Tủ điện là gì? Công dụng và phân loại tủ điện công nghiệp

Tủ điện là thành phần không thể thiếu trong hệ thống điện công nghiệp và xuất hiện rất nhiều trong hệ thống điện dân dụng. Tủ điện là nơi lắp đặt, bảo vệ các thiết bị điện có nhiệm vụ giám sát, điều khiển, phân phối điện hay đóng ngắt, giúp tăng tính an toàn cho phụ tải và người vận hành hệ thống.

Hiện nay có rất nhiều loại tủ điện phục vụ cho đa dạng mục đích từ vận hành, xử lý sự cố hay điều chỉnh công suất điện. Trong bài viết sau đây, BTB Electric cùng bạn đi tìm hiểu về hệ thống tủ điện, phân loại và ứng dụng trong thực tiễn.

Khái niệm về tủ điện

Tủ điện (Electrical cabinet) là loại tủ chứa các thiết bị điện và linh kiện như nút nhấn, đèn báo, đồng hồ đo, công tắc,... thành một tổ hợp với chức năng chuyên biệt. Tủ có hình dạng là khối hộp vuông hoặc chữ nhật. Vỏ tủ được làm từ thép hoặc tôn, sơn chống rỉ và cách điện. Tủ điện được sử dụng trong nhiều công trình từ nhà dân cho đến các tòa nhà lớn hay nhà máy công nghiệp. Có 2 loại tủ điện là loại dân dụng và loại công nghiệp. Sử dụng loại nào sẽ tùy theo điện áp hoạt động, từ đó lựa chọn được các thiết bị thích hợp.

Tủ điện dân dụng là loại tủ điện cỡ nhỏ, chứa các thiết bị vận hành điện cơ bản như aptomat, cầu chì, công tắc, đèn báo,... Trong nhà ở thường chỉ có 1 - 3 tủ điện dân dụng làm tủ tổng hoặc tủ điều khiển chiếu sáng.

Tủ điện công nghiệp có tính bền bỉ, ổn định và chính xác cao hơn tủ điện dân dụng. Ngoài các thiết bị cơ bản, trong tủ điện công nghiệp có thể có tụ bù, contactor, cuộn kháng, bộ chuyển mạch ATS, rơ le,... nhằm phân phối và điều khiển điện quy mô lớn hơn.

Những thiết bị thường có trong tủ điện

Cấu trúc tủ điện có hình khối hộp vuông hoặc chữ nhật chắc chắn, bền bỉ, bảo vệ an toàn cho các thiết bị điện bên trong. Vỏ tủ điện được làm từ hợp kim thép, tôn hoặc các vật liệu tương tự. Bề mặt vỏ được mạ kẽm hoặc sơn tĩnh điện để cách ly điện với người vận hành. Bên trong tủ có từ 1 khoang hoặc chia thành nhiều khoang và nhiều ngăn (module) đặt từng nhóm thiết bị.

BTB Electric phân chia các thiết bị điện công nghiệp trong tủ điện thành 3 nhóm: nhóm thiết bị đặc thù, nhóm thiết bị chung và nhóm thiết bị phụ trợ. Các nhóm thiết bị này được lắp đặt chắc chắn, phân chia vào các khoang riêng biệt. Với tủ điện dân dụng có kết cấu đơn giản hơn, chủ yếu gồm aptomat, dây điện và một số thiết bị theo dõi.

Nhóm thiết bị chung
Aptomat MCB: MCB được lắp cho các loại tủ điện công nghiệp cỡ nhỏ, sử dụng cho điện 1 pha 220V và điện 3 pha 380V. MCB đảm nhiệm việc bảo vệ thiết bị điện phụ tải, đóng ngắt điện khi có sự cố quá tải, ngắn mạch.
Aptomat MCCB: MCCB được lắp cho các loại tủ điện quy mô từ nhỏ tới lớn, sử dụng cho điện 3 pha 380V. MCCB có nhiệm vụ tương tự MCB và có thể điều khiển từ xa.
Contactor: Contactor có chức năng điều khiển các thiết bị điện phía phụ tải, hoạt động ở mức công suất lớn và được đặt trong nhiều loại tủ công nghiệp.
Cầu chì: Cầu chì có nhiệm vụ ngắt mạch nhanh
Nhóm thiết bị đặc thù
Tụ bù và bộ điều khiển tụ bù: Tụ bù dùng để bù công suất phản kháng cho hệ thống, bộ điều khiển tụ bù điều lượng công suất bù và đóng ngắt tụ. Hai thiết bị này được đặt trong tủ tụ bù công suất phản kháng và một số loại tủ điện công nghiệp khác.
Cuộn kháng: Cuộn kháng dùng để bảo vệ tụ bù trước các sự cố trên dòng điện. Thiết bị này được đặt trong tủ tụ bù công suất phản kháng.
Bộ chuyển nguồn ATS và bộ điều khiển ATS: Bộ chuyển nguồn ATS được đặt trong tủ chuyển nguồn, có nhiệm vụ chuyển đổi nguồn điện chính - phụ. Bộ điều khiển ATS để điều chỉnh thời điểm chuyển nguồn và một số chức năng khác.
Bộ lọc sóng hài AHF: Bộ lọc sóng hài được đặt trong nhiều loại tủ điện, chủ yếu trong tủ tụ bù và trong các hệ thống điện nhiễm sóng hài cao.
Bộ lập trình PLC: Bộ điều khiển PLC được đặt trong tủ PLC, dùng để thực hiện các thuật toán điều khiển logic phức tạp.
Nhóm thiết bị phụ trợ - linh kiện
Bên trong tủ điện công nghiệp, các linh kiện bao gồm thanh cái, dây điện, đèn báo,... Phía mặt trước tủ điện bố trí đồng hồ đo các thông số, màn hình hiển thị và vận hành, nút nhấn, nút xoay, đèn báo, nút dừng khẩn cấp,...

Ngoài ra một số tủ điện có sử dụng các loại rơ le, bộ đếm thời gian, biến tần,... Xem chi tiết tại: Các thiết bị và linh kiện trong tủ điện công nghiệp

Lợi ích khi sử dụng tủ điện

Tủ điện là lớp vỏ bọc chắc chắn bảo vệ cho thiết bị điện bên trong và là bộ phận không thể thiết trong hệ thống với các vai trò:

• Bảo vệ thiết bị điện khỏi bụi bẩn, nhiệt độ cao, nước ẩm
• Hạn chế thiệt hại cho sự cố cháy nổ, hỏa hoạn, lũ lụt,...
• Bảo mật hệ thống điện trước sự xâm nhập trái phép
• Tăng tính thẩm mỹ cho cụm thiết bị điện và khu vực vận hành
• Hỗ trợ người vận hành hiệu quả hơn trong việc điều khiển và giám sát các thiết bị
• Bảo vệ mạch điện nhạy cảm, tối quan trọng, dễ hư hỏng
• Đảm bảo thiết bị điện hoạt động ổn định, tăng tuổi thọ, nắm bắt thời gian bảo trì bảo dưỡng

Sử dụng tủ điện giúp người vận hành tập trung điều khiển, giám sát các thiết bị điện trong cùng 1 khu vực, làm tăng hiệu quả hoạt động của hệ thống điện.

Khám phá: 4 nhóm kích thước tủ điện hạ thế chuyên dụng

Các loại tủ điện phổ biến

Tủ điện được phân loại theo nhiều phương pháp như chức năng, kích thước, thông số kỹ thuật, vị trí lắp đặt,.. Trong đó việc phân chia tủ điện theo chức năng bao gồm các loại: tủ điện điều khiển, tủ điện phân phối, tủ tụ bù, tủ chuyển nguồn, tủ phòng cháy chữa cháy, tủ công tơ, tủ RMU,...

Tủ điện công tơ

Tủ công tơ điện bố trí đồng hồ đo công tơ với chức năng đo đếm, giám sát việc sử dụng điện trong 1 tòa nhà hoặc 1 tầng, 1 căn hộ. Tủ có thể dùng công tơ trực tiếp hoặc kết hợp với biến dòng, tùy theo điện áp và phụ tải. Đây là dòng tủ điện phổ biến cho các cơ sở thương mại, trạm biến áp hay nhà máy cần theo dõi mức tiêu thụ điện.

Tủ điện điều khiển PLC

Tủ điện PLC với thiết bị chính là bộ điều khiển PLC HMI có chức năng điều khiển tự động hệ thống máy móc với các thuật toán điều khiển mang tính logic phức tạp. Loại tủ này rất cần thiết cho dây chuyền sản xuất, giúp tiết kiệm nhân lực đứng máy và kiểm soát tốt hoạt động của máy móc. 

Bên trong tủ điều khiển PLC bao gồm: bộ điều khiển PLC HMI, MCCB, ACB, contactor, relay nhiệt, relay trung gian, máy biến áp, bộ đếm thời gian và các linh kiện phụ trợ.

Tủ điện điều khiển MCC

Tủ điện MCC là dòng tủ điện điều khiển trung tâm, có chức năng giám sát vận hành toàn bộ động cơ, thiết bị điện như phương thức khởi động, công suất, thời điểm hoạt động,.. và bảo vệ các động cơ, thiết bị đó. Điểm nổi bật trên tủ MCC là tùy chọn phương thức khởi động cho động cơ: khởi động mềm, khởi động sao - tam giác, biến tần,... để tiết kiệm điện năng và nâng cao tuổi thọ động cơ.

Các thiết bị có trong tủ điều khiển MCC: bộ khởi động, bộ điều khiển trung tâm, contactor, CB đóng ngắt, rơ le trung gian và các linh kiện đi kèm.

Tủ điện phân phối tổng MSB

Tủ MSB là loại tủ điện phân phối tổng, đặt gần trạm biến áp và có công suất đóng ngắt lớn. Nhiệm vụ của tủ điện MSB là chuyển nguồn từ điện lưới về mức điện áp hạ thế và phân phối tới các tủ phân phối nhánh hoặc trực tiếp xuống phụ tải.

Bên trong tủ MSB có chứa các thiết bị: ACB, MCCB, MCB, contactor, rơ le nhiệt, bộ chuyển nguồn ATS, tụ bù, cuộn kháng và các thiết bị, linh kiện khác.

Tủ điện phân phối MDB

Tủ MDB là dòng tủ điện công nghiệp phân phối nhánh và bảo vệ thiết bị điện phụ tải. Trong hệ thống điện hoàn chỉnh, tủ MDB nhận điện từ nguồn là tủ MSB và phân phối tới tủ DB phía phụ tải. 

Các thiết bị có trong tủ điện MDB: MCCB, MCB, contactor, rơ le, cầu chì, tụ bù, cuộn kháng, các thiết bị khác và linh kiện đi kèm.

Tủ điện phân phối DB

Tủ điện DB là dòng tủ điện phân phối cấp cuối, được lắp sau các tủ phân phối khác và sát với thiết bị phụ tải. Dòng điện được chuyển từ các tủ phân phối phía trên, đi qua tủ và tới trực tiếp thiết bị điện. 

Các thiết bị có trong tủ DB: MCCB, MCB, RCCB, cầu chì, rơ le và các thiết bị, linh kiện đi kèm.

Tủ chuyển mạch ATS

Tủ điện ATS là dòng tủ điện công nghiệp dùng để chuyển đổi nguồn điện chính - phụ, với thiết bị trung tâm là bộ chuyển nguồn ATS. Khi nguồn chính gặp sự cố, tủ ATS sẽ điều khiển 2 nguồn điện để chuyển từ nguồn chính sang nguồn phụ cho phụ tải. Sau khi nguồn chính ổn định, tủ ATS sẽ chuyển nguồn ngược lại.

Các thiết bị có trong tủ ATS: bộ chuyển nguồn tự động ATS, bộ điều khiển ATS, MCB, MCCB và các linh kiện đi kèm.

Tủ tụ bù

Tủ tụ bù là dòng tủ có chức năng bù công suất phản kháng với khả năng tích tụ và phóng điện trong mạch. Thiết bị đặc trưng trong tủ tụ bù là tụ bù công suất phản kháng. Nâng cao hệ số cosφ là việc cần làm để tránh bị phạt tiền khi vận hành hệ thống và việc sử dụng tủ tụ bù là giải pháp hiệu quả. Các thiết bị trong tủ tụ bù: tụ bù khô (hoặc tụ bù dầu), cuộn kháng, bộ lọc sóng hài AHF, contactor, MCB, MCCB,...

Tủ điện chiếu sáng

Tủ điện chiếu sáng là trung tâm điều khiển hệ thống chiếu sáng cho nhà máy, khu công nghiệp, kho bãi, bến cảng,.. hoặc các công trình thương mại và dân dụng. Loại tủ này sử dụng phương thức điều khiển chiếu sáng thủ công hoặc tự động, bố trí timer, contactor, aptomat và các linh kiện khác để điều khiển chiếu sáng. Tủ điều khiển chiếu sáng có thể được thiết kế đơn giản với chức năng bật - tắt đèn theo thời gian hoặc phức tạp hơn như điều chỉnh cường độ sáng, màu sắc ánh sáng, vùng sáng, nhịp độ sáng,...

Tủ RMU

Tủ RMU là dạng tủ điện trung thế được thiết kế theo cấu trúc metal enclosed, cách điện với khí SF6 bằng thép không gỉ. Đặc điểm này giúp tăng sự an toàn cho người vận hành và bảo vệ tốt các thiết bị bên trong. 

Tủ RMU được sử dụng cho các trạm biến áp phân phối cỡ nhỏ, trạm biến áp điện trung áp/cao áp đặt ngầm hoặc trên cao, nhà máy điện gió, công trình dân dụng và thương mại phức tạp.

Tủ điện cứu hỏa

Tủ điện cứu hỏa hay tủ điện PCCC là dòng tủ điện chuyên dùng cho hoạt động phòng cháy chữa cháy. Loại tủ này được bố trí ở tất cả các công trình công cộng, nhà máy hay có thể là hộ gia đình. Bên trong tủ PCCC bố trí bộ điều khiển, bơm điện, bơm bù áp, bơm diezel, bộ sạc điện, MCB/MCCB đóng ngắt,.....

4 tính năng chính của tủ PCCC là:

• Tự động bơm bù áp khi phát hiện hệ thống cứu hỏa bị rò rỉ nước.
• Tự động vận hành bơm điện cho vòi cứu hỏa khi có báo cháy.
• Tự động vận hành bơm nhiên liệu cần thiết để vận hành vòi cứu hỏa khi mất điện.
• Tự động giám sát tình trạng ắc quy và có cơ chế tự động sạc.

Tủ điện xử lý nước thải

Tủ điện xử lý nước thải vận hành hệ thống xử lý nước thải của nhà máy công nghiệp, khu công nghiệp, trang trại hoặc nhà máy xử lý nước thải. Đây là dòng tủ điện điều khiển công nghiệp, bên trong chứa các thiết bị điều khiển, thiết bị đo, thiết bị đóng cắt; đầu ra nối với thiết bị chấp hành như máy bơm, quạt gió, máy khuấy,... Tủ xử lý nước thải có thể được điều khiển thủ công, bán tự động hoặc tự động với nhiều phương thức điều khiển như mạch điều khiển sao tam giác, biến tần, PLC,....

Tủ điện biến tần

Tủ điện biến tần bên trong chứa biến tần, thiết bị đo lường, thiết bị điều khiển, thiết bị đóng cắt và các linh kiện đi kèm. Dòng tủ công nghiệp này có chức năng điều khiển động cơ với tính tự động hóa cao, bảo vệ động cơ và hệ thống điện. Tủ điện biến tần có thể dùng vào mục đích bơm cấp nước, điều khiển máy nén khí, băng tải, cầu thang, thông gió,...

Tủ hòa đồng bộ

Tủ hòa đồng bộ có chức năng đưa các máy phát điện hoặc các nguồn điện độc lập vào làm việc song song. Khi nguồn điện chính gặp sự cố mất điện, dưới tác động của tủ hòa đồng bộ, các nguồn phụ sẽ khởi động, hòa đồng bộ và chia phụ tải. Bên cạnh đó tủ điện đồng bộ có chức năng giám sát phụ tải và chọn số lượng nguồn máy phát cần hoạt động.

Tìm hiểu chi tiết chức năng, ứng dụng các loại tủ điện này tại: 8 loại tủ điện công nghiệp chuyên dụng phổ biến

Ứng dụng chính của tủ điện

Tủ điện được sử dụng cho cả hệ thống điện cao thế, trung thế và hạ thế. Tại hệ thống điện hạ thế, tủ có các loại dân dụng và điện công nghiệp. Tuy nhiên vì tính chất hoạt động 2 mạng điện này khác nhau nên tùy theo mục đích sử dụng, tủ điện ứng dụng cũng sẽ khác nhau.

Trong công nghiệp

Trong điện công nghiệp, tủ điện được ứng dụng trong điều khiển máy móc, động cơ điện để quản lý và bảo vệ hệ thống sản xuất. Các dòng tủ điện công nghiệp được sản xuất với thông số kỹ thuật lớn, độ bền cao và có hiệu suất hoạt động tốt. Tủ điện hạ thế được lắp đặt tại các nhà xưởng, nhà máy sản xuất, trung tâm vận hành, khu công nghiệp, tòa nhà, trung tâm thương mại,...

Trong dân dụng

Tủ điện được sử dụng trong hệ thống điện dân dụng chủ yếu cho 2 mục đích: phân phối điện và chuyển nguồn điện. Kích thước tủ điện dân dụng khá khiêm tốn, công suất tủ nhỏ. Trong thực tế, các công trình dân dụng sử dụng tủ điện bao gồm nhà dân, văn phòng, chung cư,... Bên cạnh đó, tủ điện dân dụng còn trực tiếp điều khiển các thiết bị điện như đài phun nước, máy bơm, quạt thông gió, quạt hút khói,...

Đọc thêm: Tủ điện trung thế là gì? Đặc điểm cấu tạo và phân loại

Các thiết bị cho tủ điện chất lượng cao từ BTB Electric

BTB Electric là nhà sản xuất thiết bị điện công nghiệp chất lượng cao. Các thiết bị điện từ BTB Electric được sản xuất đạt tiêu chuẩn chất lượng EN/IEC, ISO,.. phù hợp để lắp đặt trong tủ điện công nghiệp và tủ điện dân dụng.

Dải sản phẩm BTB Electric bao gồm 15+ dòng sản phẩm, mang nhãn hiệu chứng nhạn IEC thuộc 3 nhóm thiết bị đóng ngắt, nhóm thiết bị điều khiển và nhóm thiết bị chất lượng điện:

• Các dòng thiết bị đóng ngắt: MCB, MCCB, RCCB, RCBO, ELCB, ACB, AFDD
• Các dòng thiết bị điều khiển: contactor, rơ le nhiệt, bộ điều khiển tụ bù,  bộ chuyển nguồn ATS, bộ điều khiển ATS
• Các dòng thiết bị chất lượng điện: tụ bù khô, cuộn kháng, bộ lọc sóng hài AHF, tụ bù thông minh,contactor tụ bù

Với lịch sử trên 40 năm phát triển, đã có mặt tại nhiều quốc gia trên thế giới, BTB Electric tự tin là đối tác cung cấp vật tư chất lượng cho các chủ đầu tư, nhà thầu công trình tại Việt Nam. Liên hệ hợp tác với chúng tôi qua email: asian@btb-electric.com hoặc tìm hiểu giải pháp ứng dụng của chúng tôi tại: https://btb-electric.com/vi/ung-dung/