Trả lời trực tiếp
Một hộp phân phối là một vỏ tủ điện hạ thế tiếp nhận nguồn điện đầu vào và phân phối an toàn đến nhiều mạch đầu ra thông qua các thiết bị bảo vệ và đóng cắt như MCB, RCD, RCBO, cầu chì, thiết bị cách ly, thanh cái, thanh trung tính, thanh tiếp địa và thiết bị chống sét lan truyền.
Tủ điện phân phối phù hợp được lựa chọn dựa trên:
- Ứng dụng: dân dụng, thương mại, công nghiệp, ngoài trời, nguồn điện tạm thời, năng lượng mặt trời hoặc máy móc.
- Hệ thống cung cấp điện: một pha, ba pha, AC, DC, TN, TT, IT hoặc hệ thống tiếp địa cục bộ.
- Số lượng mạch đầu ra: các mạch điện hiện tại cộng với các vị trí dự phòng để mở rộng trong tương lai.
- Chiến lược thiết bị bảo vệ: MCB, RCCB, RCBO, cầu chì, SPD, AFDD, thiết bị cách ly hoặc aptomat tổng.
- Dòng điện định mức và khả năng chịu dòng ngắn mạch: dựa trên tải thực tế và dòng sự cố khả dụng.
- Bố trí nội bộ: loại thanh cái, cách sắp xếp thanh trung tính, thanh tiếp địa, không gian thanh ray DIN, khoang đi dây, vị trí vào cáp và khả năng tản nhiệt.
- Cấp bảo vệ của vỏ tủ điện: Cấp bảo vệ IP, vật liệu, khả năng chống tia UV, khả năng chống ăn mòn, khả năng chịu va đập và phương pháp lắp đặt.
- Các tiêu chuẩn và quy chuẩn địa phương: IEC 61439, IEC 60670, IEC 60898, IEC 61008, IEC 61009, IEC 61643, UL/NEC, BS 7671, hoặc các yêu cầu khu vực khác.
Sai lầm phổ biến nhất khi lựa chọn là chỉ dựa vào số lượng đường (ways). Một tủ điện 12 đường với khả năng tương thích thanh cái kém, cách bố trí thanh trung tính không hợp lý, không có không gian cho thiết bị chống sét lan truyền (SPD), định mức chịu dòng ngắn mạch không đạt hoặc không gian đi dây không đủ có thể là lựa chọn tệ hơn so với một tủ điện 18 đường lớn hơn và được thiết kế tốt hơn.
Những điểm chính
- Tủ phân phối điện không chỉ đơn thuần là một vỏ bọc bằng nhựa hoặc kim loại rỗng. Đó là một tổ hợp thiết bị điện, nơi các chức năng bảo vệ, cách ly, phân phối điện, hồi tiếp trung tính, tiếp địa và chống sét lan truyền phải hoạt động đồng bộ với nhau.
- Cấu trúc bên trong quyết định mức độ an toàn quan trọng không kém gì cấp bảo vệ của vỏ tủ bên ngoài.
- MCB bảo vệ chống quá tải và dòng ngắn mạch; chúng không thay thế được chức năng bảo vệ chống giật của RCD/RCBO.
- Thanh cái (busbar) phân phối các dây pha đến nhiều thiết bị bảo vệ, nhưng khả năng tương thích với dòng aptomat là yếu tố then chốt.
- Các thanh trung tính và thanh tiếp địa phải được bố trí theo sơ đồ bảo vệ; việc đấu nối nhầm dây trung tính ở phía sau thiết bị chống dòng rò (RCD) là một nguồn gây lỗi phổ biến.
- Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) nên được đặt và đấu nối sao cho chiều dài dây dẫn là ngắn nhất và phối hợp đồng bộ với hệ thống tiếp địa.
- Tiêu chuẩn IEC 61439-3 áp dụng cho các tủ phân phối điện dành cho người không chuyên vận hành, trong khi tiêu chuẩn IEC 60670-24 áp dụng cho một số loại vỏ tủ chứa thiết bị bảo vệ trong các hệ thống lắp đặt cố định tại hộ gia đình và các công trình tương tự.
- Tủ phân phối điện tốt nhất được lựa chọn dựa trên tải, khả năng bảo vệ, môi trường, khả năng mở rộng và tính tuân thủ, chứ không chỉ dựa trên giá cả hay số lượng cực (way count).
Tủ phân phối điện là gì?
Tủ phân phối điện, còn được gọi là bảng phân phối, hộp DB, hộp cầu dao, tủ điện gia đình, trung tâm tải hoặc bảng điện tùy theo từng khu vực, là điểm mà tại đó nguồn điện được chia thành các mạch nhánh riêng biệt.
Trong một hệ thống lắp đặt điện hạ thế điển hình, nó thực hiện năm nhiệm vụ:
- Phân bổ: chia nguồn điện đầu vào thành các mạch điện đầu ra.
- Sự bảo vệ: ngắt các mạch bị lỗi thông qua aptomat (MCB), cầu chì, thiết bị chống dòng rò (RCD), thiết bị chống dòng rò kết hợp bảo vệ quá dòng (RCBO) hoặc các thiết bị khác.
- Sự cách ly: cung cấp phương thức ngắt nguồn điện để bảo trì hoặc sử dụng trong trường hợp khẩn cấp.
- Sự liên quan: tổ chức, sắp xếp các dây dẫn pha, dây trung tính và dây tiếp địa bảo vệ.
- Hệ thống bao che (Containment): bảo vệ con người khỏi các bộ phận mang điện và bảo vệ các linh kiện khỏi bụi, độ ẩm, va đập và các tác động từ môi trường.
Tên gọi chính xác phụ thuộc vào từng thị trường. Tủ điện dân dụng tại Anh thường được gọi là đơn vị tiêu dùng. Tủ điện dân dụng tại Bắc Mỹ có thể được gọi là Trung tâm tải. Trong các công trình công nghiệp và thương mại theo tiêu chuẩn IEC, bảng phân phối hay hộp phân phối phổ biến hơn.
Đối với thuật ngữ liền kề, Vỏ tủ điện so với Hộp phân phối so với Tủ phân phối điện giải thích ranh giới đặt tên, trong khi Hộp phân phối so với Hộp đấu nối (Combiner Box) hữu ích khi so sánh việc phân phối điện trong tòa nhà với các ứng dụng đấu nối năng lượng mặt trời.
Sơ đồ cấu tạo bên trong hộp phân phối: Giải thích về MCB, thanh cái, thanh trung tính và thiết bị chống sét lan truyền (SPD)
Cấu trúc bên trong của hộp phân phối là nơi xảy ra nhiều sai sót trong quá trình lựa chọn và lắp đặt. Bên ngoài có vẻ chỉ là một lớp vỏ đơn giản, nhưng bên trong lại chứa nhiều đường dẫn dòng điện và các lớp bảo vệ.
Dưới đây là sơ đồ cấu trúc nội bộ đơn giản hóa cho một tủ điện phân phối AC một pha điển hình, sử dụng cầu dao tổng, thiết bị chống sét lan truyền (SPD), các aptomat (MCB), thanh trung tính và thanh tiếp địa. Cách đấu nối thực tế có thể thay đổi tùy theo khu vực, hệ thống tiếp địa, chiến lược sử dụng RCD/RCBO và hướng dẫn của nhà sản xuất.
Nguồn điện đầu vào
Sơ đồ này đã được đơn giản hóa, nhưng thể hiện được logic chức năng:
- dây pha đầu vào cấp nguồn cho cầu dao tổng
- cầu dao tổng cấp nguồn cho thanh cái pha
- thanh cái phân phối nguồn pha cho các MCB hoặc RCBO
- Các dây dẫn pha đầu ra đi qua các thiết bị bảo vệ
- Các dây dẫn trung tính đầu ra quay trở về thanh trung tính tương ứng
- Các dây dẫn bảo vệ tiếp địa được đấu nối vào thanh tiếp địa
- Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) được kết nối giữa các dây dẫn pha/trung tính và đất để chuyển hướng quá điện áp quá độ
1. Công tắc chính hoặc thiết bị cách ly đầu vào
Công tắc chính ngắt kết nối tủ phân phối khỏi nguồn điện đầu vào. Trong các tủ điện dân dụng nhỏ, đây có thể là công tắc chính hai cực. Trong các tủ điện ba pha, đây có thể là thiết bị cách ly bốn cực, MCCB chính hoặc thiết bị đầu vào khác.
Kiểm tra lựa chọn:
- điện áp định mức
- dòng điện định mức
- cấu hình cực
- Khả năng chịu dòng ngắn mạch hoặc định mức có điều kiện
- Chức năng cách ly
- Độ tương thích với vỏ tủ điện
- Chức năng khóa ở vị trí OFF (nếu được yêu cầu)
Công tắc chính không nhất thiết phải là thiết bị đóng cắt (circuit breaker). Bộ cách ly (switch disconnector) cung cấp khả năng cách ly nhưng có thể không bảo vệ quá dòng trừ khi được thiết kế và định mức cụ thể cho chức năng đó.
2. MCB: Bảo vệ mạch nhánh
Aptomat tép (MCB) bảo vệ các mạch nhánh chống lại dòng quá tải và ngắn mạch. Mỗi mạch nhánh cần được tính toán phù hợp với tiết diện dây dẫn, phương pháp lắp đặt, loại tải và các quy định về đi dây áp dụng.
Trong tủ phân phối, việc lựa chọn MCB phụ thuộc vào:
- xếp hạng hiện tại
- Loại đường cong đặc tính
- số lượng cực
- khả năng phá vỡ
- điện áp định mức
- Khả năng tương thích với thanh cái
- Khả năng đấu nối của cực đấu dây
- Môi trường lắp đặt
MCB không cung cấp khả năng bảo vệ chống giật do dòng rò. Khi yêu cầu bảo vệ chống dòng rò, cần bổ sung thêm giải pháp sử dụng RCCB, RCD hoặc RCBO.
Để biết thông tin cơ bản về linh kiện, xem Aptomat tép (MCB) là gì? và Cách chọn Aptomat thu nhỏ phù hợp.
3. RCD, RCCB và RCBO
Thiết bị bảo vệ dòng rò phát hiện sự mất cân bằng dòng điện giữa dây pha và dây trung tính. Thiết bị này được sử dụng để giảm nguy cơ điện giật và trong một số ứng dụng, giảm nguy cơ hỏa hoạn do rò rỉ điện xuống đất.
Các cách bố trí phổ biến bao gồm:
- RCCB kết hợp với các MCB: một thiết bị dòng rò bảo vệ cho nhiều mạch MCB.
- RCBO cho mỗi mạch: mỗi mạch có sự kết hợp bảo vệ quá dòng và bảo vệ dòng rò.
- Tủ điện chia tải: các mạch được phân chia trên hai hoặc nhiều nhóm RCD.
- Tủ điện có độ tin cậy cao: các mạch quan trọng được chọn có thể sử dụng RCBO riêng biệt.
Các bố trí dựa trên RCBO thường mang lại khả năng chọn lọc sự cố tốt hơn vì một sự cố chạm đất sẽ không làm ngắt nhiều mạch không liên quan. Tuy nhiên, chi phí, không gian, quy định tại địa phương, dòng rò và mức độ quan trọng của mạch cũng là những yếu tố cần xem xét.
Khi nâng cấp hoặc lựa chọn chiến lược bảo vệ, RCBO so với MCB giải thích lý do tại sao bảo vệ quá dòng và bảo vệ dòng dư giải quyết các vấn đề khác nhau.
4. Thanh cái pha (Phase Busbar)
Thanh cái pha phân phối nguồn điện trực tiếp từ công tắc chính hoặc RCD đến nhiều thiết bị bảo vệ. Nó có thể là loại chân cắm (pin-type), loại chạc (fork-type), thanh cái dạng lược (comb busbar), thanh nối đồng hoặc cụm lắp ráp chuyên dụng của nhà sản xuất.
Chất lượng và tính tương thích của thanh cái rất quan trọng vì tiếp điểm thanh cái kém có thể gây ra hiện tượng nóng lên, nhảy aptomat ngoài ý muốn hoặc nguy cơ hỏa hoạn.
Kiểm tra lựa chọn:
- dòng điện định mức
- số pha
- dạng chân cắm hoặc dạng chạc (fork)
- khoảng cách và bước cực
- cách điện
- khả năng tương thích với dòng MCB/RCBO
- nắp đậy và tấm che đầu cực
- khả năng chịu dòng ngắn mạch
- lực siết
- sử dụng theo phê duyệt của nhà sản xuất
Đừng cho rằng mọi thanh cái (busbar) đều lắp vừa mọi loại aptomat (MCB). Các MCB trông có vẻ giống nhau nhưng có thể có hình dạng cực đấu nối và yêu cầu về thanh cái khác nhau. Hướng dẫn tương thích thanh cái MCB và Thanh cái dạng chân cắm (Pin-Type) so với thanh cái dạng chạc ba (Fork-Type) đề cập chi tiết hơn về ranh giới này.
5. Thanh trung tính (Neutral Bar)
Thanh trung tính cung cấp các điểm đấu nối cho các dây dẫn trung tính đầu ra. Cách bố trí của nó chỉ đơn giản trong các bảng điện cơ bản nhất.
Trong các sơ đồ bố trí RCD hoặc RCBO, việc đi dây trung tính là rất quan trọng:
- dây trung tính ở phía sau một thiết bị RCD phải quay trở về đúng thanh trung tính của thiết bị RCD đó
- Các dây trung tính từ các nhóm RCD khác nhau không được phép đấu chung
- Các mạch RCBO thường yêu cầu đường đi dây trung tính riêng theo hướng dẫn của thiết bị
- Việc dùng chung hoặc mượn dây trung tính có thể gây ra tình trạng nhảy aptomat ngoài ý muốn hoặc các điều kiện sự cố nguy hiểm
Đấu nối sai thanh trung tính là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất khiến tủ điện mới lắp đặt bị nhảy ngay lập tức.
Để biết về ranh giới an toàn giữa dây trung tính và dây tiếp địa bảo vệ, xem Thanh trung tính so với Thanh tiếp địa và An toàn điện đối với thanh trung tính.
6. Thanh tiếp địa hoặc Thanh nối đất
Thanh tiếp địa cung cấp điểm đấu nối cho các dây dẫn bảo vệ (PE). Khi xảy ra sự cố, đường dẫn tiếp địa bảo vệ giúp tạo ra một lộ trình dòng điện cho phép các thiết bị bảo vệ ngắt nguồn điện.
Nó cũng cung cấp điểm tham chiếu cho:
- liên kết đẳng thế bảo vệ
- tiếp địa vỏ tủ kim loại
- đường thoát dòng của thiết bị chống sét lan truyền (SPD)
- dây dẫn bảo vệ của thiết bị
- liên kết ốc siết cáp (cable gland), khi được yêu cầu
Thanh tiếp địa phải được cố định chắc chắn về mặt cơ học, có kích thước phù hợp và được kết nối với hệ thống tiếp địa của công trình theo các quy định tại địa phương.
7. Thiết bị chống sét lan truyền (SPD)
SPD giới hạn quá điện áp tức thời do sét đánh, quá trình đóng cắt hoặc nhiễu nguồn điện. Trong tủ phân phối, thiết bị này thường được lắp đặt gần phía nguồn vào, với các kết nối ngắn đến dây pha, dây trung tính và dây tiếp địa.
Việc lựa chọn SPD phụ thuộc vào:
- Ứng dụng Loại 1, Loại 2 hoặc Loại 3
- điện áp hệ thống
- Hệ thống tiếp địa
- Uc hoặc điện áp vận hành liên tục tối đa
- Up hoặc mức bảo vệ điện áp
- Định mức dòng xả In và Imax
- bảo vệ dự phòng
- chiều dài dây dẫn
- vị trí lắp đặt
Các vấn đề về bố trí dây dẫn SPD. Dây dẫn dài làm tăng điện áp cảm ứng trong các sự kiện xung đột biến nhanh, làm giảm hiệu quả bảo vệ. Trong tủ phân phối được nâng cấp, vị trí của SPD nên được lên kế hoạch trước khi tủ được lắp đầy các thiết bị đóng cắt và dây dẫn.
Để biết các nguyên lý cơ bản về SPD, xem Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) là gì?, Uc và Up trên thiết bị chống sét lan truyền (SPD) có ý nghĩa gì?, Và Nơi lắp đặt SPD trong tủ điện.
8. Thanh ray DIN, Khối đấu nối, Đầu vào cáp và Nắp che
Cấu trúc cơ khí quyết định việc đấu nối tủ điện có dễ dàng và an toàn hay không.
Kiểm tra:
- Độ bền và độ thẳng hàng của thanh ray DIN
- Khả năng đấu nối của cực đấu dây
- không gian uốn cong cáp
- bố trí ốc siết cáp hoặc lỗ chờ
- khoảng cách phân cách giữa hệ thống dây điện đầu vào và đầu ra
- thiết kế nắp che và mặt che an toàn (dead-front)
- cấp bảo vệ IP sau khi đi dây cáp
- đường thoát nhiệt
- không gian dán nhãn
Một tủ phân phối quá chật hẹp có thể vượt qua kiểm tra trực quan khi còn trống, nhưng sẽ trở nên khó khăn để đấu nối an toàn khi đã lắp đặt các dây dẫn thực tế.
Tổng quan các thành phần trong tủ điện phân phối
| Thành phần | Vai trò chính | Rủi ro trong lựa chọn thiết bị |
|---|---|---|
| Bao vây | Bảo vệ các bộ phận bên trong và người sử dụng | Sai cấp bảo vệ IP, vật liệu yếu, khả năng chống tia UV hoặc chống ăn mòn kém |
| Công tắc chính | Cách ly tủ điện | Dòng điện định mức không phù hợp hoặc cấu hình cực sai |
| MCB | Bảo vệ quá tải và ngắn mạch | Sai đường cong đặc tính, khả năng cắt dòng ngắn mạch hoặc không tương thích với dây dẫn |
| RCCB/RCD | Bảo vệ dòng dư | Sai độ nhạy, loại thiết bị hoặc đấu nối dây trung tính không đúng cách |
| RCBO | Kết hợp bảo vệ MCB và RCD cho mỗi mạch | Tốn kém và chiếm nhiều không gian hơn, nhưng độ chọn lọc tốt hơn |
| Thanh cái | Cấp nguồn cho nhiều thiết bị bảo vệ | Không tương thích về bước cực hoặc hình dạng đầu nối |
| Thanh trung tính | Điểm đấu nối các dây dẫn trung tính | Dây trung tính bị đấu chéo gây lỗi RCD/RCBO |
| Thanh tiếp đất | Điểm đấu nối các dây dẫn bảo vệ | Liên kết kém hoặc đường dẫn tiếp địa không đủ tiết diện |
| SPD | Giới hạn quá điện áp quá độ | Sai Uc, Up, loại thiết bị hoặc chiều dài dây dẫn |
| Ốc siết cáp/đầu vào cáp | Duy trì tính toàn vẹn của vỏ tủ điện | Mất cấp bảo vệ IP do lắp đặt đầu vào cáp không đúng cách |
| Nhãn dán | Nhận diện các mạch điện và thiết bị | Cách ly không an toàn trong quá trình bảo trì |
Cách chọn tủ điện phân phối phù hợp
Bước 1: Xác định ứng dụng
Bắt đầu với loại hình lắp đặt.
| Ứng dụng | Mức độ ưu tiên điển hình |
|---|---|
| Dân cư | kích thước nhỏ gọn, bảo vệ bằng RCD/RCBO, vận hành an toàn cho người dùng |
| Thương nghiệp | nhiều mạch điện hơn, dán nhãn rõ ràng, khả năng bảo trì, tính đa dạng của tải |
| Công nghiệp | mức chịu dòng ngắn mạch cao hơn, tải ba pha, quản lý nhiệt |
| Ngoài trời | Cấp bảo vệ IP, khả năng chống tia UV, khả năng chống ăn mòn |
| Nguồn điện tạm thời | Độ bền cơ học, ổ cắm, tính di động, khả năng bảo vệ trước thời tiết |
| Năng lượng mặt trời hoặc lưu trữ | Phân tách AC/DC, chiến lược SPD, kết nối biến tần, cách ly |
| 电动汽车充电 | Tính toán tải, loại RCD, SPD, bảo vệ mạch chuyên dụng |
Mô tả “tủ phân phối 12 đường” là chưa đủ. Trên thực tế, bảng điện chiếu sáng trong nhà 12 đường và tủ phân phối điều khiển bơm ngoài trời 12 đường là các sản phẩm khác nhau.
Bước 2: Xác nhận loại nguồn cấp và hệ thống tiếp địa
Trước khi chọn tủ điện, cần xác nhận:
- một pha hay ba pha
- AC hoặc DC
- điện áp nguồn
- nhu cầu công suất tối đa
- Hệ thống tiếp địa
- dòng điện ngắn mạch tiềm năng
- sơ đồ đấu nối dây trung tính
- các yêu cầu về liên kết đẳng thế bảo vệ chính
Bố trí bên trong của tủ phân phối phải phù hợp với hệ thống này. Tủ điện ba pha yêu cầu thanh cái và cách bố trí pha khác với tủ điện một pha. Hệ thống TT có thể áp dụng các yêu cầu RCD khác với hệ thống TN. Tủ phân phối DC yêu cầu các thiết bị bảo vệ và cách ly được định mức cho dòng DC, không phải các linh kiện chỉ dùng cho dòng AC.
Để biết ngữ cảnh lựa chọn AC/DC, xem Tủ phân phối điện xoay chiều (AC) so với Tủ phân phối điện một chiều (DC).
Bước 3: Đếm chính xác số lượng mạch điện và các vị trí dự phòng
Không nên chỉ chọn tủ phân phối dựa trên số lượng mạch điện hiện tại.
Đếm:
- mạch chiếu sáng
- mạch ổ cắm
- Các mạch điện cho hệ thống HVAC
- Các tải động cơ
- Các mạch điện cho bình nóng lạnh hoặc bếp điện
- Mạch sạc EV
- Các mạch điện cho bộ biến tần năng lượng mặt trời hoặc ắc quy
- mạch ngoài trời
- mạch điều khiển
- mạch thiết bị chuyên dụng
- Các vị trí dự phòng cho việc mở rộng trong tương lai
Một quy tắc lựa chọn thực tế là để lại đủ số đường dự phòng cho việc mở rộng trong tương lai. Biên độ chính xác phụ thuộc vào từng dự án, nhưng một bảng điện được lắp đầy ngay từ ngày đầu tiên thường sẽ gây tốn kém khi cần sửa đổi sau này.
Bước 4: Lựa chọn cấu trúc bảo vệ
Hãy chọn chiến lược thiết bị bảo vệ trước khi chọn kích thước vỏ tủ điện.
Các tùy chọn phổ biến:
- cầu dao tổng kết hợp với các MCB
- RCCB tổng kết hợp với các MCB
- cấu hình chia tải sử dụng hai RCD
- Bố trí RCBO toàn phần
- MCCB tổng kết hợp với các MCB nhánh
- Cầu chì cách ly kết hợp với khối phân phối
- Bố trí tích hợp thiết bị chống sét lan truyền (SPD)
- Bố trí AFDD/RCBO tại các vị trí yêu cầu
Cấu trúc ảnh hưởng đến thanh trung tính, thanh cái, độ sâu vỏ tủ, khả năng tản nhiệt và không gian đi dây.
Bước 5: Xác định dòng điện định mức và khả năng chịu dòng ngắn mạch
Tủ phân phối phải được định mức phù hợp với dòng điện và các điều kiện sự cố tại điểm lắp đặt.
Kiểm tra:
- dòng điện định mức của tủ điện
- điện áp định mức
- dòng điện định mức của thiết bị đầu vào
- dòng điện định mức của các thiết bị đầu ra
- dòng điện định mức của thanh cái
- dòng điện ngắn mạch có điều kiện
- khả năng cắt của MCB hoặc MCCB
- phối hợp bảo vệ với thiết bị phía nguồn
Không chỉ dựa vào dòng điện của aptomat được in ở mặt trước. Định mức của tủ điện phụ thuộc vào vỏ tủ, thanh cái, độ tăng nhiệt và cấu hình đã được thử nghiệm.
Bước 6: Chọn vật liệu vỏ tủ và cấp bảo vệ IP
Vỏ tủ phải phù hợp với môi trường lắp đặt.
| Môi trường | Mối quan tâm chung |
|---|---|
| Khu vực trong nhà khô ráo | bảo vệ chống chạm điện, đầu vào cáp, lắp đặt gọn gàng |
| Tường ngoài trời | mưa, tia UV, chu kỳ nhiệt độ |
| Nhà xưởng nhiều bụi | Sự xâm nhập của bụi và khả năng tiếp cận để vệ sinh |
| Khu vực ven biển | Ăn mòn và sương muối |
| Khu vực chế biến thực phẩm hoặc khu vực tẩy rửa | Tia nước và tiếp xúc với hóa chất |
| Sàn công nghiệp | Va đập, rung lắc, nhiệt độ, quản lý cáp |
Vỏ tủ điện bằng nhựa có thể phù hợp cho nhiều ứng dụng trong nhà hoặc ngoài trời khi được xếp hạng đúng cách. Vỏ tủ điện bằng kim loại có thể được ưu tiên hơn để chống va đập, ngăn cháy lan, che chắn hoặc đáp ứng các yêu cầu cụ thể của khu vực. Thép không gỉ hoặc sợi thủy tinh có thể cần thiết trong môi trường ăn mòn.
Để lựa chọn vật liệu vỏ tủ điện, xem Hướng dẫn lựa chọn vật liệu vỏ tủ điện và Hướng dẫn về hộp đấu nối chống chịu thời tiết so với tiêu chuẩn.
Bước 7: Kiểm tra độ tăng nhiệt và không gian bên trong
Tủ phân phối sinh nhiệt thông qua các thiết bị bảo vệ, thanh cái, đầu nối và dây dẫn. Việc lắp đặt quá chật chội làm giảm lưu lượng không khí và tăng ứng suất lên dây dẫn.
Kiểm tra:
- số lượng MCB liền kề đang mang tải
- mức tải liên tục
- nhiệt độ môi trường bên trong
- thông gió cho vỏ tủ điện
- nhóm cáp
- nhiệt từ SPD và các thiết bị điện tử
- thông tin giảm tải từ nhà sản xuất
- không gian xung quanh thanh cái và các đầu nối
Các vấn đề về nhiệt thường xuất hiện sau đó, khi các mạch bổ sung được thêm vào. Quá nhiệt thanh cái MCB cho thấy lý do tại sao chất lượng kết nối nội bộ và bố trí nhiệt không thể bị coi là những chi tiết nhỏ.
Bước 8: Xác minh các tiêu chuẩn và phê duyệt
Các tiêu chuẩn áp dụng phụ thuộc vào loại sản phẩm và khu vực.
| Chuẩn | Sự liên quan |
|---|---|
| IEC 61439-1 | Các quy tắc chung cho tủ điện đóng cắt và điều khiển hạ thế |
| IEC 61439-3 | Tủ phân phối điện dành cho người không chuyên vận hành |
| IEC 60670-24 | Vỏ tủ dùng để lắp đặt các thiết bị bảo vệ và các thiết bị tiêu tán công suất khác trong hệ thống lắp đặt cố định tại gia đình và các mục đích tương tự |
| IEC 60898-1 | Aptomat (MCB) dùng cho gia đình và các hệ thống lắp đặt tương tự |
| Tiêu chuẩn IEC 61008 | RCCB không có bảo vệ quá dòng tích hợp |
| Tiêu chuẩn IEC 61009 | RCBO có bảo vệ quá dòng tích hợp |
| Tiêu chuẩn IEC 61643-11 | Thiết bị chống sét lan truyền hạ thế |
| UL 67 / UL 489 / NEC | Bối cảnh chung về tủ điện và aptomat tại Bắc Mỹ |
| BS 7671 | Quy định đi dây điện cho các hệ thống lắp đặt điện tại Vương quốc Anh |
Không được khẳng định rằng một bộ tủ điện phân phối tuân thủ tiêu chuẩn chỉ vì các thiết bị riêng lẻ bên trong nó đã được chứng nhận. IEC 61439 coi toàn bộ bộ tủ điện là đối tượng cần kiểm chứng.
Lựa Chọn Danh Sách Kiểm Tra
Trước khi mua hoặc chỉ định một tủ điện phân phối, hãy thu thập các thông số sau:
| Thông tin yêu cầu | Tại sao nó quan trọng |
|---|---|
| Điện áp nguồn và số pha | Xác định loại tủ điện và bố trí thiết bị bảo vệ |
| Hệ thống nối đất | Xác định chiến lược RCD/SPD và sơ đồ đấu nối trung tính-tiếp địa |
| Nhu cầu công suất tối đa | Xác định định mức dòng điện đầu vào và độ tăng nhiệt |
| Dòng điện lỗi có sẵn | Xác định khả năng cắt và định mức chịu dòng ngắn mạch |
| Số lượng mạch điện | Xác định phương thức lắp đặt và kích thước vỏ tủ |
| Mở rộng trong tương lai | Tránh tình trạng quá tải không gian ngay từ đầu |
| Môi trường trong nhà/ngoài trời | Xác định cấp bảo vệ IP và vật liệu |
| Loại thiết bị bảo vệ | Xác định thanh cái, thanh trung tính và bố trí đi dây |
| Yêu cầu về thiết bị chống sét lan truyền (SPD) | Xác định không gian, chiều dài dây dẫn và bảo vệ dự phòng |
| Kích thước cáp và hướng đi dây | Xác định độ sâu của vỏ tủ và cách bố trí lỗ chờ/ốc siết cáp |
| Tiêu chuẩn địa phương | Xác định lộ trình tuân thủ và các yêu cầu kiểm tra |
Các lỗi lựa chọn phổ biến
Sai lầm 1: Chỉ chọn tủ dựa trên số lượng cực (số đường)
Số lượng cực không phản ánh công suất thanh cái, độ sâu vỏ tủ, cách bố trí thanh trung tính, định mức chịu dòng ngắn mạch hoặc không gian lắp đặt SPD.
Sai lầm 2: Sử dụng kết hợp MCB và thanh cái từ các dòng sản phẩm không tương thích
Các thiết bị có hình dáng tương tự có thể không có cùng cấu trúc hình học của cực đấu nối. Việc thanh cái (busbar) không khớp có thể gây quá nhiệt.
Sai lầm 3: Bỏ qua thiết kế thanh trung tính
Trong bố trí RCD và RCBO, việc đi dây trung tính sai cách gây ra tình trạng nhảy aptomat ngoài ý muốn và gây khó khăn cho việc chẩn đoán lỗi không an toàn.
Sai lầm 4: Thêm thiết bị chống sét lan truyền (SPD) sau khi tủ điện đã đầy
Hiệu suất của SPD phụ thuộc vào vị trí lắp đặt và chiều dài dây dẫn. Thiết bị này cần được lên kế hoạch ngay từ bố cục ban đầu.
Sai lầm 5: Sử dụng tủ điện trong nhà cho mục đích ngoài trời
Tủ điện ngoài trời cần có cấp bảo vệ IP phù hợp, khả năng chống tia UV, chống ăn mòn và kín khít tại các vị trí đi dây cáp.
Sai lầm 6: Coi vỏ tủ điện là tính năng an toàn duy nhất
Vỏ tủ điện bảo vệ khỏi sự tiếp cận và các tác động môi trường, nhưng an toàn điện còn phụ thuộc vào các thiết bị bảo vệ, thanh cái, đầu nối, hệ thống tiếp địa và công tác kiểm tra.
Sai lầm 7: Bỏ qua vấn đề tản nhiệt
Các tải liên tục, hàng loạt aptomat lắp dày đặc và thông gió kém có thể gây ra các vấn đề về tăng nhiệt độ ngay cả khi từng linh kiện riêng lẻ có vẻ như đã được định mức chính xác.
Sai lầm 8: Sao chép mù quáng các quy tắc tính toán tải theo khu vực
Các quy tắc tính toán tải khác nhau tùy theo quốc gia và tiêu chuẩn. Một cách tính toán cho nhà ở theo kiểu NEC không nên được đưa vào hướng dẫn chọn tủ phân phối theo tiêu chuẩn IEC hoặc BS mà không ghi rõ khu vực áp dụng.
Câu hỏi thường gặp
Bên trong tủ phân phối điện có những gì?
Một tủ phân phối điện có thể chứa cầu dao tổng hoặc aptomat tổng, MCB, RCCB, RCBO, cầu chì, thanh cái, thanh trung tính, thanh tiếp địa, thiết bị chống sét lan truyền (SPD), thanh ray DIN, khối đầu nối, các cổng vào cáp và nhãn dán mạch điện. Bố cục chính xác phụ thuộc vào hệ thống cung cấp điện và chiến lược bảo vệ.
Sự khác biệt giữa tủ phân phối (distribution box) và bảng phân phối điện (distribution board) là gì?
Tại nhiều thị trường, các thuật ngữ này có sự chồng chéo. Tủ phân phối (distribution board) thường chỉ toàn bộ cụm thiết bị điện dùng để phân phối các mạch điện. Hộp phân phối (distribution box) có thể chỉ một tủ nhỏ hơn hoặc vỏ bảo vệ thiết bị. Thuật ngữ địa phương có thể khác nhau.
Mục đích của thanh cái (busbar) trong hộp phân phối là gì?
Thanh cái phân phối nguồn điện trực tiếp từ thiết bị đầu vào hoặc RCD đến nhiều thiết bị bảo vệ đầu ra. Nó phải phù hợp với định mức dòng điện, cách bố trí pha và hình dạng đầu cực của MCB/RCBO.
Thanh trung tính (neutral bar) được dùng để làm gì?
Thanh trung tính dùng để đấu nối các dây dẫn trung tính đầu ra và cung cấp đường hồi tiếp cho dòng điện mạch. Trong các tủ có RCD và RCBO, việc đi dây trung tính phải khớp với cách bố trí thiết bị bảo vệ.
Thanh tiếp địa (earth bar) có giống với thanh trung tính không?
Không. Thanh trung tính mang dòng điện hồi tiếp trong quá trình vận hành bình thường. Thanh tiếp địa kết nối các dây dẫn bảo vệ và thường chỉ mang dòng điện trong điều kiện sự cố hoặc rò rỉ. Các quy tắc kết nối của chúng phụ thuộc vào hệ thống tiếp địa và quy chuẩn địa phương.
Tôi có cần lắp thiết bị chống sét lan truyền (SPD) trong hộp phân phối không?
Điều này phụ thuộc vào tiêu chuẩn lắp đặt, đánh giá rủi ro, độ nhạy của thiết bị và điều kiện nguồn điện. Thiết bị chống sét lan truyền (SPD) ngày càng phổ biến trong các tủ điện hiện đại để hạn chế quá áp đột biến. Việc lựa chọn phải cân nhắc loại SPD, Uc, Up, In, Imax, hệ thống tiếp địa và chiều dài dây dẫn lắp đặt.
Một tủ phân phối điện nên có bao nhiêu đường (ways)?
Hãy đếm số mạch điện hiện tại và cộng thêm công suất dự phòng cho việc mở rộng trong tương lai. Đồng thời xem xét liệu các thiết bị như RCBO, SPD, khởi động từ (contactor), bộ hẹn giờ hoặc các thiết bị đặc biệt khác có cần thêm không gian lắp đặt module hay không.
Tôi có thể trộn lẫn các thương hiệu MCB khác nhau trong cùng một tủ phân phối điện không?
Chỉ khi nhà sản xuất lắp ráp cho phép và khả năng tương thích đã được xác minh. Việc trộn lẫn các thiết bị có thể ảnh hưởng đến độ khớp của thanh cái, sự gia tăng nhiệt độ, hiệu suất ngắn mạch và việc kiểm định lắp ráp.
Tủ phân phối điện lắp đặt ngoài trời nên có cấp bảo vệ IP là bao nhiêu?
Cấp bảo vệ IP phù hợp phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc với mưa, bụi, tia nước, ánh nắng mặt trời và vị trí lắp đặt. Các ứng dụng ngoài trời thường cần vỏ tủ chống chịu thời tiết, nhưng cấp bảo vệ chính xác phải phù hợp với môi trường và các quy định tại địa phương.
Tiêu chuẩn nào được áp dụng cho các tủ phân phối điện?
Đối với các thị trường áp dụng tiêu chuẩn IEC, IEC 61439-1 và IEC 61439-3 là các tiêu chuẩn trọng tâm cho tủ điện phân phối hạ thế dành cho người không chuyên vận hành. IEC 60670-24 áp dụng cho một số loại vỏ tủ dùng để lắp đặt các thiết bị bảo vệ trong gia đình và các hệ thống lắp đặt cố định tương tự. Các tiêu chuẩn khu vực khác có thể được áp dụng.
Các nguồn tài liệu đã tham khảo
-
- IEC 61439-1:2020 – Tủ điện và thiết bị đóng cắt hạ thế, các quy tắc chung
- IEC 61439-3:2024 – Tủ điện phân phối dành cho người không chuyên vận hành
- BS EN IEC 61439-3:2024 – Tủ điện phân phối dành cho người không chuyên vận hành
- IEC 60670-24:2024 – Vỏ tủ dùng để lắp đặt các thiết bị bảo vệ
- IEC 60898-1 – Áp-tô-mát (CB) dùng trong gia đình và các hệ thống lắp đặt tương tự
- IEC 61008-1 – Thiết bị đóng cắt dòng rò (RCCB) không có bảo vệ quá dòng tích hợp
- IEC 61009-1 – Thiết bị đóng cắt dòng rò (RCBO) có bảo vệ quá dòng tích hợp
- IEC 61643-11 – Thiết bị chống sét lan truyền hạ thế
