Các loại form tủ điện theo tiêu chuẩn IEC 61439

Chu Văn An

Hình thức của tủ điện là yếu tố quyết định đến tính an toàn, liên tục và khả năng phục hồi của hệ thống điện. Vì vậy, việc lựa chọn mẫu tủ điện phù hợp là vô cùng cần thiết. Bạn có thể tìm hiểu về các mẫu tủ điện theo tiêu chuẩn IEC trong bài viết dưới đây của chúng tôi.

Tìm hiểu về tiêu chuẩn IEC 61439 cho mẫu tủ điện

IEC 61439 là bộ tiêu chuẩn chung của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) quy định việc thiết kế, sản xuất và các loại thử nghiệm đối với tủ điện hạ thế. Tiêu chuẩn này thay thế IEC 60439, nhằm đảm bảo độ tin cậy và an toàn cao hơn cho người vận hành, thông qua các quy định toàn diện và chi tiết về nhiều mặt như dung sai dòng ngắn mạch, cách điện, mức bảo vệ, khoảng cách an toàn, xung điện, giới hạn nhiệt độ…

Trong IEC 61439, hạng mục dạng tủ điện là bộ quy định về sự tách biệt giữa ba bộ phận chính bao gồm thiết bị đóng cắt, thanh cái và các điểm kết nối đầu vào, đầu ra của thiết bị. Nói cách khác, hình thức tủ điện mô tả cấu trúc vật lý bên trong tủ điện và cách các bộ phận điện của tủ được ngăn cách với nhau bằng vách ngăn hoặc vỏ bọc.

• Thiết bị chuyển mạch: Bao gồm thiết bị dẫn động hoặc thiết bị điều khiển chính, thường được đặt ở phía trước tủ.
• Thanh cái: Chịu trách nhiệm dẫn điện giữa điểm kết nối thiết bị điện và thiết bị chuyển mạch.
• Điểm kết nối thiết bị: Nơi kết nối điện từ nguồn ngoài vào tủ và từ bên trong tủ đến thiết bị. Điểm này thường nằm phía sau tủ.

Tùy theo nhu cầu, mục đích sử dụng và yêu cầu về kết cấu, mức độ bảo vệ của hệ thống, tủ điện sẽ được phân thành các dạng khác nhau, bắt đầu từ dạng 1, 2, 3, 4. Mỗi dạng sẽ được chia thành cấp a và b, trong đó cấp b sẽ có mức độ ngăn cách cao hơn.

Tại sao cần phân chia các mẫu tủ điện?

Mẫu tủ điện theo tiêu chuẩn IEC là tiêu chuẩn pháp lý thống nhất nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị khi làm việc với điện, đặc biệt là tránh phóng điện hồ quang khi xảy ra sự cố điện hóa. Hình thức tủ điện càng cao thì mức độ bảo vệ càng cao. Tất nhiên, khi có sự cố về điện, tủ điện được thiết kế, sản xuất theo mẫu chuẩn có thể giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản bằng cách khoanh vùng sự cố, kiểm soát hồ quang và đảm bảo sự cố không lan sang khu vực khác.

Ngoài ra, hình thức của tủ điện còn quyết định khả năng phục hồi, liên tục của hệ thống điện. Đối với các cơ sở sản xuất quy mô lớn hoặc trung tâm dữ liệu hay bệnh viện, chủ đầu tư thường lựa chọn những dạng tủ điện cao (kết cấu bên trong tủ được phân chia rõ ràng) để thuận tiện cho việc thao tác, vận hành hoặc bảo trì, sửa chữa. Nguyên nhân là do các vách ngăn trong tủ điện có chức năng ngăn chặn cháy lan, khói và các hư hỏng vật lý sang các ngăn lân cận, giúp giảm đáng kể thời gian “ ngừng hoạt động” của hệ thống, từ đó duy trì sự ổn định trong nguồn điện.

Hiểu được ý nghĩa của các dạng tủ điện cũng là cơ sở để người vận hành lựa chọn thiết bị phù hợp cho từng dự án cụ thể, giúp tối ưu hóa chi phí đầu tư mà vẫn đảm bảo hiệu quả công việc.

Các loại form tủ điện theo tiêu chuẩn IEC

Theo tiêu chuẩn IEC, mẫu tủ điện được chia thành 7 loại chính, bao gồm: tủ điện mẫu 1, mẫu 2a & mẫu 2b, mẫu 3a & mẫu 3b, mẫu 4a & mẫu 4b.

Tủ điện mẫu 1

Đây là cấp độ cơ bản nhất trong các dạng tủ điện, thể hiện qua việc không có vách ngăn ngăn cách các bộ phận điện trong tủ. Trong cấu trúc này, các thiết bị đóng cắt, thanh cái và các điểm kết nối đều được bố trí trong một ngăn duy nhất.

Do không có vách ngăn nên tủ điện mẫu 1 có chi phí sản xuất, đầu tư thấp, phù hợp với những ứng dụng đơn giản, không yêu cầu quá khắt khe về tính liên tục của nguồn điện. Tuy nhiên, mức độ an toàn của loại tủ này thấp nên bất kỳ sự cố nào cũng có thể lan rộng, gây nguy hiểm cho thiết bị và người vận hành.

Loại tủ điện phù hợp với mẫu 1 thường là tủ công tơ điện.

Tủ điện mẫu 2a & 2b

Về cơ bản, cấu tạo của tủ điện form 2a khá giống tủ điện form 1, chỉ khác là có thêm vách ngăn/vỏ che giữa thiết bị đóng cắt và thanh cái.

Sự khác biệt giữa tủ điện form 2a & 2b nằm ở vị trí đầu nối đầu ra. Trong khi form 2a chỉ ngăn cách khối chức năng với thanh cái và điểm kết nối thì tủ form 2b có thêm ngăn cách giữa điểm kết nối và thanh cái chính. Sự tách biệt này giúp bảo vệ người vận hành trong quá trình bảo trì, thay thế các nhóm thiết bị đóng cắt và giảm thiểu nguy cơ phóng điện hồ quang.

Tủ điện mẫu 2 thường được ưu tiên lựa chọn cho các loại tủ phân phối điện tầng như tủ MDB hay DB.

Tủ điện mẫu 3a & 3b

Đặc điểm của tủ điện mẫu 3 là tập trung ngăn cách các khối chức năng với nhau bằng các vách ngăn kim loại hoặc phi kim loại và không phân chia các điểm đấu nối. Đặc biệt, mẫu 3a thực hiện phân vùng bảo vệ riêng biệt giữa các thiết bị chuyển mạch. Mẫu 3b có thêm tính năng tách biệt các điểm đấu nối của các khối chức năng với thanh cái nhưng không riêng lẻ. Mục đích là để nhanh chóng cách ly một khối chức năng riêng biệt mà không ảnh hưởng hoặc làm gián đoạn hoạt động của các khối chức năng lân cận và thanh cái.

Do có độ tin cậy cao nên tủ điện form 3 rất thích hợp sử dụng trong tủ điện MSB trong các nhà máy, tòa nhà lớn, trung tâm thương mại.

Tủ điện mẫu 4a & 4b

Đây là mẫu tủ điện có độ an toàn cao nhất và đầy đủ nhất theo tiêu chuẩn IEC 61439. Cấu trúc này cho phép tủ điện tách biệt được tất cả các thành phần như dạng 3, đồng thời cũng tách riêng được các điểm đấu nối đầu ra.

Trong tủ điện form 4a, mỗi thiết bị chuyển mạch và điểm đấu nối của nó được ngăn cách với thanh cái chính bằng một vách ngăn. Trong khi ở tủ điện form 4b, mỗi khối chức năng được bảo vệ riêng biệt bằng thanh cái và các điểm đấu nối. Điều này cho phép việc bảo trì, sửa chữa được thực hiện đơn giản, nhanh chóng mà không cần phải tắt nguồn toàn bộ hệ thống, hay dễ dàng cách ly các sự cố ở từng ngăn riêng biệt. Nhờ đó, tủ điện form 4 được ưu tiên sử dụng trong các nhà máy công nghiệp nặng, quy mô lớn.

Cách chọn mẫu tủ điện phù hợp

Để lựa chọn được mẫu tủ điện phù hợp cho hệ thống cần phải xem xét, tính toán kỹ dựa trên nhiều yếu tố.

Yêu cầu bảo vệ

Tủ điện lắp đặt cần phải tương thích với điều kiện điển hình trong môi trường lắp đặt. Tương ứng, mẫu tủ điện cũng cần phải tuân thủ các yêu cầu bảo vệ dựa trên việc đánh giá mức độ rủi ro của ứng dụng. Ví dụ, ở những khu vực có yêu cầu khắt khe về tính liên tục của nguồn điện như bệnh viện, trung tâm dữ liệu, tủ điện form 4b gần như là yêu cầu bắt buộc.

Ngược lại, đối với những ứng dụng đơn giản như tủ phân phối phụ, có thể lựa chọn tủ form 2b để tiết kiệm chi phí mà vẫn đáp ứng được nhu cầu bảo vệ.

Khả năng duy trì và mở rộng hệ thống

Nếu hệ thống của bạn có nhu cầu bảo trì thường xuyên và có kế hoạch mở rộng công suất thì nên ưu tiên lựa chọn tủ mẫu 3 hoặc 4 để thuận tiện cho việc kiểm tra, sửa chữa. Việc tủ điện có nhiều vách ngăn cũng giúp cho việc lắp đặt thêm các module trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn.

Chi phí đầu tư

Đây là một trong những yếu tố quyết định trong việc lựa chọn mẫu tủ điện. Hình thức tủ điện phù hợp phải cân bằng được hai yếu tố: mức độ bảo vệ và chi phí đầu tư.

Đối với hệ thống điện vừa và nhỏ, việc đầu tư tủ điện mẫu 4 có thể không cần thiết do chi phí đầu tư cao. Tuy nhiên, hệ thống tủ điện quy mô lớn không thể lựa chọn dạng 1 hoặc 2 vì không đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Việc thay thế sau thời gian vận hành cũng đòi hỏi chi phí cao hơn rất nhiều.

Những câu hỏi thường gặp về form tủ điện

Câu 1: Làm thế nào để phân biệt nhanh các loại form tủ điện chính?

Hồi đáp: Hình thức tủ điện đề cập đến việc ngăn cách các bộ phận chính trong tủ điện. Sự khác biệt giữa 4 loại form tủ điện theo tiêu chuẩn IEC nằm ở:

• Tủ điện mẫu 1: Tuyệt đối không ngăn cách.
• Tủ điện dạng 2: Ngăn cách thiết bị đóng cắt với thanh cái.
• Tủ điện mẫu 3: Ngăn cách các khối chức năng riêng biệt.
• Tủ điện mẫu 4: Ngăn cách tất cả các điểm đấu nối.

Câu 2: Mẫu tủ điện nào tối ưu cho hệ thống điện hạ thế?

Hồi đáp: Việc đánh giá sự tối ưu của hình thức tủ điện cần phải dựa trên nhiều tiêu chí như chúng tôi đã phân tích ở trên. Tuy nhiên, tủ điện form 3b được các chuyên gia đánh giá là sự lựa chọn tối ưu mà vẫn đảm bảo an toàn và có chi phí hợp lý hơn so với tủ điện form 4.