Cấu trúc tổng quan tủ điện hạ thế
Tủ điện hạ thế (Low Voltage Switchboard/Switchgear) thường có cấu trúc phân cấp:
- Tủ MDB (Main Distribution Board): Nhận điện từ máy biến áp hoặc hạ thế đường dây, phân phối cho các tủ DB.
- Tủ DB (Distribution Board) / Tủ nhánh: Nhận từ MDB, phân phối cho tải cuối (đèn, ổ cắm, motor nhỏ).
- Tủ điều khiển MCC (Motor Control Center): Chuyên điều khiển motor: khởi động trực tiếp (DOL), sao-tam giác, biến tần.
Thiết bị chính trong tủ điện
1. MCCB tổng (Molded Case Circuit Breaker)
MCCB tổng là CB đầu vào tủ, bảo vệ ngắn mạch và quá tải toàn bộ hệ thống. Chọn MCCB theo: dòng tải tổng × 1.25 (hệ số dự phòng), điện áp làm việc (415VAC 3 pha hoặc 230VAC 1 pha), khả năng ngắn mạch Icu (kA) phải lớn hơn dòng ngắn mạch tại điểm đấu nối.
2. Busbar chính
Tiết diện busbar tính theo mật độ dòng 1.5 A/mm² (đồng). Màu sắc phân biệt pha theo IEC 60445. Phải có khoảng cách an toàn giữa các pha tối thiểu theo điện áp.
3. MCB/MCCB nhánh
Mỗi mạch tải có CB riêng. Dòng định mức CB nhánh chọn theo: dòng tải × 1.25. Phối hợp bảo vệ (selectivity): CB nhánh phải trip trước CB tổng khi ngắn mạch tại nhánh.
4. Relay bảo vệ
- Relay nhiệt (Overload Relay): Bảo vệ motor khỏi quá tải nhiệt. Chỉnh dòng = dòng định mức motor.
- Relay mất pha: Phát hiện mất một pha trong hệ thống 3 pha. Bắt buộc cho motor lớn.
- Relay thứ tự pha: Bảo vệ motor khỏi thứ tự pha sai khi đấu lại sau sự cố.
- RCCB/RCD: Bảo vệ dòng rò, bắt buộc cho mạch ổ cắm và khu vực ẩm ướt.
5. Hệ thống tiếp địa (Earthing)
- Thanh cái PE (Earth Bar) gắn cố định vào vỏ tủ, nối với điểm tiếp địa tòa nhà.
- Tất cả vỏ kim loại thiết bị (motor, máy móc) nối PE bằng dây vàng-xanh.
- Tủ điện phải có điện trở tiếp địa ≤ 4Ω (theo TCVN).
Nguyên tắc bố trí thiết bị trong tủ
- Từ trên xuống dưới: Điện vào → CB tổng → busbar → CB nhánh → đầu ra cáp.
- Tách biệt nguồn và điều khiển: Khu vực điện lực (power section) và khu vực điều khiển (control section) bố trí riêng biệt hoặc ngăn cách.
- Dễ thao tác: CB tổng đặt vị trí dễ tiếp cận để cắt điện khẩn cấp. CB nhánh đặt ngang tầm mắt.
- Thông gió: Tủ có tải lớn cần quạt thông gió hoặc điều hòa. Nhiệt độ trong tủ không vượt 40°C.
- Nhãn dán: Mọi CB, relay, thanh cái đều phải có nhãn ghi rõ tên mạch, dòng định mức.
Tiêu chuẩn áp dụng
- IEC 61439-1: Yêu cầu chung cho tủ điện hạ thế lắp ráp.
- IEC 61439-2: Tủ điện phân phối điện (power switchgear and controlgear assemblies).
- IEC 60947: Thiết bị đóng cắt hạ thế (CB, contactor, relay).
- TCVN 7994-1:2009: Bản Việt hóa IEC 61439-1.