Form tủ điện là yếu tố quyết định đến tính an toàn, liên tục và khả năng phục hồi của hệ thống điện. Do đó, việc lựa chọn được loại form tủ điện phù hợp là cực kỳ cần thiết. Bạn có thể tìm hiểu về các loại form tủ điện theo tiêu chuẩn IEC trong bài viết dưới đây của chúng tôi.
Tìm hiểu về chuẩn IEC 61439 cho các loại form tủ điện
IEC 61439 là bộ tiêu chuẩn chung của Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC) quy định về thiết kế, sản xuất và các type test cho tủ điện hạ thế. Tiêu chuẩn này thay thế cho IEC 60439, nhằm đảm bảo độ tin cậy và tính an toàn cao hơn cho người vận hành, thông qua việc quy định toàn diện và chi tiết ở nhiều khía cạnh như khả năng chịu dòng ngắn mạch, cách điện, cấp độ bảo vệ, khoảng cách an toàn, xung điện, giới hạn nhiệt…
Trong IEC 61439, hạng mục form tủ điện là bộ quy định về sự ngăn cách (segregation) giữa 3 thành phần chính gồm thiết bị đóng cắt, thanh cái busbar và điểm đấu nối dây vào - ra của thiết bị. Nói cách khác, các loại form tủ điện mô tả cấu trúc vật lý bên trong tủ điện và cách các phần tử mang điện của tủ được tách biệt với nhau bằng vách ngăn hoặc tấm che.
- Thiết bị đóng cắt: Gồm thiết bị động lực hoặc thiết bị điều khiển chính, thường được đặt ở phía trước tủ.
- Thanh cái: Chịu trách nhiệm dẫn điện giữa điểm đấu nối thiết bị điện và thiết bị đóng cắt.
- Điểm đấu nối thiết bị: Nơi đấu nối điện từ nguồn bên ngoài vào tủ và từ bên trong tủ ra thiết bị. Điểm này thường đặt phía sau tủ.
Tùy vào nhu cầu, mục đích sử dụng và yêu cầu về cấu trúc, cấp độ bảo vệ của hệ thống mà tủ điện sẽ được phân loại thành các form khác nhau, đi từ form 1, 2, 3, 4. Mỗi form sẽ lại phân chia theo mức độ a và b, trong đó mức độ b sẽ có độ ngăn cách cao hơn.
Tại sao cần phân chia các loại form tủ điện?
Các loại form tủ điện theo IEC là tiêu chuẩn có tính pháp lý thống nhất nhằm đảm bảo an toàn cho người vận hành và thiết bị khi thao tác với điện, đặc biệt là tránh được hiện tượng phóng hồ quang khi có sự cố điện hóa xảy ra. Tủ điện có form càng cao, mức độ bảo vệ càng lớn. Tất yếu, khi có rủi ro về điện, tủ điện được thiết kế, sản xuất theo form chuẩn có thể giảm thiểu tối đa thiệt hại về người và tài sản bằng việc khoanh vùng sự cố, kiểm soát hồ quang và đảm bảo sự cố không lan sang các khu vực khác.
Ngoài ra, form tủ điện cũng quyết định khả năng phục hồi và tính liên tục của hệ thống điện. Đối với các cơ sở sản xuất quy mô lớn hoặc trung tâm dữ liệu, bệnh viện, chủ đầu tư thường chọn các form tủ điện cao (cấu trúc 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 bởi các vách ngăn trong tủ điện có chức năng ngăn chặn sự lan truyền của lửa, khói và thiệt hại vật lý sang các khoang lân cận, giúp giảm thiểu đáng kể thời gian “chết” của hệ thống, qua đó duy trì được tính ổn định trong việc cấp điện.
Việc hiểu rõ được ý nghĩa của các loại form tủ điện cũng là cơ sở để người vận hành lựa chọn được thiết bị phù hợp với từng dự án cụ thể, giúp tối ưu 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, các loại form tủ điện được phân chia thành 7 loại chính, gồm: tủ điện form 1, form 2a & form 2b, form 3a & form 3b, form 4a & form 4b.
Tủ điện form 1
Đây là cấp độ cơ bản nhất trong các loại form tủ điện, thể hiện qua việc không có bất kỳ vách ngăn nào chia cách các thành phần điện có trong tủ. Trong cấu trúc này, thiết bị đóng cắt, busbar và các điểm đấu nối đều được sắp xếp trong một khoang duy nhất.
Do không có vách ngăn nên tủ điện form 1 có mức phí sản xuất, đầu tư thấp, phù hợp với các ứng dụng đơn giản, không yêu cầu quá khắt khe về tính liên tục của nguồn điện. Tuy nhiên, độ an toàn của loại tủ này ở mức thấp nên bất kỳ sự cố nào cũng có thể lan truyền, gây nguy hiểm cho thiết bị và người vận hành.
Loại tủ điện phù hợp với form 1 thường là tủ công tơ điện.
Tủ điện form 2a & 2b
Cơ bản, cấu trúc của tủ điện form 2a khá tương đồng với tủ form 1, ngoại trừ việc có thêm một vách ngăn/ tấm che giữa thiết bị đóng ngắt với thanh cái.
Sự khác biệt giữa tủ điện form 2a & 2b nằm ở vị trí của đầu nối ra. Trong khi form 2a chỉ ngăn cách khối chức năng với thanh cái busbar và điểm đấu nối thì tủ form 2b có thêm sự ngăn cách giữa điểm đấu nối với thanh cái chính. Sự tách biệt này giúp bảo vệ người vận hành trong quá trình bảo trì, thay thế nhóm thiết bị đóng cắt và giảm thiểu nguy cơ hồ quang điện lan rộng.
Tủ điện form 2 thường là lựa chọn ưu tiên cho hệ tủ phân phối điện tầng như tủ MDB hoặc DB.
Tủ điện form 3a & 3b
Đặc trưng của tủ điện form 3 là tập trung vào việc ngăn cách các khối chức năng với nhau bằng vách ngăn kim loại hoặc phi kim loại và không phân chia điểm đấu nối. Trong đó, form 3a thực hiện phân vùng bảo vệ riêng giữa các thiết bị đóng cắt. Form 3b có thêm tính năng ngăn cách điểm đấu nối của các khối chức năng với thanh cái nhưng không tách riêng, mục đích là nhanh chóng cô lập một đơn vị 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 khá cao, tủ điện form 3 phù hợp sử dụng cho tủ điện tổng MSB tại các nhà máy, tòa nhà lớn, trung tâm thương mại.
Tủ điện form 4a & 4b
Đây là form tủ điện có tính an toàn cao nhất và hoàn chỉnh nhất theo chuẩn IEC 61439. Cấu trúc này cho phép tủ điện ngăn cách tất cả các thành phần như form 3, đồng thời ngăn cách cả các điểm đấu nối đầu ra.
Trong tủ điện form 4a, từng thiết bị đóng cắt và điểm đấu nối của thiết bị đó được ngăn cách bằng vách ngăn với thanh cái chính. Trong khi tủ điện form 4b, từng khối chức năng được bảo vệ riêng biệt với thanh cái và điểm đấu nối. Điều này cho phép việc bảo trì, sửa chữa được thực hiện đơn giản, nhanh chóng mà không cần ngắt điện toàn bộ hệ thống, hoặc dễ dàng cô lập sự cố tại từng khoang riêng biệt. Nhờ vậy, tủ điện form 4 được ưu tiên sử dụng trong các nhà máy công nghiệp nặng, quy mô lớn.
Cách lựa chọn các loại form tủ điện phù hợp
Để lựa chọn được form tủ điện phù hợp với hệ thống, cần cân nhắc và tính toán kỹ lưỡng dựa trên nhiều yếu tố.
Yêu cầu bảo vệ
Tủ điện lắp đặt cần có tính tương thích với điều kiện đặc trưng tại môi trường lắp đặt. Tương ứng, form tủ điện cũng cần phù hợp với yêu cầu bảo vệ dựa trên đánh giá về mức độ rủi ro của ứng dụng. Ví dụ tại 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, với các 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 bảo trì, mở rộng hệ thống
Nếu hệ thống của bạn cần bảo trì thường xuyên và có kế hoạch mở rộng công suất, nên ưu tiên lựa chọn tủ form 3 hoặc 4 để thuận tiện cho việc kiểm tra, sửa chữa. Việc tủ điện có nhiều vách ngăn cũng giúp việc lắp đặt thêm module dễ dàng và thuận tiện hơn.
Chi phí đầu tư
Đây là một trong những yếu tố quyết định đến việc lựa chọn form tủ điện. Form tủ điện phù hợp là phải cân bằng được 2 yếu tố là mức độ bảo vệ và chi phí đầu tư.
Với các hệ thống điện vừa và nhỏ, việc đầu tư cho tủ điện form 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 form 1 hoặc 2 do không đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Việc thay thế sau thời gian vận hành cũng đòi hỏi chi phí tốn kém hơn nhiều.
Câu hỏi thường gặp về các loại form tủ điện
Câu hỏi 1: Cách phân biệt nhanh các loại form tủ điện chính?
Trả lời: Form tủ điện đề cập đến việc ngăn cách các thành phần chính có trong tủ điện. Sự khác biệt giữa 4 loại form tủ điện theo chuẩn IEC nằm ở chỗ:
- Tủ điện form 1: Hoàn toàn không có sự ngăn cách.
- Tủ điện form 2: Ngăn cách thiết bị đóng cắt với thanh cái.
- Tủ điện form 3: Ngăn cách các khối chức năng riêng biệt.
- Tủ điện form 4: Ngăn cách cả điểm đấu nối.
Câu hỏi 2: Tủ điện form nào là tối ưu cho hệ thống điện hạ thế?
Trả lời: Việc đánh giá tính tối ưu của form tủ điện cần dựa vào nhiều tiêu chí như chúng tôi đã phân tích phía trên. Tuy nhiên, tủ điện form 3b được các chuyên gia đánh giá là một lựa chọn tối ưu khi vẫn đảm bảo được tính an toàn mà chi phí hợp lý hơn tủ điện form 4.
