Tiêu chuẩn kỹ thuật trong thi công tủ điện công nghiệp

[H&T Automation]

Trong kỹ thuật cơ điện và tự động hóa nhà máy, việc áp dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật khi thi công tủ điện là bắt buộc để đảm bảo hệ thống vận hành liên tục, an toàn và tin cậy. Một sai sót nhỏ trong việc áp dụng sai tiêu chuẩn về khoảng cách cách điện, chọn sai tiết diện dây dẫn hay cấu hình sai hệ thống tiếp địa đều có thể dẫn đến sự cố ngắn mạch, nhiễu tín hiệu điều khiển hoặc phá hủy các thiết bị đắt tiền như PLC, biến tần.​

Bài viết này hệ thống hóa toàn bộ các tiêu chuẩn kỹ thuật cốt lõi theo hệ thống tiêu chuẩn IEC và TCVN, áp dụng trực tiếp vào quá trình thiết kế, lắp ráp phần cứng, xử lý nhiễu truyền thông và kiểm thử tủ điện công nghiệp tại Việt Nam.

1. Hệ thống tiêu chuẩn quốc tế và Việt Nam áp dụng trong thi công tủ điện​

Hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật là tập hợp các quy định pháp lý và kỹ thuật nhằm đồng bộ hóa chất lượng, đảm bảo an toàn cho con người và thiết bị trong môi trường công nghiệp.

Tiêu chuẩn quốc tế IEC và vị trí trong thiết kế tủ điện​

Tiêu chuẩn IEC là bộ tiêu chuẩn quốc tế do Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế ban hành, đóng vai trò là khung pháp lý cao nhất cho việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm tủ điện hạ thế và trung thế trên toàn thế giới.

• Bộ tiêu chuẩn IEC sáu một bốn ba chín là tiêu chuẩn tối quan trọng thay thế cho bộ tiêu chuẩn cũ, quy định rõ ràng về kết cấu cơ khí, đặc tính điện, khả năng chịu ngắn mạch và chứng nhận thử nghiệm dạng cho các cụm tủ điện đóng cắt và điều khiển hạ thế.
• Tiêu chuẩn này phân chia trách nhiệm rõ ràng giữa nhà sản xuất gốc (thiết kế mẫu tủ được thử nghiệm đạt chuẩn) và đơn vị lắp ráp tủ điện cuối cùng nhằm loại bỏ hoàn toàn các rủi ro về quá nhiệt hoặc phóng điện hồ quang.
• Ví dụ thực tế khi đấu thầu hệ thống tủ điện phân phối tổng cho nhà máy lọc hóa dầu, chủ đầu tư luôn yêu cầu chứng chỉ thử nghiệm đạt chuẩn IEC sáu một bốn ba chín phần hai để đảm bảo tủ có khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch cực lớn lên đến hàng trăm kiloampe mà không bị biến dạng cơ học hay gây cháy nổ.

Hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam TCVN về lắp đặt thiết bị điện​

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN là hệ thống quy chuẩn kỹ thuật quốc gia do Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia ban hành, bắt buộc tuân thủ đối với mọi công trình xây dựng và nhà máy công nghiệp trên lãnh thổ Việt Nam.

• Tiêu chuẩn TCVN chín hai không sáu quy định về đặt thiết bị điện trong các công trình nhà ở và công trình công cộng, trong đó có các điều khoản nghiêm ngặt về không gian thao tác phía trước tủ điện tối thiểu là không phẩy chín mét và khoảng cách an toàn từ thanh cái trần đến vỏ tủ.
• Tiêu chuẩn TCVN bảy bốn bốn bảy là bộ tiêu chuẩn cốt lõi quy định về hệ thống lắp đặt điện của các tòa nhà và nhà máy, tập trung sâu vào các biện pháp bảo vệ chống điện giật, bảo vệ theo nguyên lý tự động ngắt nguồn khi có sự cố dòng rò.
• Khi triển khai thi công tủ điện điều khiển động cơ cho trạm bơm nước thải công nghiệp, việc tuân thủ TCVN giúp kỹ sư chọn chính xác loại Aptomat chống rò phù hợp với dòng rò định mức không quá ba mươi miliampe cho các khu vực có nguy cơ ẩm ướt cao.

2. Tiêu chuẩn về kết cấu cơ khí và vỏ tủ điện công nghiệp​

Kết cấu cơ khí và vỏ tủ điện là lớp bảo vệ vật lý đầu tiên cho toàn bộ linh kiện điện tử và thiết bị đóng cắt bên trong trước các tác động cơ học, hóa chất và thời tiết.

Cấp bảo vệ IP theo tiêu chuẩn IEC sáu không năm hai chín​

Cấp bảo vệ IP là chỉ số phân loại mức độ bảo vệ của vỏ tủ điện chống lại sự xâm nhập của vật thể rắn và chất lỏng từ bên ngoài vào trong tủ.

• Ký số thứ nhất thể hiện mức độ bảo vệ chống vật rắn và bụi xâm nhập, chạy từ không đến sáu. Ký số thứ hai thể hiện mức độ bảo vệ chống nước xâm nhập, chạy từ không đến chín.
• Tủ điện phân phối đặt trong phòng điện điều khiển trung tâm có điều hòa nhiệt độ thường sử dụng cấp bảo vệ IP bốn hai (chống được vật rắn lớn hơn một milimet và giọt nước rơi thẳng đứng).
• Ví dụ thực tế tại dây chuyền nghiền đá của nhà máy xi măng, bụi mịn clinker phát tán nồng độ cao trong không khí, tủ điện điều khiển chứa PLC Siemens S bảy một hai không không bắt buộc phải sử dụng vỏ tủ đạt cấp bảo vệ tối thiểu là IP sáu lăm (chống bụi hoàn toàn và chống nước phun từ vòi theo mọi hướng), kết hợp sử dụng lọc bụi chuyên dụng ở các vị trí quạt thông gió.

Tiêu chuẩn phân chia không gian bên trong tủ điện (Form chuẩn)​

Tiêu chuẩn phân chia không gian trong tủ điện theo IEC sáu một bốn ba chín quy định các giải pháp vách ngăn vật lý bằng kim loại hoặc tấm cách điện giữa thanh cái, thiết bị đóng cắt và cầu đấu dây.

• Mục đích của việc phân form tủ là ngăn ngừa sự lan rộng của hồ quang điện khi xảy ra sự cố nội bộ, bảo vệ người vận hành không bị điện giật khi chạm vào các khoang thiết bị đã ngắt điện.
• Tủ điện Form một không có vách ngăn nội bộ, thường dùng cho các tủ điều khiển nhỏ công suất thấp. Tủ điện Form hai chia thành khoang thanh cái riêng và khoang thiết bị riêng, ứng dụng phổ biến cho các tủ phân phối nhánh.
• Tủ điện Form ba phân chia sâu hơn, trong đó mỗi thiết bị đóng cắt như MCCB Schneider được đặt trong một khoang riêng biệt, ngăn cách hoàn toàn với thanh cái và khoang đấu nối dây ra ngoài ngoại vi.
• Tủ điện Form bốn là cấp cao nhất, cách ly hoàn toàn cả khoang đấu nối dây của từng mạch riêng biệt, thường được bắt buộc sử dụng trong các nhà máy sản xuất liên tục như nhà máy điện, nhà máy thép, nơi việc dừng điện tổng để sửa chữa một nhánh là điều không thể.

Nguyên lý giải nhiệt và thông gió cho tủ điện tự động hóa​

Nguyên lý giải nhiệt cho tủ điện dựa trên quá trình đối lưu không khí tự nhiên hoặc cưỡng bức để duy trì nhiệt độ bên trong tủ không vượt quá bốn mươi lăm độ C, đảm bảo tuổi thọ cho các linh kiện điện tử bán dẫn.

• Các thiết bị như biến tần Mitsubishi, khởi động mềm, bộ nguồn tổ ong là những nguồn phát nhiệt lớn nhất trong tủ điện trong quá trình vận hành liên tục.
• Quy chuẩn lắp đặt bắt buộc phải bố trí cửa chớp lấy gió mát ở phía dưới thấp của cánh tủ và quạt hút gió nóng ở vị trí cao nhất ở phía trên đỉnh tủ do không khí nóng luôn có xu hướng đi lên.
• Ví dụ thực tế trong dự án nâng cấp hệ thống tủ điện điều khiển lò hơi, tổng công suất nhiệt phát ra từ các biến tần điều khiển quạt gió là một ngàn hai trăm watt. Kỹ sư phải tính toán lưu lượng gió cần thiết để chọn quạt hút khí cưỡng bức có lưu lượng phù hợp, đồng thời lắp thêm bộ điều khiển nhiệt độ tự động để kích hoạt quạt khi nhiệt độ trong tủ vượt quá ba mươi lăm độ C, tránh để quạt chạy liên tục gây bám bụi vào các bo mạch điện tử của PLC.

3. Tiêu chuẩn chọn lựa và lắp đặt thiết bị đóng cắt, bảo vệ​

Thiết bị đóng cắt và bảo vệ đóng vai trò cô lập mạch điện khi xảy ra sự cố quá tải, ngắn mạch hoặc thấp áp, bảo vệ an toàn cho toàn bộ hệ thống cáp nguồn và phụ tải phía sau.

Lựa chọn thiết bị theo dòng định mức và dòng cắt ngắn mạch​

Việc chọn lựa thiết bị đóng cắt dựa trên hai thông số cốt lõi là dòng điện định mức chạy liên tục qua mạch và dòng cắt ngắn mạch tối đa mà thiết bị có thể chịu đựng và dập tắt hồ quang an toàn.

• Dòng định mức của Aptomat tổng phải lớn hơn dòng điện làm việc lớn nhất của hệ thống phụ tải từ mười lăm đến hai mươi lăm phần trăm để dự phòng nhiệt độ môi trường tăng cao làm giảm khả năng mang tải của thiết bị.
• Dòng cắt ngắn mạch của Aptomat phải lớn hơn dòng ngắn mạch tính toán tại điểm lắp đặt tủ điện, phụ thuộc vào công suất của máy biến áp cấp nguồn và chiều dài đường cáp điện.
• Ví dụ thực tế tại nhà máy chế biến thực phẩm, khi lắp đặt tủ điện phân phối nhánh ngay sau trạm biến áp dung lượng một ngàn sáu trăm kilovon-ampe, dòng ngắn mạch tại đầu nguồn có thể đạt đến ba mươi lăm kiloampe. Kỹ sư bắt buộc phải sử dụng loại Aptomat khối MCCB có dòng cắt ngắn mạch tối thiểu là năm mươi kiloampe, tuyệt đối không được sử dụng các loại Aptomat tép MCB thông thường chỉ có dòng cắt sáu kiloampe hoặc mười kiloampe vì chúng sẽ bị nổ tung khi xảy ra sự cố ngắn mạch lớn.

Tiêu chuẩn khoảng cách an toàn giữa các khí cụ điện​

Khoảng cách an toàn giữa các khí cụ điện là khoảng cách tối thiểu trong không khí và trên bề mặt cách điện giữa các phần tử mang điện với nhau và với vỏ tủ được nối đất, nhằm ngăn ngừa hiện tượng phóng điện bề mặt.

• Theo tiêu chuẩn IEC, khoảng cách này phụ thuộc vào điện áp danh định của hệ thống và cấp độ nhiễm bẩn của môi trường xung quanh tủ điện.
• Khi gá lắp các thiết bị đóng cắt công suất lớn như ACB hoặc MCCB dòng cao, phần không gian phía trên các cực đấu nối phải được để trống hoàn toàn từ một trăm đến hai trăm milimet theo tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất để làm không gian dập tắt hồ quang điện khi Aptomat cắt dòng ngắn mạch.
• Đối với các hàng thanh cái đồng trần trạm biến áp hạ thế, khoảng cách thông khí tối thiểu giữa hai pha không được nhỏ hơn mười chín milimet và khoảng cách từ pha đến vỏ kim loại của tủ không được nhỏ hơn hai mươi mốt milimet để đảm bảo an toàn tuyệt đối ở điện áp bốn trăm vôn.

Phân cấp bảo vệ hệ thống điện (Selectivity)​

Phân cấp bảo vệ là kỹ thuật phối hợp đặc tính thời gian và dòng điện giữa Aptomat phía thượng nguồn và Aptomat phía hạ nguồn sao cho khi xảy ra sự cố tại một nhánh, chỉ có Aptomat nhánh đó tác động, giữ cho hệ thống tổng vẫn vận hành bình thường.

• Nguyên lý thực hiện dựa trên việc điều chỉnh dòng tác động ngắn mạch và thời gian trễ của bộ bảo vệ điện tử trên các Aptomat khối dòng lớn.
• Ví dụ thực tế trong hệ thống điện nhà máy sản xuất giấy, một sự cố ngắn mạch xảy ra tại động cơ quạt hút xung quanh khu vực sấy. Nếu hệ thống không được tính toán phân cấp bảo vệ tốt, Aptomat tổng của toàn phân xưởng sẽ tác động ngắt điện đồng thời với Aptomat nhánh, làm toàn bộ dây chuyền sản xuất dừng hoạt động, gây thiệt hại hàng trăm triệu đồng do hỏng mẻ hàng.
• Bằng cách chọn Aptomat tổng có đặc tính cắt trễ có chọn lọc bằng các dòng MCCB cao cấp của Schneider, lỗi ngắn mạch tại động cơ quạt hút sẽ được cách ly lập tức bởi Aptomat tép nhánh trong vòng vài miligiây, trong khi các hệ thống khác của nhà máy vẫn duy trì nguồn điện liên tục.

4. Quy chuẩn dây dẫn, đấu nối và định danh thiết bị trong tủ điện​

Quy chuẩn đi dây và định danh thiết bị đảm bảo tính logic cao, dễ dàng kiểm tra sửa chữa hệ thống, giảm thiểu tối đa thời gian tìm lỗi khi xảy ra sự cố tại nhà máy.

Tiêu chuẩn chọn tiết diện dây dẫn theo dòng điện và độ sụt áp​

Tiêu chuẩn chọn tiết diện dây dẫn quy định việc tính toán kích thước lõi đồng dựa trên dòng điện làm việc lâu dài, phương thức đi dây trong máng cáp kín hay đi ngoài không khí và giới hạn độ sụt áp cho phép từ nguồn đến phụ tải.

• Theo tiêu chuẩn TCVN chín hai không sáu, khi nhiều dây dẫn đi chung trong một máng cáp nhựa kín, khả năng tản nhiệt của dây bị giảm mạnh, do đó phải áp dụng hệ số giảm dòng từ không phẩy năm đến không phẩy tám tùy thuộc vào số lượng dây trong máng.
• Đối với mạch lực cấp nguồn cho động cơ, tiết diện dây phải chọn để độ sụt áp trong quá trình vận hành liên tục không vượt quá năm phần trăm, và trong quá trình khởi động động cơ không vượt quá mười phần trăm điện áp định mức.
• Ví dụ thực tế khi đi dây cho động cơ bơm nước công suất mười lăm kilowatt có dòng định mức ba mươi mốt ampe, khoảng cách từ tủ điện đến động cơ là một trăm năm mươi mét. Nếu chỉ tính theo mật độ dòng điện thông thường, dây cáp đồng tiết diện sáu milimet vuông là đủ khả năng chịu tải. Tuy nhiên, khi tính toán độ sụt áp đường dây dài một trăm năm mươi mét, độ sụt áp vượt quá bảy phần trăm điện áp lưới. Kỹ sư bắt buộc phải nâng tiết diện cáp lên mức mười milimet vuông hoặc mười sáu milimet vuông để đảm bảo động cơ không bị quá nhiệt và đủ mô-men khởi động.

Quy chuẩn mã hóa màu sắc dây dẫn công nghiệp​

Mã hóa màu sắc dây dẫn là quy định bắt buộc giúp phân biệt nhanh chóng các cấp điện áp, các pha trong hệ thống điện xoay chiều và các cực trong mạch điện một chiều.

• Hệ thống điện xoay chiều ba pha tại Việt Nam tuân thủ quy chuẩn mã hóa màu: Pha một dùng màu Đỏ, Pha hai dùng màu Vàng, Pha ba dùng màu Xanh dương, Dây trung tính dùng màu Đen, và Dây tiếp địa bảo vệ dùng màu sọc Xanh lá cây - Vàng.
• Mạch điều khiển độc lập sử dụng màu sắc để phân tách rõ ràng cấp nguồn: Dây màu Đỏ hoặc Đen tiết diện nhỏ dùng cho mạch điều khiển xoay chiều AC hai trăm hai mươi vôn; Dây màu Xanh dương dùng cho cực dương của mạch điều khiển một chiều DC hai mươi bốn vôn; Dây màu Trắng dùng cho cực âm không vôn của mạch DC.
• Việc tuân thủ quy chuẩn màu sắc giúp kỹ sư vận hành nhà máy nhận diện ngay phân khu nguy hiểm khi mở cửa tủ, tránh việc đo nhầm thang đo của đồng hồ vạn năng gây cháy nổ thiết bị đo.

Hệ thống định danh thiết bị theo tiêu chuẩn IEC sáu một ba bốn sáu​

Hệ thống định danh thiết bị quy định quy tắc đặt tên bằng mã ký tự và số cho mọi linh kiện điện bên trong tủ điện và trên bản vẽ sơ đồ nguyên lý một cách có hệ thống.

• Mỗi loại thiết bị được đại diện bằng một ký tự chữ cái viết hoa cố định. Ký tự K dùng cho Contactor hoặc Rơ le trung gian; Ký tự Q dùng cho Aptomat, thiết bị đóng cắt lực; Ký tự F dùng cho thiết bị bảo vệ như cầu chì, rơ le nhiệt; Ký tự T dùng cho bộ nguồn, máy biến áp; Ký tự Q dùng cho PLC hoặc bộ điều khiển trung tâm.
• Sau ký tự chữ cái là số thứ tự của thiết bị trong mạch điện (ví dụ: Q1 là Aptomat tổng, K1M là khởi động từ điều khiển động cơ chính).
• Tên định danh này phải được in rõ nét trên nhãn nhựa chuyên dụng dán ngay cạnh thiết bị trên tấm panel và phải trùng khớp một trăm phần trăm với ký hiệu ống lồng số ở hai đầu dây dẫn kết nối vào thiết bị đó, đảm bảo việc tra cứu bản vẽ khi sửa máy diễn ra nhanh chóng.

5. Tiêu chuẩn chống nhiễu điện từ (EMC/EMI) cho hệ thống tự động hóa​

Chống nhiễu điện từ là tập hợp các biện pháp kỹ thuật phần cứng nhằm bảo vệ các tín hiệu điều khiển điện áp thấp, tần số cao của PLC, cảm biến khỏi sự ảnh hưởng từ trường của các nguồn phát nhiễu công suất lớn.

Phân tách máng cáp động lực và máng cáp tín hiệu​

Phân tách máng cáp là việc cách ly vật lý đường đi của nhóm dây mang dòng điện lớn, tần số thay đổi liên tục với nhóm dây mang tín hiệu truyền thông, tín hiệu đo lường vi mô.

• Nguồn gây nhiễu điện từ lớn nhất trong các tủ điện tự động hóa là cáp động lực đầu ra của biến tần cấp cho động cơ, do dòng điện liên tục bị băm xung ở tần số cao.
• Quy chuẩn thi công bắt buộc phải sử dụng hai hệ thống máng cáp nhựa riêng biệt bên trong tủ điện. Máng cáp điều khiển chứa dây I/O của PLC Omron, dây màn hình HMI, dây mạng Modbus, Profibus phải được đặt cách xa máng cáp động lực tối thiểu là mười centimet.
• Ví dụ thực tế tại hệ thống cân định lượng tự động của nhà máy thức ăn chăn nuôi, tín hiệu từ cảm biến lực loadcell truyền về module analog của PLC là tín hiệu điện áp siêu nhỏ ở mức milivon. Khi đội thợ thi công đi chung dây loadcell vào cùng một máng cáp với dây nguồn của hệ thống băng tải sử dụng biến tần, màn hình giám sát SCADA hiển thị giá trị khối lượng bị nhảy số liên tục, không thể cân chính xác. Lỗi này chỉ được khắc phục hoàn toàn sau khi tách dây tín hiệu sang một máng cáp độc lập và sử dụng máng cáp kim loại có tiếp địa.

Tiêu chuẩn nối đất bọc giáp chống nhiễu (Shielding)​

Tiêu chuẩn nối đất bọc giáp quy định phương thức xử lý lớp lưới kim loại bọc xung quanh các sợi cáp truyền thông như cáp mạng Ethernet, cáp RS bốn tám lăm nhằm triệt tiêu dòng điện nhiễu cảm ứng hướng vào lõi dây dẫn tín hiệu.

• Lớp giáp bọc chống nhiễu của cáp tín hiệu analog hoặc cáp truyền thông phải được kết nối với thanh tiếp địa chuyên dụng trong tủ điện thông qua các kẹp nẹp cơ khí bằng kim loại có bề mặt tiếp xúc lớn, tuyệt đối không được xoắn lớp giáp thành một sợi dây nhỏ rồi đấu vào cầu đấu đất thông thường vì sẽ tạo ra điện cảm lớn làm giảm hiệu quả thoát nhiễu tần số cao.
• Quy tắc nối đất bọc giáp tiêu chuẩn là chỉ nối đất tại một điểm duy nhất (thường là tại đầu tủ điện điều khiển trung tâm) đối với các tín hiệu analog tần số thấp để tránh tạo ra vòng lặp tiếp địa gây dòng điện chạy qua lớp giáp. Đối với tín hiệu truyền thông tần số cao, lớp giáp có thể được nối đất ở cả hai đầu với điều kiện hệ thống tiếp địa giữa hai tủ đã được cân bằng điện thế tốt.

6. Tiêu chuẩn hệ thống nối đất bảo vệ an toàn (Earthing System)​

Hệ thống nối đất bảo vệ an toàn có nhiệm vụ chuyển hướng dòng điện rò từ vỏ kim loại của thiết bị xuống lòng đất, kích hoạt các thiết bị bảo vệ ngắt nguồn lập tức để bảo vệ tính mạng cho con người khi có sự cố chạm vỏ.

Phân biệt các hệ thống nối đất TN, TT, IT trong công nghiệp​

Hệ thống nối đất được phân loại dựa trên mối liên hệ giữa nguồn cấp điện (máy biến áp) và vỏ kim loại của thiết bị tiêu thụ điện đối với đất.

• Hệ thống TN: Điểm trung tính của máy biến áp được nối đất trực tiếp, vỏ thiết bị được kết nối với điểm trung tính này thông qua dây bảo vệ PE. Trong công nghiệp, hệ thống TN-S (dây trung tính N và dây bảo vệ PE tách biệt hoàn toàn từ nguồn đến tải) được sử dụng phổ biến nhất vì tính an toàn và không gây nhiễu cho các thiết bị điện tử nhạy cảm.
• Hệ thống TT: Điểm trung tính của nguồn được nối đất trực tiếp, vỏ thiết bị được nối đất vào một hệ thống cọc tiếp địa hoàn toàn độc lập tại hiện trường. Hệ thống này đòi hỏi bắt buộc phải lắp Aptomat chống rò RCD vì dòng ngắn mạch chạm vỏ thường không đủ lớn để làm cắt Aptomat dòng định mức thông thường.
• Hệ thống IT: Điểm trung tính của nguồn không nối đất hoặc nối đất qua một điện trở có giá trị rất lớn, vỏ thiết bị được nối đất độc lập. Hệ thống này có đặc điểm là khi xảy ra sự cố chạm vỏ pha thứ nhất, dòng điện rò vô cùng nhỏ, hệ thống vẫn tiếp tục vận hành bình thường mà không bị mất điện, thích hợp cho các khu vực đặc biệt yêu cầu nguồn điện liên tục tuyệt đối như phòng mổ bệnh viện hay dây chuyền sản xuất hóa chất nguy hiểm.

Tiêu chuẩn điện trở tiếp địa và kỹ thuật liên kết đẳng thế​

Điện trở tiếp địa là giá trị điện trở của mạch dòng điện đi từ cọc tiếp địa vào lòng đất, quyết định tốc độ và hiệu quả thoát dòng điện sự cố.

• Theo tiêu chuẩn TCVN mười một bộ Quy phạm trang bị điện, điện trở tiếp địa an toàn cho hệ thống điện hạ thế bắt buộc phải nhỏ hơn bốn ohm. Đối với các thiết bị điều khiển tự động hóa nhạy cảm chứa PLC, máy tính công nghiệp SCADA, điện trở tiếp địa làm việc chuyên dụng yêu cầu ngặt nghèo hơn, bắt buộc phải nhỏ hơn một ohm.
• Kỹ thuật liên kết đẳng thế là việc kết nối toàn bộ các phần kim loại trần không mang điện của nhà máy bao gồm vỏ tủ điện, khung máng cáp, kết cấu thép nhà xưởng vào một thanh cái tiếp địa chung bằng các dây đồng bện công suất lớn. Việc này đảm bảo tại mọi điểm trong phân xưởng không bao giờ xuất hiện sự chênh lệch điện thế giữa các thiết bị, loại bỏ hoàn toàn nguy cơ người lao động bị giật điện khi chạm tay đồng thời vào vỏ của hai máy sản xuất khác nhau khi có sự cố rò điện.

7. Quy trình kiểm tra, thử nghiệm và nghiệm thu tủ điện (FAT/SAT)​

Quy trình thử nghiệm là bước kiểm soát chất lượng bắt buộc để chứng minh tủ điện hoàn toàn đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật đã thiết kế trước khi đưa vào vận hành chính thức dưới tải thực tế.

Thử nghiệm nhà máy (FAT - Factory Acceptance Test)​

FAT là quy trình thử nghiệm toàn diện được thực hiện ngay tại xưởng chế tạo tủ điện trước khi đóng gói vận chuyển ra công trường, có sự chứng kiến và ký biên bản nghiệm thu của đại diện chủ đầu tư.

Các bước kiểm tra trong quy trình FAT tiêu chuẩn:

• Kiểm tra trực quan kết cấu cơ khí: Đo đạc kích thước hình học vỏ tủ, kiểm tra độ dày lớp sơn tĩnh điện bằng máy đo chuyên dụng, kiểm tra nhãn mác định danh thiết bị, độ rơ của bản bế cánh tủ và chất lượng gioăng cao su chống nước.
• Thử nghiệm độ bền cách điện (Dielectric Test): Sử dụng thiết bị thử cao áp chuyên dụng áp một điện áp xoay chiều mức hai ngàn năm trăm vôn vào giữa các thanh cái động lực và vỏ tủ điện trong thời gian một phút để kiểm tra xem có hiện tượng phóng điện hay suy hao cách điện hay không. Trước khi thử, toàn bộ các thiết bị điện tử nhạy cảm như PLC, HMI, biến tần phải được ngắt liên kết dây nguồn để tránh bị phá hủy bởi điện áp cao.
• Thử nghiệm kiểm tra chức năng mạch điều khiển: Cấp nguồn điều khiển tạm thời, chạy thử toàn bộ chương trình lập trình logic trên PLC, kiểm tra hoạt động đóng nhả của các khởi động từ thông qua việc kích hoạt các nút nhấn trên mặt tủ hoặc ra lệnh trên màn hình HMI để đảm bảo mạch chạy đúng kịch bản công nghệ.

Thử nghiệm tại công trường (SAT - Site Acceptance Test)​

SAT là quy trình kiểm tra và nghiệm thu thực tế sau khi tủ điện đã được vận chuyển, lắp đặt cố định vào vị trí vận hành và đấu nối hoàn thiện với toàn bộ hệ thống cáp nguồn, cáp tín hiệu ngoại vi tại nhà máy.

Các hạng mục cốt lõi trong quy trình SAT:

• Kiểm tra lại điện trở cách điện của toàn bộ hệ thống sau quá trình vận chuyển đường dài để đảm bảo không có thiết bị nào bị nứt vỡ hay dây dẫn bị chuột cắn, trầy xước vỏ cách điện.
• Kiểm tra đo lường giá trị điện trở tiếp địa thực tế của hệ thống cọc tiếp địa tại vị trí lắp tủ xem có đạt thông số dưới bốn ohm theo đúng hồ sơ thiết kế hay không.
• Thử nghiệm chạy không tải hệ thống phụ tải ngoại vi: Kích hoạt chạy nhấp riêng lẻ từng động cơ để kiểm tra chiều quay cơ khí của cánh quạt, trục bơm. Nếu động cơ quay ngược, thực hiện quy trình ngắt điện an toàn và tiến hành đảo pha tại đầu ra của Contactor bảo vệ trong tủ điện.
• Thử nghiệm chạy thử liên động có tải: Đưa toàn bộ dây chuyền vào chế độ vận hành tự động dưới sự điều khiển của hệ thống PLC và SCADA. Sử dụng thiết bị camera nhiệt chuyên dụng để quét và chụp ảnh nhiệt toàn bộ bề mặt các điểm đấu nối cầu đấu dây, các cực của MCCB tổng khi tủ đang chạy ở mức tải lớn nhất để phát hiện sớm các điểm phát nhiệt bất thường do lỏng ốc siết, từ đó có biện pháp xử lý siết chặt lại lực bằng tua-vít lực trước khi bàn giao nhà máy đi vào sản xuất thương mại.

Kết luận​

Việc tuân thủ một cách nghiêm túc và có hệ thống các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc tế IEC và tiêu chuẩn quốc gia TCVN trong suốt quá trình thi công tủ điện công nghiệp là yếu tố tiên quyết quyết định sự thành bại của một dự án cơ điện tự động hóa. Khi các tiêu chuẩn về cấp bảo vệ IP, kết cấu form tủ, tiết diện dây dẫn, chống nhiễu điện từ EMC và hệ thống tiếp địa được áp dụng đúng chuẩn thực chiến, hệ thống không chỉ vận hành an toàn tuyệt đối cho người thợ vận hành mà còn giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc của thiết bị, giảm thiểu thời gian dừng máy do sự cố và kéo dài tuổi thọ cho toàn bộ dây chuyền sản xuất của nhà máy.

H&T Automation là Đơn vị chuyên cung cấp dịch vụ thiết kế tủ điện và các giải pháp tự động hóa cho nhà máy
SĐT: 0814.734.543
Website H&T Automation: https://tudonghoaht.com/
Facebook H&T Automation : https://www.facebook.com/HTAutomation2001
Tiktok H&T Automation: https://www.tiktok.com/@tudonghoaht
Youtube H&T Automation: https://www.youtube.com/@HTAutomation2001
Linkedin H&T Automation: https://www.linkedin.com/in/ht-automation-94a263397/
Sites.google H&T Automation : https://sites.google.com/view/htautomation/
Pinterest H&T Automation: https://www.pinterest.com/htautomation/
Blogspot H&T Automation: https://htautomation2001.blogspot.com/