2000A phải ghép nhiều thanh và tính thêm hiệu ứng bề mặt làm giảm hiệu quả dẫn của phần lõi. Khoảng cách giữa các pha và khoảng cách tới vỏ phải bảo đảm khe hở không khí và chiều dài đường rò theo IEC 61439, thường tối thiểu 25mm cho hệ 690V. Sứ đỡ thanh cái phải chịu được lực điện động khi ngắn mạch, lực này tỉ lệ với bình phương dòng đỉnh Ipk.

Cấp phân tách Form theo IEC 61439: thông số bị bỏ quên nhiều nhất

Form là mức độ ngăn cách vật lý giữa các bộ phận bên trong tủ: giữa thanh cái với thiết bị, giữa các thiết bị với nhau và giữa thiết bị với đầu cực đấu dây. Cấp Form càng cao thì người vận hành càng an toàn khi bảo trì một lộ mà các lộ khác vẫn mang điện.

Hậu tố a và b chỉ cách xử lý đầu cực: dạng a cho phép đầu cực của nhiều lộ nằm chung một khoang, dạng b bắt buộc mỗi lộ có khoang đầu cực riêng. Với công trình vận hành liên tục như bệnh viện, trung tâm dữ liệu hay dây chuyền sản xuất, Form 4b là lựa chọn bắt buộc vì kỹ thuật viên có thể tháo đấu lại một lộ mà không phải dừng cả hệ thống. Ngược lại, tủ nhánh nhỏ trong nhà xưởng dùng Form 1 hoặc Form 2 là đủ và tiết kiệm đáng kể chi phí gia công vách ngăn.

Vỏ tủ, cấp bảo vệ IP và tiêu chuẩn gia công cơ khí

Vỏ tủ quyết định tuổi thọ và độ an toàn khi lắp ngoài trời hoặc môi trường bụi ẩm. Ba yếu tố cần soi kỹ khi nghiệm thu là độ dày tôn, cấp bảo vệ IP và chất lượng lớp sơn tĩnh điện.

Về cơ khí, tủ trong nhà thường dùng tôn dày 1,2 đến 1,5mm cho tủ DB và 2,0mm cho tủ MSB, khung xương tủ đứng dùng tôn 2,0 đến 3,0mm để chịu tải trọng thiết bị. Bề mặt phải qua xử lý phốt phát hóa rồi sơn tĩnh điện dày khoảng 60 đến 100 micromet, bám chắc và chống ăn mòn. Tủ đặt ngoài trời cần thêm mái che, gioăng cao su chống nước ở cửa, lưới chắn côn trùng ở khe thông gió và tấm đế nâng cao chống ngập. Ngoài ra, tủ cần lỗ thoát nhiệt hoặc quạt hút nếu tổn hao công suất bên trong lớn, vì nhiệt độ cao làm giảm dòng cho phép của thiết bị đóng cắt.

Tính chọn tủ phân phối theo hệ số đồng thời và hệ số sử dụng

Sai lầm phổ biến nhất khi đặt tủ là cộng dồn toàn bộ công suất các nhánh rồi chọn tủ theo con số đó, dẫn tới tủ quá khổ và đội chi phí. Thực tế các phụ tải không bao giờ chạy hết công suất cùng lúc, nên phải áp dụng hệ số sử dụng và hệ số đồng thời.

Hệ số sử dụng Ku phản ánh mức tải thực so với công suất định mức của từng thiết bị: động cơ thường lấy 0,75, ổ cắm 0,1 đến 0,2, chiếu sáng 1,0 vì đèn luôn chạy đủ tải. Hệ số đồng thời Ks phản ánh xác suất nhiều nhánh chạy cùng lúc, giảm dần theo số mạch: 2 đến 3 mạch lấy khoảng 0,9; 4 đến 5 mạch lấy 0,8; 6 đến 9 mạch lấy 0,7; từ 10 mạch trở lên lấy khoảng 0,6. Công suất tính toán của tủ bằng tổng công suất đặt nhân với Ku rồi nhân tiếp với Ks, sau đó quy ra dòng để chọn thiết bị đầu vào.

Bảng trên tính với hệ số công suất khoảng 0,85 và điện áp dây 380V. Sau khi có dòng tính toán, nên chọn thiết bị đầu vào lớn hơn khoảng 25 đến 30% để dự phòng mở rộng, đồng thời kiểm tra dòng cắt ngắn mạch tại điểm lắp đặt phải nhỏ hơn khả năng cắt Icu của thiết bị. Các dòng aptomat MCCB và aptomat MCB lắp trong tủ được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Schneider, Panasonic, MPE tại Việt Nam.

So sánh thương hiệu tủ và thiết bị lắp trong tủ phân phối

Một tủ phân phối gồm hai phần: phần vỏ tủ cơ khí và phần thiết bị đóng cắt bên trong. Bảng dưới tổng hợp các thương hiệu thông dụng theo từng phần để định vị nhanh khi lập dự toán.

Các thương hiệu trên đều được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Schneider, Panasonic, MPE tại Việt Nam, đủ CO/CQ phục vụ nghiệm thu. Khi so sánh, đừng chỉ nhìn giá vỏ tủ: một vỏ rẻ hơn vài triệu nhưng tôn mỏng, sơn bong sau hai mùa mưa và không đạt cấp Form yêu cầu sẽ khiến chủ đầu tư phải làm lại toàn bộ. Ưu tiên đơn vị công bố rõ độ dày tôn, cấp IP, tiết diện thanh cái và có bản vẽ bố trí thiết bị kèm theo.

Xem theo từng thương hiệu: Tủ điện phân phối Schneider, Tủ điện phân phối Panasonic, Tủ điện phân phối MPE và Tủ điện phân phối PCE. Nhóm tủ liên quan: Tủ điện âm tường, Tủ điện điều khiển và Tủ điện tụ bù.

Lắp đặt, nghiệm thu và bảo trì tủ phân phối bằng camera nhiệt

Tủ phân phối lắp đúng quy trình sẽ chạy ổn định hàng chục năm, còn lắp ẩu thì phát nhiệt tại mối nối và cháy tủ chỉ sau vài mùa cao điểm. Dưới đây là trình tự sáu bước và cách bảo trì bằng đo nhiệt.

Bước một, kiểm tra mặt bằng: nền phòng điện phải khô, cao hơn cốt sàn để tránh ngập, chừa lối thao tác trước tủ tối thiểu 0,8m và sau tủ 0,6m nếu tủ có cửa sau. Bước hai, cố định tủ vào bệ bê tông hoặc khung sắt bằng bu lông nở, kiểm tra tủ đứng cân bằng để cửa đóng khít. Bước ba, đấu nối đất vỏ tủ và thanh PE về hệ tiếp địa chung, điện trở nối đất nên dưới 4 ohm. Bước bốn, kéo cáp vào tủ qua ống luồn hoặc thang máng, đầu cáp bấm đầu cốt đúng cỡ, siết theo lực khuyến nghị của hãng, thường 8 đến 25Nm tùy cỡ bu lông thanh cái. Bước năm, dán nhãn từng lộ và treo sơ đồ một sợi bên trong cánh tủ. Bước sáu, đo cách điện bằng megohm kế ở 500V hoặc 1000V, giá trị phải trên 1 megaohm trước khi đóng điện.

Bảo trì định kỳ: nhiệt độ nói lên tất cả

Phần lớn sự cố cháy tủ bắt nguồn từ mối nối lỏng làm điện trở tiếp xúc tăng và sinh nhiệt cục bộ. Cách phát hiện sớm hiệu quả nhất là quét camera nhiệt hồng ngoại toàn bộ đầu cực và thanh cái khi tủ đang mang tải cao, thực hiện mỗi sáu tháng. Nguyên tắc đọc kết quả: chênh lệch nhiệt giữa hai điểm cùng chức năng dưới 10 độ C là bình thường, từ 10 đến 30 độ C cần lên kế hoạch siết lại, trên 30 độ C phải xử lý ngay trong lần cắt điện gần nhất. Ngoài đo nhiệt, mỗi năm nên vệ sinh bụi bằng khí nén khô, kiểm tra gioăng cửa, thay lọc gió quạt hút và thử tác động các thiết bị chống rò bằng nút test. Ghi nhật ký bảo trì giúp truy được lộ nào hay phát nhiệt để xử lý dứt điểm.

Năm lỗi thường gặp khi thi công tủ phân phối

Lỗi thứ nhất là chọn thanh cái thiếu tiết diện, chạy đầy tải thì thanh nóng và sơn cách điện bong. Lỗi thứ hai là không tính khả năng chịu ngắn mạch Icw, khi sự cố xảy ra thanh cái bị lực điện động uốn cong hoặc sứ đỡ vỡ. Lỗi thứ ba là bỏ qua cấp Form, tủ làm xong không thể bảo trì nóng, mỗi lần sửa một lộ phải cắt điện cả tầng. Lỗi thứ tư là đấu cáp không bấm đầu cốt hoặc bấm sai cỡ, điểm nối phát nhiệt và mòn dần. Lỗi thứ năm là quên bố trí thông gió, nhiệt độ trong tủ vượt 40 độ C khiến thiết bị đóng cắt phải giảm dòng làm việc theo hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ của hãng.

Vì sao nên đặt tủ điện phân phối tại Hoàng Phát Lighting

Hoàng Phát Lighting là nhà phân phối thiết bị điện và chiếu sáng nhiều năm kinh nghiệm, phục vụ cả dự án công nghiệp lẫn khách lẻ trên toàn quốc. Với riêng nhóm tủ điện phân phối, khách hàng nhận được năm cam kết cụ thể.

Thứ nhất, thiết bị bên trong tủ là hàng chính hãng đầy đủ CO/CQ, tủ chế tạo theo IEC 61439 để nghiệm thu công trình. Thứ hai, hỗ trợ bóc tách khối lượng và lập bảng thiết bị theo sơ đồ một sợi khách hàng cung cấp. Thứ ba, giao hàng nhanh toàn quốc, sẵn vỏ tủ tiêu chuẩn và nhận gia công theo kích thước riêng. Thứ tư, đội kỹ thuật tư vấn chọn dòng danh định, cấp Form, cấp IP và tiết diện thanh cái phù hợp công trình. Thứ năm, báo giá theo cấp số lượng, có chính sách riêng cho nhà thầu và dự án. Toàn bộ nhóm tủ điện phân phối được phân phối chính hãng bởi Hoàng Phát Lighting — Đại lý cấp 1 Schneider, Panasonic, MPE tại Việt Nam.

Nếu chưa chắc chắn về cấu hình, bạn có thể gửi danh sách phụ tải và sơ đồ mặt bằng, kỹ thuật viên sẽ tính công suất theo hệ số đồng thời rồi đề xuất cấu hình tủ, thiết bị đóng cắt và cấp Form phù hợp.

Xem nhanh tủ điện phân phối theo phân loại

Nhóm tủ điện phân phối được chia theo vị trí trên tuyến điện, giúp bạn tìm đúng loại cần dùng cho tầng tủ tổng hoặc tầng phân phối khu vực.

Tủ điện phân phối tổng MSB  ·  Tủ điện phân phối DB

Câu hỏi thường gặp về tủ điện phân phối

Tủ điện phân phối là gì?
Là tủ nhận điện từ một nguồn đầu vào rồi chia ra nhiều lộ tải, chứa thiết bị đóng cắt, bảo vệ và đo lường. Nó bảo vệ từng nhánh khi có sự cố và cho phép cách ly từng lộ để bảo trì mà không cắt toàn hệ thống.

Tủ MSB và tủ DB khác nhau thế nào?
MSB là tủ tổng sau trạm biến áp, dòng 630A đến 6300A, chịu ngắn mạch 50kA trở lên, dùng ACB. DB là tủ phân phối tầng hoặc khu vực, dòng 63A đến 630A, chịu ngắn mạch 10kA đến 36kA, dùng MCCB và MCB.

Cấp Form trong tủ điện nghĩa là gì?
Là mức ngăn cách vật lý giữa thanh cái, thiết bị và đầu cực đấu dây theo IEC 61439. Form 1 không ngăn cách, Form 4b ngăn triệt để nhất, cho phép bảo trì một lộ trong khi các lộ khác vẫn mang điện an toàn.

Tính công suất tủ phân phối như thế nào?
Lấy tổng công suất đặt nhân hệ số sử dụng Ku của từng loại tải, rồi nhân hệ số đồng thời Ks theo số mạch (khoảng 0,6 đến 0,9). Quy kết quả ra dòng rồi chọn thiết bị đầu vào lớn hơn 25 đến 30% để dự phòng.

Tủ lắp ngoài trời cần cấp IP bao nhiêu?
Ngoài trời có mái che nên chọn IP55 trở lên, ngoài trời trực tiếp hoặc vùng ven biển nên dùng IP66. Kèm theo cần mái che, gioăng chống nước ở cửa, lưới chắn côn trùng và bệ nâng cao chống ngập.

Bao lâu nên bảo trì tủ điện một lần?
Nên quét camera nhiệt mỗi sáu tháng khi tủ mang tải cao và vệ sinh, siết lại đầu cực mỗi năm. Chênh lệch nhiệt giữa các điểm cùng chức năng vượt 30 độ C phải xử lý ngay trong lần cắt điện gần nhất.

Nguồn gốc: Hoàng Phát Lighting