Tủ điện công trình: các loại tủ và cách chọn vỏ tủ

2. Các loại tủ trong một công trình

Schneider Electrical Installation Guide chia tủ phân phối hạ thế theo ứng dụng: tủ tổng hạ thế (MLVS, Main LV Switchboard, ở Việt Nam thường gọi MSB), tủ điều khiển động cơ (MCC, Motor Control Centre), tủ phân phối phụ và tủ phân phối cuối. Tủ cho ứng dụng riêng như sưởi, thang máy, quá trình công nghiệp có thể đặt cạnh tủ tổng hoặc gần nơi dùng. Trên công trường, tủ thường được gọi theo chức năng như bảng dưới.

• Tủ âm tường cho căn hộ, văn phòng: xem tủ điện âm tường chọn kích thước.
• Tủ bù: xem tủ bù công suất phản kháng.
• Tủ động lực: xem biến tần cho quạt, bơm và khởi động từ và rơ le nhiệt.
• Tủ ATS và aptomat tổng: xem ACB và ATS dùng khi nào.
• Công trình có trạm biến áp riêng nhận điện trung thế ở phía trước tủ tổng: xem cáp trung thế 24, 35 kV chọn thế nào và phụ kiện cáp trung thế.

3. Cấp bảo vệ IP theo IEC 60529

Mã IP phân loại bằng số mức bảo vệ của vỏ thiết bị: chống người chạm vào phần mang điện, chống vật rắn lọt vào và chống nước lọt vào nếu có ghi (IEC 60050, mục 426-04-02). Mã gồm chữ IP và hai chữ số đặc trưng (IEC 60529). Chữ số thứ nhất chạy từ 0 đến 6, chữ số thứ hai từ 0 đến 8. Chữ số thứ nhất không có mức 7, nên mã như IP77 là ghi sai. Chữ số không cần nêu thì thay bằng X, ví dụ IPX5 hoặc IP2X. Mã IP áp dụng cho thiết bị điện tới 72,5 kV (Schneider Electrical Installation Guide).

• IPX7, IPX8 (ngâm nước) không bao hàm IPX5, IPX6 (tia nước). Vỏ chịu được cả hai phải ghi kép, ví dụ IPX5/IPX7 (IEC 60529).
• Chống chạm phần nguy hiểm còn có chữ bổ sung A, B, C, D sau hai chữ số: B là ngón tay thử đường kính 12 mm, dài 80 mm; D là que thử đường kính 1,0 mm, dài 100 mm (IEC 60529).
• Rào chắn, vỏ bọc chống chạm trực tiếp phải có cấp bảo vệ thấp nhất IPXXB hoặc IP2X, và IPXXD hoặc IP4X ở bề mặt nằm ngang trên cùng dễ tiếp cận (QCVN 12:2014/BXD, mục 2.4.1.2).
• Vỏ có nhiều kiểu lắp cho cấp IP khác nhau thì nhà sản xuất phải ghi IP cho từng kiểu lắp trong hướng dẫn (IEC 60529).

4. Cấp chống va đập IK theo IEC 62262

IEC 62262 định nghĩa mã IK, chỉ khả năng của vỏ thiết bị chịu va đập cơ học trên mọi mặt. Mã gồm chữ IK và hai chữ số từ 00 đến 10, ứng với năng lượng va đập tính bằng jun (J). Cột AG là mã ứng suất cơ trong phân loại ảnh hưởng bên ngoài của IEC 60364-5-51 (Schneider Electrical Installation Guide).

Trong IEC 61439, va đập cơ học (mục 10.2.6) và cấp bảo vệ của vỏ (mục 10.3) đều thuộc danh mục kiểm chứng thiết kế tủ. Riêng va đập cơ học chỉ được kiểm chứng bằng thử nghiệm (Schneider Electrical Installation Guide, hình E34).

5. Chọn IP, IK theo nơi đặt tủ

Cấp IP và IK của vỏ chọn theo các ảnh hưởng bên ngoài định nghĩa trong IEC 60364-5-51: có vật rắn (mã AE), có nước (mã AD), ứng suất cơ, năng lực của người tiếp cận (mã BA). Nếu quy định của từng nước không nói khác, Schneider khuyến nghị các mức trong bảng dưới cho tủ đặt trong nhà (Schneider Electrical Installation Guide).

• Không lắp tủ điện ở dưới hoặc trong phòng vệ sinh, phòng tắm, chỗ rửa, phòng giặt, phòng có hoá chất (QCVN 12:2014/BXD, mục 2.1.12.8).
• Ở khu vực có mật độ người cao (QCVN gọi là KV2, KV3), thiết bị đóng cắt, điều khiển, bảo vệ phải bố trí để chỉ người có trách nhiệm tiếp cận được. Nếu đặt trong phạm vi lối đi lại, chúng phải nằm trong tủ hoặc hộp kín bằng vật liệu không cháy hoặc khó cháy (QCVN 12:2014/BXD, mục 2.5.3.2, 2.5.3.3).

6. Vật liệu vỏ tủ

IEC 61439 kiểm chứng độ bền vật liệu của tủ qua các hạng mục: chống ăn mòn (mục 10.2.2), tính chất của vật liệu cách điện gồm ổn định nhiệt và chịu nhiệt bất thường, cháy do hiệu ứng điện bên trong (10.2.3), chịu tia cực tím UV (10.2.4), va đập cơ học (10.2.6). Chống ăn mòn chỉ được kiểm chứng bằng thử nghiệm, không bằng tính toán hay so sánh (Schneider Electrical Installation Guide, hình E34, theo bảng D.1 phụ lục D của IEC 61439-1).

Với tủ phân phối cỡ nhỏ, catalogue tủ điện Sino Vanlock (không ghi năm) cho thấy các lựa chọn vật liệu sau:

• Tủ âm tường dòng E4M: nắp che màu trắng hoặc màu khói trong, đế nhựa hoặc đế sắt.
• Tủ âm tường mặt nhựa ABS, nắp che polycarbonate (PC).
• Tủ vỏ kim loại có nắp bảo hộ PC, kiểu lắp chìm hoặc lắp nổi, theo số module (ví dụ 28, 36, 48 module).
• Tủ vỏ kim loại chống thấm nước, catalogue ghi IP65/55.
• Tủ vỏ kim loại dùng chứa MCCB và khởi động từ.

7. Dạng ngăn cách và kiểu ngăn chức năng

Tủ lắp ráp chia thành các ngăn chức năng (functional unit). Mỗi ngăn gồm mọi phần tử điện và cơ cùng thực hiện một chức năng. Một tủ có một ngăn lộ vào và một hoặc nhiều ngăn lộ ra. IEC 61439 quy định dạng ngăn cách (form of separation) giữa các ngăn này, đánh số từ 1 đến 4, có biến thể a hoặc b. Form số lớn bao hàm đặc điểm của form số nhỏ hơn. Chọn form nào là thoả thuận giữa nhà sản xuất tủ và người dùng (Schneider Electrical Installation Guide).

• Khi form lớn hơn 1, mọi bộ phận trong ngăn chức năng vẫn còn mang điện lúc ngăn đó đã cắt phải được che tới ít nhất IPXXB (IEC 61439-2:2020, phần tóm tắt trên webstore.iec.ch).
• Ngăn chức năng có ba kiểu: cố định (bảo trì phải cắt cả tủ); tháo rời được (lắp trên tấm đế tháo được, có cách ly phía thanh cái và phía lộ ra); ngăn kéo rút ra được (thay nhanh một ngăn hỏng mà không cắt điện phần còn lại của tủ) (Schneider Electrical Installation Guide).
• Thay thiết bị trong tủ bằng thiết bị khác hãng hoặc khác dòng sẽ ảnh hưởng tới kiểm chứng tăng nhiệt và khả năng chịu ngắn mạch. Theo IEC 61439, chỉ khi thay bằng thiết bị cùng hãng, cùng dòng, có đặc tính hạn chế (I²t, Ipk) bằng hoặc tốt hơn thì tủ mới giữ được tính năng đã kiểm chứng. Thay khác hãng phải kiểm chứng bằng thử nghiệm (Schneider Electrical Installation Guide).
• Chọn aptomat, cầu dao cho từng ngăn: xem chọn thiết bị đóng cắt cho tủ điện hạ thế.
• Khi gửi yêu cầu làm tủ, ghi rõ: loại tủ, điện áp, dòng định mức, dòng ngắn mạch tại tủ, nơi đặt, IP, IK, form, kiểu ngăn chức năng và danh mục thiết bị. Cách lập danh sách xem bài chuẩn bị BOQ để nhận báo giá nhanh.