Hệ thống tủ ATS là gì? Vì sao quan trọng?

Tủ ATS (Auto Transfer Switch) giữ vai trò then chốt trong nhà máy, công trình và các tòa nhà lớn vì giúp duy trì nguồn điện liên tục khi lưới gặp sự cố. Nhờ tích hợp thiết bị và công nghệ ngày càng hiện đại, hệ thống tủ ATS có khả năng vận hành tự động, là giải pháp hiệu quả giúp tránh tổn thất kinh tế khi mất điện.

Tủ ATS là gì?

Tủ ATS là tủ chuyển nguồn tự động, trong đó bộ ATS là thiết bị chính. Tủ có chức năng tự động chuyển nguồn khi nguồn chính gặp sự cố như dao động điện áp, sụt áp, mất pha hoặc mất điện, qua đó đảm bảo nguồn điện đầu vào ổn định cho sinh hoạt, sản xuất và kinh doanh.

Tủ có hai chế độ vận hành: thủ công và tự động. Mặt trước tủ thường có nút bấm, đèn báo và màn hình LCD để người vận hành theo dõi và điều chỉnh. Khi nguồn chính mất pha, quá áp hoặc mất điện, tủ ATS sẽ tự động chuyển sang nhận nguồn thứ cấp theo chương trình và ngắt nguồn chính. Khi nguồn chính được phục hồi, tủ sẽ chuyển lại về nguồn chính. Thời gian chuyển sang nguồn thứ cấp khoảng 5–10 giây; thời gian chẩn đoán và chuyển trở lại khoảng 10–30 giây (tùy cấu hình).

Chức năng của tủ ATS

• Chuyển từ nguồn điện chính sang nguồn điện phụ khi mất điện chính.
• Chuyển từ nguồn điện thứ cấp sang nguồn điện chính khi nguồn chính ổn định trở lại.
• Bảo vệ tải khi nguồn điện xảy ra sự cố như mất điện, sụt áp, mất pha, quá áp…
• Có thể lập trình chuyển đổi nguồn giữa hai nguồn dự phòng trong trường hợp nguồn dự phòng đầu tiên bị lỗi.

Nguyên lý hoạt động của tủ ATS

Khi lắp đặt, tủ ATS thường đi kèm máy phát điện công nghiệp (hoặc nguồn dự phòng khác) để sẵn sàng chuyển đổi. Tủ giám sát liên tục nguồn chính và nhanh chóng chuyển sang nguồn dự phòng khi phát hiện các bất thường như mất pha, quá áp/thiếu áp, tần số ngoài mức cho phép hoặc mất điện.

Quy trình chuyển sang nguồn thứ cấp

1. Khởi động máy phát điện (nguồn thứ cấp) hoặc nguồn tái tạo (ví dụ pin mặt trời).
2. Ngừng cung cấp nguồn chính cho tải.
3. Kết nối nguồn thứ cấp với tải.

Khi nguồn chính ổn định trở lại

1. Ngắt nguồn điện thứ cấp khỏi tải.
2. Bật lại nguồn điện chính cho tải.
3. Gửi tín hiệu dừng cho nguồn thứ cấp, có thể để chạy không tải một thời gian rồi tắt.

Đối với các phụ tải không cho phép mất điện hoặc không thể gián đoạn quá lâu, hệ thống ATS đảm bảo tải luôn được kết nối với ít nhất một nguồn (chính và phụ). Một số hệ thống ATS cao cấp có thể kết hợp tủ hòa đồng bộ cho nhiều máy phát để đảm bảo đủ công suất trong mọi trường hợp.

Cấu trúc tủ ATS

Hệ thống tủ ATS thường ở dạng tủ khối, vỏ ngoài bằng thép mạ kẽm sơn tĩnh điện; kích thước phụ thuộc công suất và nhu cầu. Bên trong thường gồm:

• Bộ chuyển nguồn tự động (ATS): thiết bị thực hiện chuyển đổi nguồn, phần cốt lõi của tủ.
• Hệ thống thanh cái đồng: phân phối điện theo sơ đồ và công suất tủ.
• Bộ điều khiển ATS: điều khiển và cài đặt hoạt động.
• MCCB/MCB: đóng cắt và bảo vệ mạch điện.
• Phụ kiện: nút nhấn, đèn báo, màn hình LCD/HMI.

Công suất, kích thước và vị trí lắp đặt từng thiết bị trong tủ phụ thuộc vào sơ đồ lắp đặt.

Thông số kỹ thuật tham chiếu

• Tiêu chuẩn chất lượng: IEC 61439-1 & -2, IEC/EN 60439-1
• Màu/hoàn thiện: RAL 7035
• Vật liệu vỏ: tấm thép mạ kẽm điện phân 1.5/2.0 mm
• Điều khiển: bộ vi xử lý, tự động bảo vệ & điều khiển
• Giao tiếp: USB / RS485 / Ethernet (tùy chọn)
• Chế độ hoạt động: Tự động / Thủ công
• Điện áp làm việc định mức: đến 690 V
• Cấp bảo vệ: IP5x – IP65
• Nhiệt độ tăng tối đa: 50°C

Các loại tủ ATS hiện nay

Tủ ATS có thể phân loại theo thông số vận hành và số lượng nguồn điện kết nối:

• ATS 2 nguồn: lưới + máy phát (phổ biến trong tòa nhà, nhà máy, công trình).
• ATS 2 nguồn lưới độc lập + 1 nguồn dự phòng: dùng trong khu công nghiệp lớn; 2 nguồn AC phục vụ dây chuyền liên tục, nguồn dự phòng cho văn phòng/điều khiển/phụ trợ.
• ATS 1 nguồn chính + 2 nguồn phụ.
• ATS 1 nguồn năng lượng tái tạo (mặt trời/gió) + 1 nguồn phụ.
• ATS 1 nguồn lưới + 1 nguồn UPS dự phòng.

Phân loại theo dòng định mức: 100A, 250A, 400A, 630A, 800A, 1000A… Tủ công suất nhỏ ưu tiên thiết bị đóng cắt như contactor/CB; tủ công suất lớn dùng MCCB để chịu dòng cao và tăng độ bền.

Ứng dụng tủ ATS

• Đảm bảo cấp điện liên tục cho phụ tải; chuyển linh hoạt giữa nguồn chính (lưới) và nguồn dự phòng (máy phát).
• Bảo vệ thiết bị và hệ thống trước sự cố mất điện.
• Tiết kiệm năng lượng cho nguồn dự phòng khi lưới trở lại.
• Giảm tối đa thời gian gián đoạn, thường không quá 30 giây (tùy cấu hình).

Tủ ATS được sử dụng rộng rãi: chung cư, trung tâm thương mại, văn phòng, nhà máy/xưởng, trường học, bệnh viện, nhà ga, bến tàu, sân bay… cũng như tại khu vực cuối lưới, vùng thường xuyên thiên tai hoặc yêu cầu kỹ thuật cần chuyển đổi nguồn.

Tiêu chí lựa chọn tủ ATS

• Dòng định mức: lớn hơn tổng dòng tải và có dư địa mở rộng; dải từ 100A đến hàng nghìn ampe.
• Cấp điện áp: tương thích hệ thống (dân dụng ~220 V; công nghiệp ~380 V; có thể đến >1000 VAC).
• Công suất: xác định sau khi chốt dòng và điện áp.
• Chất lượng linh kiện: đồng đều, thông số phù hợp, tránh xung đột khi lắp đặt; không chọn tủ có công suất quá chênh lệch so với công suất trạm biến áp.
• Môi trường lắp đặt: khô thoáng, tránh gần chất dễ cháy nổ; không phơi nắng/mưa trực tiếp nếu không dùng tủ ngoài trời.
• Kết nối điều khiển: có thể tích hợp hệ thống điều khiển tự động để hạn chế lỗi vận hành.
• Số lượng nguồn: cân nhắc theo nhu cầu (ví dụ tòa nhà thường 1 nguồn lưới + 1 nguồn dự phòng).