8 bước thiết kế, lắp đặt, hoàn thiện tủ điện công nghiệp

Lê Hồng Phong

Tủ điện công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong việc vận hành hệ thống máy móc, thiết bị trong nhà máy. Việc thiết kế sơ đồ và lắp đặt tủ điện đạt tiêu chuẩn chất lượng sẽ góp phần mang lại hiệu quả và sự ổn định cho hệ thống. KTH ELECTRIC sẽ chia sẻ đến bạn 7 bước thiết kế và lắp đặt tủ điện trong bài viết sau.

Bước 1: Chọn loại tủ điện và tính toán các thông số kỹ thuật

Đầu tiên, bạn cần hiểu rõ các công việc mà tủ điện công nghiệp đảm nhận như phân phối điện từ mạch chính, phân phối điện đến các tải, điều khiển động cơ, điều khiển tụ điện,… Từ đó lựa chọn loại tủ điện tương ứng. Tiếp theo, cần tính toán các tính năng, thông số kỹ thuật của tủ phải chính xác theo yêu cầu hệ thống và ngân sách đầu tư. Các thông số này là cơ sở để thiết kế tủ điện, vẽ sơ đồ và lựa chọn thiết bị điện.

Một số tiêu chuẩn bắt buộc khi thiết kế tủ điện:

• Tiêu chuẩn chung lắp đặt tủ điện:TCVN 7994-1:2009 tương đương IEC 60439-1:2004.
• Tiêu chuẩn thông số kỹ thuật tủ điện:TCVN 4255 IEC 60529
• Tiêu chuẩn bảo quản tủ điện: từ -25 oC đến +55 oC (không quá 24 giờ ở +70 oC)

Đọc thêm: Các loại form tủ điện theo tiêu chuẩn IEC 61439

Ví dụ tủ phân phối MSB 400A phù hợp với nhu cầu:

• Chức năng – nhiệm vụ: Phân phối điện từ máy biến áp đến các nhánh phụ tải, có chức năng đóng ngắt điện khi hệ thống gặp sự cố, đo các thông số điện.
• Dòng tải định mức: Không vượt quá 400A
• Dòng điện ngắn mạch định mức: 50kA

Bước 2: Đọc bản vẽ và lựa chọn các thiết bị, linh kiện điện

Việc lựa chọn thiết bị điện và bố trí thiết bị trong tủ cần đảm bảo các thông số kỹ thuật và tính năng cần thiết, phù hợp với hướng cáp vào và ra khỏi tủ, thuận tiện cho việc vận hành và sửa chữa. Việc bố trí cũng cần khoa học, tối ưu hóa không gian, đảm bảo tủ điện hoạt động chính xác, ổn định.

Việc thiết kế sơ đồ nguyên lý tủ điện cần được quan tâm cao nhất trong các giai đoạn lắp đặt tủ điện. Chỉ cần một sai sót nhỏ ở bước này cũng có thể dẫn đến một chuỗi lỗi domino ở các bước tiếp theo. Một số yêu cầu khi thiết kế sơ đồ: tối ưu chi phí đầu tư, hạn chế nhiễu giữa các thiết bị, tính thẩm mỹ trong quá trình lắp đặt, mở rộng sau này, đảm bảo thiết bị không gặp sự cố trong quá trình vận hành, dễ bảo trì, sửa chữa.

Ví dụ: khi lắp đặt tủ điện MSB, hãy xác định số lượng phụ tải hoặc các nhánh phân phối để tính toán thiết bị đóng cắt – bảo vệ và dây dẫn điện. Cần cân bằng các yếu tố chất lượng – số lượng – giá thành thiết bị. Các thiết bị điện phù hợp với tủ phải có thông số kỹ thuật và chức năng phù hợp, tương thích với các bộ phận khác trong tủ. Đối với những công trình có quy mô lớn như nhà máy, bệnh viện, khu đô thị,… đòi hỏi độ chính xác cao nên ưu tiên sử dụng thiết bị tủ điện của các thương hiệu lớn như ABB, Schneider, Mitsubishi, LS, KTH ELECTRIC, Siemens,…

Bước 3: Chọn vỏ tủ điện

Sau khi có bản vẽ tủ điện, bước tiếp theo là thiết kế và sản xuất vỏ tủ điện. Việc gia công phải hoàn toàn dựa trên bản vẽ, bố trí thiết bị, vị trí cáp đầu vào, đầu ra, vị trí đặt tủ,… từ đó đưa ra các thông số kích thước tủ, chất lượng vỏ tủ và bản vẽ cơ khí chi tiết cho khung tủ – cửa tủ – thành tủ – thanh lắp thiết bị. Lớp vỏ tủ hoàn thiện được tạo hình bề mặt, làm sạch, phun tĩnh điện và trải qua một số cuộc kiểm tra chất lượng.

Bước 4: Lắp thiết bị vào tủ

Sau khi chế tạo phần vỏ tủ, các thiết bị và linh kiện sẽ được lắp đặt bên trong theo bản vẽ thiết kế. Lắp đặt theo ngăn tủ, thứ tự các thiết bị quan trọng nhất trước tiên là các thiết bị phụ trợ và linh kiện, cuối cùng là đồng hồ – nút ấn – công tắc trên bề mặt tủ. Việc nối dây cho các thiết bị được thực hiện song song.

Ví dụ về quy trình lắp đặt thiết bị cho tủ điện MSB:

• MCCB được lắp đặt đầu tiên, đặt ở góc trên cùng bên trái.
• Góc bên phải lắp đặt cầu, nguồn điện, bộ bảo vệ pha và máy biến dòng.
• Hàng dưới cùng đặt MCB nhánh và thiết bị chống sét.
• Mặt ngoài: phía trên là đèn pha, đồng hồ đo các loại, phía dưới là các nút bấm và công tắc.

Vị trí lắp đặt thiết bị cần đảm bảo đi dây khoa học, phân vùng chức năng hợp lý, thuận tiện cho việc vận hành và bảo trì, đảm bảo tính thẩm mỹ. Các vị trí tủ điện bị khoan lỗ như dây điện hở, quạt thông gió… cần được che chắn hoặc bịt kín để hạn chế bụi, nước, chuột và côn trùng.

Xem thêm: Quy trình chi tiết các bước thiết kế tủ điện công nghiệp

Bước 5: Gia công và lắp đặt thanh cái đồng

Hầu hết các tủ điện có dòng điện định mức 100A sẽ sử dụng thanh cái bằng đồng để kết nối các thiết bị. Tủ điện có dòng điện định mức dưới 100A thường sử dụng dây nối trực tiếp. Thanh cái đồng giống như mạch điện chính trong tủ điện. Việc lắp đặt thanh cái và dây điện rất quan trọng, các nút cần phải được siết chặt để duy trì khả năng truyền tải điện và hạn chế hư hỏng thiết bị.

Các bước lắp đặt thanh cái đồng:

• Lắp đặt thanh cái chính.
• Siết chặt các bu lông và ecu.
• Kiểm tra lại các điểm siết vít và đánh dấu là đã kiểm tra.
• Lắp mica để che chắn thanh cái.

Bước 6: Đấu nối mạch điện vào tủ

Việc đấu nối dây điện trong tủ điện công nghiệp cần phải tuân thủ các nguyên tắc sau: Thứ nhất, phân biệt rõ ràng các pha theo màu sắc (ví dụ pha nóng là màu đỏ, pha lạnh là màu xanh), giúp cho quá trình thi công dễ dàng hơn và giảm thiểu sai sót. Thứ hai, cần đánh dấu các điểm kết nối bằng số hoặc ký hiệu, để thuận tiện cho việc bảo trì, sửa chữa sau này.

Ngoài ra, để tránh nhiễu tín hiệu ảnh hưởng đến hoạt động của cảm biến, các mạch điều khiển và mạch nguồn cần được bố trí cách xa nhau. Đối với dây tín hiệu nên sử dụng dây có lớp bọc chống nhiễu để đảm bảo chất lượng truyền tín hiệu. Cuối cùng, nối lần lượt từ mạch nguồn đến mạch điều khiển.

Bước 7: Kiểm tra kỹ thuật

Những hạng mục cần kiểm tra sau khi lắp đặt tủ điện:

• Kiểm tra bản vẽ: Thiết bị, vị trí lắp đặt, đi dây đúng theo sơ đồ nguyên lý.
• Kiểm tra không tải: Kiểm tra trực quan, đo lường các thông số cần thiết, đảm bảo tiêu chuẩn IEC và VN.
• Kiểm tra độ kín của các vị trí kết nối.
• Kiểm tra nhãn thiết bị.
• Kiểm tra và loại bỏ những vật dụng thừa trong tủ như dụng cụ lắp đặt, dây điện thừa,…
• Kiểm tra có tải: Chuẩn bị và đi dây thử tủ, kiểm tra cách điện giữa các pha và giữa các pha với đất, cách ly tủ điện với con người, cấp điện thử nghiệm cho tủ, đo các thông số vận hành, kiểm tra tình trạng thiết bị trong quá trình vận hành.
• Kiểm tra mạch và điện áp điều khiển: Đo cách điện giữa dây trung tính và nguồn, kiểm tra điện áp mạch điều khiển, kiểm tra hoạt động của contactor – rơle, kiểm tra điều khiển bằng tay – tự động.

Bước 8: Vệ sinh tủ điện và nghiệm thu

Sau khi trải qua các bước kiểm tra, cần tiến hành vệ sinh tủ điện bằng các vật dụng cần thiết. Sử dụng máy hút bụi, chổi vệ sinh, vải lau chuyên dụng,… Sau khi vệ sinh, tủ sẽ không còn bụi, nước, mạt sắt hay các chi tiết thừa. Cuối cùng tủ điện được nghiệm thu, di chuyển đến vị trí đặt tủ và vận hành.

Lưu ý khi vận hành tủ điện công nghiệp

An toàn điện luôn được đặt lên hàng đầu trong mọi hoạt động sản xuất công nghiệp, trong đó có việc vận hành tủ điện. Trong môi trường công nghiệp, việc đảm bảo an toàn cho người lao động, thiết bị và hệ thống điện là vô cùng quan trọng. Để đạt được điều này, các kỹ sư và người vận hành cần tuân thủ nghiêm ngặt các quy trình an toàn điện.

Trước khi thực hiện bất kỳ công việc nào liên quan đến tủ điện như quá trình bảo trì tủ điện cần ngắt nguồn điện và kiểm tra lại. Điều này giúp ngăn ngừa những sự cố đáng tiếc như điện giật, cháy nổ. Ngoài ra, việc bảo trì, vệ sinh tủ điện định kỳ là vô cùng cần thiết để kịp thời phát hiện và khắc phục hư hỏng, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, bền bỉ.

Tủ điện công nghiệp đóng vai trò trung tâm trong việc phân phối và điều khiển điện năng. Vì vậy, mọi khâu liên quan đến thiết kế, thi công, lắp đặt, bảo trì tủ điện đều phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật. Đọc thêm các bài viết về tủ điện công nghiệp tại: Kiến thức về tủ điện BTB.