Hạ thế mô tả dải điện áp được sử dụng cho hầu hết các dịch vụ tòa nhà, phụ tải công nghiệp và phân phối cuối cùng. Ranh giới chính xác phụ thuộc vào tiêu chuẩn quản lý và cơ quan có thẩm quyền. Theo thuật ngữ của IEC, điện áp thấp thường lên tới 1.000 V xoay chiều hoặc 1.500 V một chiều; điện áp rất thấp chiếm phần thấp nhất trong dải đó. Các nhà thiết kế phải sử dụng các định nghĩa được thông qua bởi cơ quan thẩm quyền của dự án thay vì giả định một ngưỡng áp dụng chung trên toàn thế giới.
Điện áp nào được coi là hạ thế?
Các hệ thống hạ thế phổ biến bao gồm lưới điện ba pha 400/230 V và 415/240 V, dịch vụ điện 480/277 V và các hệ thống 208/120 V. Các mức điện áp này có thể cung cấp năng lượng sự cố rất cao và vẫn rất nguy hiểm. Chữ “thấp” chỉ dùng để phân biệt cấp điện áp này với trung thế và cao thế; nó không có nghĩa là an toàn khi chạm vào.
Điện áp cực thấp thường bao gồm các mạch điều khiển, tín hiệu, truyền thông và các mạch an toàn được chọn lọc. Các hệ thống SELV và PELV sử dụng các yêu cầu cụ thể về nguồn, sự cách ly, nối đất và điện áp để hạn chế nguy cơ điện giật. Mạch điều khiển danh định 24 V vẫn có thể gây ra hỏa hoạn hoặc hư hỏng thiết bị nếu dây dẫn và thiết bị bảo vệ được chọn không đúng cách.
Hệ thống phân phối điện hạ thế hoạt động như thế nào
Máy biến áp cấp nguồn cho một tủ điện hạ thế chính. Aptomat tổng cung cấp điện cho các thanh cái, phân phối điện thông qua các aptomat nhánh đến các trung tâm điều khiển động cơ, tủ phân phối, tủ điện, máy móc và các mạch cuối cùng. Các thiết bị đo lường, chuyển mạch tự động, bù hệ số công suất, chống sét lan truyền và giám sát có thể được tích hợp tùy theo cơ sở hạ tầng.
Thiết bị như là một trạm biến áp lắp sẵn có thể đặt máy biến áp và thiết bị phân phối hạ thế gần tâm phụ tải, giúp giảm chiều dài cáp và tổn thất điện áp.
Bảng so sánh và lựa chọn nhanh
Sử dụng bảng này như một phần tóm tắt nhanh về các quyết định kỹ thuật và mua sắm chính được giải thích trong bài viết.
| Khu vực quyết định | Ý nghĩa thực tiễn | Cần xác minh những gì |
|---|---|---|
| Điện áp nào được coi là hạ thế? | Các hệ thống hạ áp phổ biến bao gồm mạng ba pha 400/230 V và 415/240 V, dịch vụ điện 480/277 V và hệ thống 208/120 V. | Các điện áp này có thể cung cấp năng lượng sự cố rất cao và vẫn nguy hiểm. |
| Hệ thống phân phối điện hạ thế hoạt động như thế nào | Một máy biến áp cấp nguồn cho tủ điện phân phối hạ thế chính. | Aptomat chính cấp nguồn cho các thanh cái, phân phối điện thông qua các aptomat nhánh đến các trung tâm điều khiển động cơ, tủ phân phối, bảng điện, máy móc và các mạch cuối. |
| Bảng phân phối điện, thiết bị đóng cắt, tủ điện và khối đầu nối | Tủ điện hạ thế là một tổ hợp lắp trên sàn có chức năng nhận và phân phối nguồn điện lớn. | Tủ điện hạ thế thường chú trọng đến tính phân đoạn, hiệu suất ngắt mạch, khả năng bảo trì và các định mức lắp ráp được xác định rõ ràng. |
| Tính toán thiết kế hạ thế | Bắt đầu với tải kết nối, nhu cầu, hệ số đa dạng, chu kỳ làm việc, dòng khởi động, hệ số công suất và mở rộng trong tương lai. | Đối với công suất ba pha cân bằng, dòng điện xấp xỉ I = P ÷ (√3 × V × PF × hiệu suất) . |
| Bảo vệ và phối hợp | Các máy cắt chính và máy cắt nhánh phải ngắt được dòng sự cố hiện có và phối hợp sao cho thiết bị gần điểm sự cố nhất sẽ tác động trước khi có thể thực hiện được. | Bảo vệ có thể bao gồm các chức năng quá tải, ngắn mạch tức thời, trễ ngắn hạn, chạm đất, dòng điện dư, thấp áp, mất pha và quá áp đột biến. |
Bảng phân phối điện, thiết bị đóng cắt, tủ điện và khối đầu nối
Tủ điện hạ thế là một tổ hợp lắp sàn có chức năng nhận và phân phối công suất lớn. Thiết bị đóng cắt hạ thế thường nhấn mạnh tính phân chia ngăn, hiệu suất cắt, khả năng bảo trì và các định mức lắp ráp xác định. Tủ phân phối thường là một tổ hợp lắp tường nhỏ hơn dùng cho các mạch nhánh. Thuật ngữ có thể khác nhau, vì vậy các thông số kỹ thuật nên nêu rõ các định mức và chức năng thay vì chỉ dựa vào tên gọi.
Khối đầu nối cung cấp các kết nối hiện trường có tổ chức cho các dây dẫn điện, điều khiển, trung tính và bảo vệ. Hãy chọn chúng dựa trên vật liệu và kích thước dây dẫn, dòng điện, điện áp, khả năng chịu dòng ngắn mạch, nhiệt độ và các phụ kiện cần thiết. Giữ cho các mạch điện lực và tín hiệu nhạy cảm tách biệt ở những nơi mà nhiễu điện từ là vấn đề quan trọng.
Tính toán thiết kế hạ thế
Bắt đầu với tải kết nối, nhu cầu, độ đa dạng, chu kỳ làm việc, dòng khởi động, hệ số công suất và mở rộng trong tương lai. Đối với nguồn điện ba pha cân bằng, dòng điện xấp xỉ I = P ÷ (√3 × V × PF × efficiency). Đối với tải một pha, hãy sử dụng I = P ÷ (V × PF × hiệu suất). Các giá trị này thiết lập một điểm khởi đầu, chứ không phải cài đặt thiết bị bảo vệ cuối cùng.
Kiểm tra độ sụt áp trong quá trình vận hành bình thường và khởi động động cơ, khả năng mang tải của dây dẫn sau khi hiệu chỉnh giảm tải, dòng điện trung tính từ các tải phi tuyến, dòng điện ngắn mạch dự kiến, khả năng cắt của thiết bị bảo vệ, tính chọn lọc, năng lượng hồ quang và hiệu suất vòng sự cố chạm đất. Sự kết hợp giữa điện áp thấp và dòng điện cao đòi hỏi các thanh cái chắc chắn và các kết nối ngắn, được đỡ chắc chắn.
Bảo vệ và phối hợp
Các Aptomat chính và Aptomat nhánh phải ngắt được dòng sự cố hiện có và phối hợp với nhau sao cho thiết bị ở gần sự cố nhất sẽ tác động trước trong điều kiện thực tế cho phép. Hệ thống bảo vệ có thể bao gồm các chức năng quá tải, ngắn mạch tức thời, trễ ngắn hạn, chạm đất, dòng dư, điện áp thấp, mất pha và quá áp đột biến. Các cài đặt phải phù hợp với dây dẫn, đường cong chịu đựng của thiết bị và nhu cầu vận hành.
Yêu cầu về an toàn và xây dựng
Chỉ định các tổ hợp định mức, cấp bảo vệ vỏ tủ phù hợp, sự phân cách bên trong, các khóa liên động cơ học, các tấm chắn khi có yêu cầu, nối đất bảo vệ, bố trí trung tính, khoảng hở thao tác, thông gió và nhãn mác. Rủi ro hồ quang điện phụ thuộc vào dòng sự cố, thời gian tác động cắt, khoảng cách làm việc và vỏ tủ—không chỉ đơn thuần là điện áp danh định.
Các bước kiểm tra lắp đặt cần bao gồm bán kính uốn cáp, độ tương thích của đầu cốt, lực siết ốc, thứ tự pha, điện trở cách điện, tính liên tục, hoạt động củaaptomat, thử nghiệm ngắt mạch, logic điều khiển, đo lường và hệ thống nối đất. Các sản phẩm như Tủ điện hạ thế cố định GGD phải được lựa chọn dựa trên dòng điện hệ thống của dự án, mức sự cố, dạng phân cách, môi trường và nhu cầu dịch vụ.
Các ưu tiên bảo trì
Giữ cho các cụm lắp ráp sạch sẽ và khô ráo, kiểm tra hư hỏng do nhiệt và sự ăn mòn, kiểm tra các chức năng bảo vệ theo định kỳ đã lên lịch, vận hành các cơ chế, xem xét nhật ký sự kiện và theo dõi xu hướng nhiệt độ dưới các tải tương đương. Điều tra các mối nối nóng, hiện tượng ngắt lặp lại, sự xuống cấp của lớp cách điện và tiếng ồn bất thường trước khi chúng trở thành sự cố. Bất kỳ công việc có điện nào cũng đòi hỏi phải có đánh giá rủi ro được lập thành văn bản và các quy trình được ủy quyền.
Điện hạ thế và viễn thông là các hạng mục khác nhau
Trong thực tiễn xây dựng, “hạ thế” đôi khi dùng để chỉ hệ thống cáp thông tin, báo cháy, an ninh và dữ liệu, trong khi các tiêu chuẩn về điện lực sử dụng thuật ngữ này cho một dải điện áp định mức nhất định. Các tài liệu dự án phải nêu rõ nghĩa nào được áp dụng để tránh nhầm lẫn giữa hệ thống phân phối điện và hệ thống điện siêu thấp.
Điện áp thấp vẫn có năng lượng sự cố đáng kể
Tủ điện 400/480 V có khả năng cung cấp dòng điện ngắn mạch và năng lượng hồ quang rất cao. Định mức thiết bị, bảo vệ dây dẫn, nối đất, cách ly và quy trình làm việc an toàn vẫn là những yếu tố thiết yếu danh cho hệ thống. Điện áp danh định thấp hơn làm giảm khoảng cách cách điện nhưng không làm cho hệ thống đang mang điện trở nên vô hại.
Tài liệu kỹ thuật và đọc thêm
Các nguồn độc lập sau đây hỗ trợ các tiêu chuẩn, thuật ngữ, phép tính và bối cảnh an toàn được thảo luận trong hướng dẫn này:
- Các đơn vị SI của NIST đối với dòng điện điện tử — Các định nghĩa có thẩm quyền và mối quan hệ giữa ampe, vôn, oát và ôm.
- Hướng dẫn của NIST về các hệ số chuyển đổi điện SI — Hệ số chuyển đổi chính thức cho điện, từ tính, năng lượng và các đại lượng liên quan.
- Yêu cầu về an toàn điện của OSHA — Bối cảnh an toàn khi áp dụng các tính toán điện vào công việc truyền tải và phân phối điện.
