Hệ thống điện nhà máy công nghiệp đóng vai trò trung tâm, ảnh hưởng đến toàn bộ vận hành của công trình. Do đó các doanh nghiệp cần nắm rõ các thành phần của hệ thống cũng như các bước thiết kế, thi công sau đây.

1. Những hệ thống điện cần có trong nhà máy công nghiệp

Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điện nhà máy công nghiệp chính là hệ thống điện nặng. Bao gồm hệ thống điện động lực và hệ thống điện điều khiển. Nguồn điện được lấy từ các trạm biến áp, thông qua hệ thống cáp nguồn tổng đến các tủ điện và được phân phối đến các khu vực, máy móc, thiết bị trong nhà máy.

Tiếp theo là hệ thống điện nhẹ, gồm có mạng lưới internet, hệ thống chuông báo, hệ thống camera giám sát, hệ thống điện sinh hoạt,… Chức năng chính là hỗ trợ các hoạt động quản lý, kiểm tra, giám sát và cung cấp phương tiện cho công nhân thực hiện công việc.

Cuối cùng là hệ thống điện chiếu sáng cho khu vực văn phòng và toàn bộ nhà máy. Kỹ sư cần dựa vào những nguyên tắc cơ bản về mức độ chiếu sáng mục tiêu, hiệu suất chiếu sáng, chất lượng ánh sáng, nhiệt độ màu,… để thiết kế được hệ thống chiếu sáng phù hợp nhất cho nhà máy.

2. Các thành phần cần có của hệ thống điện công nghiệp

2.1. Hệ thống điện nặng của nhà máy công nghiệp

Hệ thống điện nặng của nhà máy công nghiệp thường sử dụng điện 3 pha, điện áp 380V và bao gồm những thành phần sau:

Hệ thống trạm biến áp, tủ trung, hạ thế là những yếu tố đầu tiên cần có của hệ thống điện nặng nhà máy công nghiệp. Trạm biến áp đóng vai trò lấy điện từ các đường dây công suất lớn và chuyển đổi sang cấp điện phù hợp dùng trong nhà máy công nghiệp. Ngoài trạm biến áp, nhà máy cũng cần các tủ điện trung thế và hạ thế để chia điện thành các mạch riêng biệt cho từng khu vực, từng thiết bị riêng.

Hệ thống máy phát điện, bộ chuyển mạch là những thành phần tiếp theo cần có của hệ thống điện nặng nhà máy. Máy phát điện là thiết bị dự phòng điện cho nhà máy khi hệ thống lưới điện xảy ra sự cố, giúp đảm bảo hoạt động của nhà máy vẫn có thể diễn ra. Bộ chuyển mạch đóng vai trò đảm bảo việc sản xuất diễn ra ổn định, không bị gián đoạn khi nguồn điện bị chập chờn.

Hệ thống tủ điện phân phối là nơi lắp đặt và bảo vệ các thiết bị đóng cắt, thiết bị điều khiển điện trong nhà máy. Từ hệ thống tủ điện, điện năng sẽ được phân phối đến từng khu vực và từng máy móc, thiết bị trong nhà máy. Ngoài ra, hệ thống tủ điện còn cách ly người sử dụng điện với các thiết bị mang điện, đảm bảo an toàn cho công nhân, nhân viên làm việc trong nhà máy.

Hệ thống tủ điện điều khiển máy móc được dùng để điều khiển các máy móc và trang thiết bị có trong nhà máy công nghiệp. Cụ thể hơn, tủ điện điều khiển sẽ chịu trách nhiệm cung cấp điện cho động cơ, điều khiển động cơ khởi động hoặc kết thúc chu trình làm việc. Bên cạnh đó, nó cũng sẽ giám sát và bảo vệ các động cơ khỏi những sự cố.

Hệ thống ổ cắm là cầu nối chia sẻ điện năng từ nguồn điện đến các thiết bị sử dụng điện. Khác với ổ cắm điện dân dụng thông thường, hệ thống ổ cắm công nghiệp trong các nhà máy thường được trang bị thêm nắp đậy chống nước, áo chống thấm và cầu chì để đảm bảo an toàn khi có tình huống bất ngờ xảy ra.

Hệ thống tiếp địa là giải pháp cho vấn đề rò rỉ điện, đảm bảo an toàn cho nhân viên, công nhân làm việc trong nhà máy. Hệ thống này thường gồm có 2 phần là điện cực được chôn dưới lòng đất và dây tiếp địa được nối từ các bộ phận cần nối đất đến cọc tiếp địa.

Hệ thống chống sét bảo vệ nhà máy khỏi tác động khi bị sét đánh. Hệ thống chống sét sẽ thu hút sét đánh vào nó rồi chuyển dòng điện do sét đánh tạo ra xuống đất một cách an toàn, tránh để tia sét truyền theo hệ thống điện nhà máy công nghiệp gây hư hại trên quy mô lớn

2.2. Hệ thống điện nhẹ của nhà máy công nghiệp

Hệ thống điện nhẹ không phải là thành phần chính trong hệ thống điện nhà máy công nghiệp và chiếm tỷ trọng khá nhỏ (chỉ từ 10% đến 20%). Tuy nhiên nó lại chịu trách nhiệm vận hành hệ thống thiết bị công nghệ cao, tạo sự tiện nghi cho người sử dụng. Hệ thống điện nhẹ trong nhà máy gồm có:

• Hệ thống mạng LAN & Internet là nền tảng giúp kết nối hệ thống máy tính trong nhà xưởng lại với nhau. Thông qua hệ thống mạng LAN và mạng Internet, các doanh nghiệp sẽ có thể sử dụng thêm những thiết bị công nghệ cao khác như tổng đài điện thoại, hệ thống camera, máy in, máy fax,…
• Hệ thống tổng đài, điện thoại là công cụ hỗ trợ cho các hoạt động sản xuất và kinh doanh của nhà máy. Thông qua hệ thống này, việc liên hệ giữa các phòng ban, khu vực trong nhà máy được diễn ra nhanh chóng và dễ dàng hơn.
• Hệ thống Camera đối với các nhà máy là một trong những biện pháp bảo vệ tài sản, đảm bảo an ninh. Đặc biệt đối với những khu công nghiệp và nhà máy có diện tích lớn, hệ thống camera sẽ giúp giám sát từng ngóc ngách, khu vực và tư liệu hình ảnh còn có thể lưu trữ lâu dài.
• Hệ thống âm thanh công cộng là một thành phần trong hệ thống điện nhà máy sẽ giúp người quản lý đưa ra thông báo, thông tin đến các công nhân viên dễ dàng hơn. Vì nhà máy là nơi có diện tích rộng lớn và nhiều tiếng ồn phát ra từ hệ thống máy móc và việc sản xuất nên hệ thống âm thanh là vô cùng quan trọng.
• Cùng với hệ thống camera, hệ thống kiểm soát ra vào cũng là một phương tiện đảm bảo an toàn, an ninh cho nhà máy. Thông qua hệ thống kiểm soát ra vào, chủ nhà máy công nghiệp có thể biết được chi tiết thời gian ra vào, vị trí ra vào và danh tính của từng nhân viên, khách hàng. Qua đó an ninh trật tự và an toàn cũng được đảm bảo.

2.3. Hệ thống điện chiếu sáng trong nhà máy công nghiệp

Hệ thống điện chiếu sáng trong nhà máy công nghiệp bao gồm hệ thống đèn chiếu sáng linh hoạt và hệ thống đèn chiếu sáng sự cố.

• Hệ thống đèn chiếu sáng linh hoạt được thiết kế và lắp đặt hợp lý sẽ giúp công nhân quan sát dễ dàng hơn, từ đó nâng cao năng suất làm việc. Bên cạnh các tiêu chuẩn về kỹ thuật, hệ thống đèn chiếu sáng nhà máy cũng cần đảm bảo an toàn, tiết kiệm điện năng và thân thiện với môi trường.
• Hệ thống đèn chiếu sáng sự cố còn được gọi là hệ thống đèn thoát hiểm. Hệ thống này được sử dụng với mục đích chiếu sáng khi có sự cố xảy ra trong nhà máy công nghiệp và bắt buộc phải tuân theo tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy của Nhà nước.

3. Các bước thiết kế, thi công hệ thống điện nhà máy công nghiệp

Hệ thống điện nhà máy công nghiệp cần được thiết kế thi công một cách kỹ lưỡng, cẩn thận theo đúng chuẩn kỹ thuật. Việc này vừa là để đảm bảo an toàn cho các cán bộ công nhân viên và cũng vừa đảm bảo công việc sản xuất diễn ra thuận lợi.

Bước 1: Xác định phụ tải tính toán. Đây là bước tính toán tổng công suất tiêu thụ điện của toàn bộ các thiết bị, máy móc trong nhà máy ở cùng 1 thời điểm. Đây là bước cần thiết để kỹ sư lựa chọn được các trang thiết bị phù hợp cho hệ thống điện nhà máy.

Bước 2: Thiết kế mạng điện cao áp cho nhà máy. Mạng điện cao áp có vai trò dẫn điện từ mạng điện lưới quốc gia đến nhà máy. Do vậy, mạng điện cao áp phải được tính toán và thể hiện chi tiết trong bản thiết kế. Từ đó, các kỹ sư sẽ biết cách sắp xếp, bố trí các đường dây cao áp, trạm biến áp và các tủ điện phân phối một cách hợp lý.

Bước 3: Thiết kế mạng điện hạ áp cho nhà máy. Mạng điện hạ áp có điện áp nhỏ hơn 1kV. Việc thiết kế mạng điện hạ áp cho nhà máy là bố trí hợp lý các tủ điện điều khiển, bố trí cụ thể cách đi dây, vị trí đặt mạng điện hạ áp.

Bước 4: Thiết kế hệ thống chiếu sáng nhà xưởng. Việc bố trí hệ thống đèn chiếu sáng sao cho hợp lý cũng là một bước quan trọng trong quá trình xây dựng hệ thống điện nhà máy công nghiệp. Số lượng đèn không được quá ít, sẽ ảnh hưởng đến việc sản xuất mà cũng không được quá nhiều, sẽ gây ra lãng phí điện năng và vật tư.

Bước 5: Tính toán, thiết kế bù công suất. Việc này sẽ giúp nhà máy giảm tối đa tình trạng tổn thất điện năng, gia tăng hiệu quả làm việc và kéo dài tuổi thọ cho các thiết bị, máy móc.

4. Những điều cần lưu ý khi lắp đặt hệ thống điện nhà máy công nghiệp

Khi thiết kế, lắp đặt hệ thống điện nhà máy công nghiệp, các kỹ sư cần lưu ý những điều sau:

• Đảm bảo về mức độ an toàn của hệ thống điện đối với người dùng và các máy móc, thiết bị trong nhà máy.
• Cam kết về hiệu quả vận hành của hệ thống, máy móc hoạt động đúng công suất, các thiết bị khác hoạt động trơn tru, hỗ trợ hiệu quả cho công việc sản xuất, quản lý,…
• Tuân thủ quy trình lắp đặt, đúng kỹ thuật, theo tuần tự từng bước và đầy đủ trang thiết bị.
• Tiết kiệm chi phí tối đa khi vận hành, không gây lãng phí điện năng.
• Đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế thi công hệ thống điện công nghiệp.