淺談實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的配電安全及儀器設(shè)備的電氣保護(hù)

白顯會(huì)

摘 要：筆者在充分考慮用電負(fù)荷的基礎(chǔ)上提出配電安全方面的幾個(gè)內(nèi)容包括：漏電保護(hù)、短路保護(hù)，由于實(shí)驗(yàn)室比較密閉一旦發(fā)生線路起火人員很難預(yù)警，必須要有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)并增設(shè)聲光提示。在保證配電安全基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了專門針對(duì)儀器設(shè)備的電氣保護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：配電安全;負(fù)荷;電氣保護(hù);接地

分類號(hào)：K60

實(shí)驗(yàn)室環(huán)境儀器設(shè)備眾多，包括冷庫(kù)、高壓滅菌鍋、冰箱、通風(fēng)機(jī)組和各種精密及價(jià)值昂貴的檢測(cè)設(shè)備。這對(duì)實(shí)驗(yàn)室的供電的穩(wěn)定性和安全性是有很高要求的。我們主要從兩個(gè)方面考慮一是：配電安全。二是：針對(duì)儀器設(shè)備的電氣保護(hù)措施。下面我就從這兩個(gè)方面結(jié)合實(shí)驗(yàn)室特定用電對(duì)象談?wù)剬?shí)驗(yàn)室配電安全及電氣保護(hù)方面的內(nèi)容。

一、實(shí)驗(yàn)室配電安全

筆者所處實(shí)驗(yàn)室由彩鋼夾芯板搭建成，整個(gè)框架是金屬結(jié)構(gòu)，環(huán)境比較密閉，分布有較密集的通風(fēng)排氣管道及空調(diào)管道系統(tǒng)。在配電的時(shí)候要充分考慮其功耗和線路發(fā)熱的問題?；趯?shí)驗(yàn)室的用電負(fù)荷及環(huán)境我們具體分析下配電安全的幾個(gè)方面：

1.用電負(fù)荷計(jì)算

用電設(shè)備通常采用的負(fù)荷計(jì)算方法有：需用系數(shù)法、二項(xiàng)系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品耗電法等。需用系數(shù)法是最常見的用電負(fù)荷計(jì)算方法對(duì)于任何用電負(fù)荷都管用且計(jì)算結(jié)果基本符合實(shí)際，尤其適用于設(shè)備數(shù)量多且容量相差不大的場(chǎng)合。我們實(shí)驗(yàn)室的負(fù)荷計(jì)算用的就是這種方法。其基本計(jì)算公式如下：

S=

式中S-所計(jì)算的電力負(fù)荷總視在功率KVA;

-計(jì)算系統(tǒng)中各設(shè)備的額定功率（不包括備用設(shè)備之和）KW;–用電設(shè)備的加權(quán)平均功率因素;

-需用系數(shù)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備在不同情況下根據(jù)實(shí)際情況取值。

2.配電箱及配電線路的安全設(shè)計(jì)

基于安全考慮我們?cè)O(shè)計(jì)的配電箱要有高溫報(bào)警、漏電保護(hù)、短路保護(hù)。配電線排布盡量避開水路管線、穿線套管采用阻燃材料。下面我們來具體分析下配電箱設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：（1）漏電保護(hù)：將漏電保護(hù)器安裝在低壓配電柜中，當(dāng)發(fā)生漏電或觸電時(shí)，且達(dá)到保護(hù)器所設(shè)定的動(dòng)作電流值時(shí)，就立即在限定的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)斷開電源避免了致命的觸電事故進(jìn)。（2）短路保護(hù)：配電線路中的電器或配電線絕緣遭到損壞、接線錯(cuò)誤時(shí)，都可能產(chǎn)生短路故障。短路電流非常大，電氣設(shè)備或配電線路因短路電流產(chǎn)生的強(qiáng)大電流可能損壞、產(chǎn)生電弧，甚至引起火災(zāi)。短路保護(hù)要求在短路故障產(chǎn)生后的極短時(shí)間內(nèi)切斷電源。

3.火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，及金屬建筑體的等電位接地

（1）火災(zāi)報(bào)警控制器在接收到探測(cè)器的火災(zāi)特征參數(shù)信息后，經(jīng)確認(rèn)判斷顯示報(bào)警探測(cè)器的部位，記錄火災(zāi)報(bào)警的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)室各區(qū)域安裝了聲光報(bào)警裝置一旦發(fā)生火情，聯(lián)動(dòng)機(jī)制觸發(fā)聲光報(bào)警提醒人員及時(shí)撤離。（2）實(shí)驗(yàn)室整個(gè)框架是金屬結(jié)構(gòu)一旦漏電金屬部分有可能帶電這是非常危險(xiǎn)的，針對(duì)這樣的特殊情況我們采用等電位接地的方法來解決，把彩鋼板金屬部分連成一個(gè)可靠整體，然后和建筑物的主鋼筋結(jié)構(gòu)連接。等電位接地后一旦漏電會(huì)形成較大的漏電流，漏電開關(guān)更容易斷開，避免了漏電流對(duì)人員的傷害。

二、下面我們來談?wù)勧槍?duì)實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備的電氣保護(hù)

1.設(shè)備的防靜電接地保護(hù)

將需要保護(hù)的精密的儀器設(shè)備通過導(dǎo)靜電體與大地構(gòu)成導(dǎo)靜電回路的接地叫靜電接地。靜電接地的電阻一般要求不大于10Ω。防靜電工程中地線引出的方法有兩種：（1）專門從接地體引出地線，獨(dú)立的接地線引入我們需要靜電作業(yè)的區(qū)域。（2）采用供電系統(tǒng)的地線時(shí)，單獨(dú)引出地線做防靜電接地的母線，但是變電箱至大地的接地電阻應(yīng)小于4Ω，實(shí)驗(yàn)室采用第一種防靜電保護(hù)接地。

2.設(shè)備的防雷保護(hù)

為防止沿低壓電源侵入的浪涌過電壓損壞設(shè)備，整個(gè)實(shí)驗(yàn)室供電系統(tǒng)采用三級(jí)保護(hù)原理，通過TN-S供電方式，使保護(hù)線PE與電源中性線N分離。這樣由于各級(jí)保護(hù)器（一、二、三級(jí)分別采用防雷擊電涌保護(hù)器、電涌保護(hù)器、終端設(shè)備保護(hù)器）的響應(yīng)時(shí)間和放電能力不同，各級(jí)保護(hù)器之間相互配合使用，從而達(dá)到吸收雷電能量很好的保護(hù)設(shè)備的作用。

3.針對(duì)特殊的設(shè)備采取具有針對(duì)性的電氣保護(hù)手段

（1）過電流保護(hù)：在過電流情況下（6倍以上額定電流），造成的沖擊電流會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)，所產(chǎn)生的瞬時(shí)電磁大轉(zhuǎn)矩會(huì)損壞機(jī)械傳動(dòng)部件，因此要及時(shí)切斷電源。將過電流繼電器線圈串接在被保護(hù)線路中，當(dāng)電流達(dá)到其整定值，過電流繼電器動(dòng)作使保護(hù)設(shè)備斷電。（2）過載保護(hù)：設(shè)備電流超過其額定電流但小于1.5倍額定電流的運(yùn)行狀態(tài)稱為過載，若電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載運(yùn)行，其繞組溫升將超過允許值而絕緣老化或損壞。過載保護(hù)要求不受電動(dòng)機(jī)短時(shí)過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時(shí)動(dòng)作，通常采用熱繼電器作過載保護(hù)元件。 當(dāng)6倍以上額定電流通過熱繼電器時(shí)，需經(jīng)5s后才動(dòng)作，可能在熱繼電器動(dòng)作前，熱繼電器的加熱元件已燒壞，所以在使用熱繼電器作過載保護(hù)時(shí)，必須同時(shí)裝有熔斷器或低壓斷路器等短路保護(hù)裝置。（3）電源缺項(xiàng)保護(hù)： 三相電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)如果缺少一路電，電機(jī)扭力會(huì)變小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速會(huì)下降，從而導(dǎo)致其它兩路電流增大，燒毀電機(jī)繞組一般這樣的設(shè)備必須裝有缺相保護(hù)器一旦檢測(cè)到缺相立即切斷電源。

三、小結(jié)

以上是筆者在考慮了用電負(fù)荷的基礎(chǔ)上提出配電安全方面的幾個(gè)內(nèi)容包括：漏電保護(hù)、短路保護(hù)、等電位接地保護(hù)，因?qū)嶒?yàn)室比較密閉一旦發(fā)生線路起火人員很難預(yù)警還得有火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)并增設(shè)聲光提示。在配電安全基礎(chǔ)上提出設(shè)備的電氣保護(hù)措施，有防靜電接地保護(hù)、防雷保護(hù)，特殊設(shè)備有過電流保護(hù)、過載保護(hù)、電源缺相保護(hù)。以上就是我通過多年的工作經(jīng)驗(yàn)提出的關(guān)于實(shí)驗(yàn)室配電安全和電氣保護(hù)方面的一些內(nèi)容，不妥的地方希望同行多多指正！

參考文獻(xiàn)：

[1]張志競(jìng)，黃玉錚編.電力系統(tǒng)機(jī)電保護(hù)原理與運(yùn)行分析（上冊(cè)）[M].北京：中國(guó)電力出版社，1995.

[2]李景祿.配電網(wǎng)防雷技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[3]霍利民，葛麗娟，侶佳.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（第二版）[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

（云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院 云南昆明 650000）