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實驗室供電係統工程設計規(guī)劃及要求
實驗室用電主要包(bāo)括照明(míng)電和動力電兩大(dà)部分,而動力電主要用於各類儀器設備用電,同時還用於為實驗室服務的電梯、空調(diào)、排風、水泵、送風等方麵的電(diàn)力供應,因此實驗室的供電係統是實驗室(shì)最重要的基本條件之(zhī)一。
實(shí)驗室的供電電源,主要取自城市低壓工頻三相交流公用電力網。當實(shí)驗室內的總用電設備容量較大時,例如超過lOOkW以上,而附(fù)近的低壓公用電力(lì)網對承受這一(yī)負荷有困(kùn)難時,則供(gòng)電電源可取(qǔ)自城市高壓三相交流電(diàn)力網。有些實驗室還需要(yào)直流電(diàn)源和中頻交流電源等。使用城市低壓電力網時,在實驗室的供(gòng)電設計中主要是選定引入電源的進戶點(diǎn)問題(tí)。當由城市高壓電力(lì)網供電時,就要設置實驗室專用的變電所(suǒ),將高壓轉(zhuǎn)換成(chéng)低壓。這時,變電所位置的選擇是(shì)設(shè)計中首先(xiān)要考慮的問(wèn)題。變電所可(kě)以設置在建築物內部,也可以設(shè)置在建(jiàn)築物的外部,但必須(xū)靠近實驗室。當要求供電電壓(yā)穩定時,須裝置穩壓器。小容量的直流電源(yuán)可由蓄電池組、硒(xī)整流器(qì)等設備(bèi)供(gòng)電。直流用電量大時,要設置直流發電機組或大容量的(de)可控(kòng)矽整流器等設(shè)備供電。中頻供(gòng)電(diàn)一(yī)般設置中頻發電(diàn)機組。
1、實驗室的供電特點(diǎn)
一幢實(shí)驗大(dà)樓內有屬於化學的和物理的各種實驗室,還有大量的輔助房間(jiān),如天平室、準備(bèi)室、儀器室、化學品存放室。此外,可能還有電子計算機房、高頻發生器室、壓縮氣瓶貯放室(shì)以及通風(fēng)機房、玻璃器具製作室等。有的房間內裝置著固定的電氣設備,有的房間內則並沒有固定的電(diàn)氣設備,但在(zài)工作或實驗進行時,將使用大量電氣設備和電氣操(cāo)作的儀器,情況(kuàng)是非常難以(yǐ)具體說明的。就電氣設備的種類(lèi)而論,有的是(shì)單相供電的,有些是用三相(xiàng)電源的。在設備容量方麵則有些設備幾(jǐ)瓦、幾十瓦,有些則大到幾百千瓦。隨著科學(xué)的不斷發展,新的實驗儀器(qì)的日新月異,即使是從事(shì)專業的技術人員,有時也難於提出明確的供電要求。因此,從大量的調查研究和設計實踐中,得出下述幾條有關實驗室供電設計的經驗。
①每一實驗室內(nèi)都(dōu)要有三相交流電源和單相交流電源,要設置總(zǒng)電源控(kòng)製開關,當實驗室內無人(rén)時,應能切斷室內電源。
②室內固定裝置(zhì)的用電設備,例如烘(hōng)箱、恒(héng)溫箱、冰箱等,如果是在實驗進行中(zhōng)使(shǐ)用(yòng)這些設備,而在實驗結束(shù)時就停止使用(yòng)的,可連(lián)接在(zài)該實驗室的總電源上;若實(shí)驗停止後仍須(xū)運轉(zhuǎn)的,則應有專用供電電源,不至於因切斷實驗室(shì)的(de)總電源而影響其工作。
③每一實(shí)驗台(tái)上(shàng)都要設置一(yī)定數量的電源插座,至少要有一個三相插座,單相插座則(zé)可以設2-4個。這些插座應有開關控製和(hé)保險(xiǎn)設備,以防萬一發生短(duǎn)路時(shí)不致影響整個室內的正常(cháng)供(gòng)電。插座可設置在實驗桌(zhuō)桌麵上或桌子邊上,但應遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口,並不影響(xiǎng)桌上實驗儀(yí)器的放置和操作地位。有的實驗室將插(chā)座安裝在實驗桌下麵的抽屜內或櫃子內的,這種(zhǒng)安裝位置在使用上(shàng)很方便,以不采用為好。
④在實驗室的四麵牆壁(bì)上(shàng),配合室內實驗桌、通風櫃、烘箱等(děng)的布置,在適當地(dì)位要安裝(zhuāng)多處單相和三相插座,這些插座一般在踢腳線上在,以(yǐ)使用(yòng)方便(biàn)為原則。
⑤化學實驗室因有腐蝕(shí)性氣體,配電導線以采用銅(tóng)芯線較合適。物理實驗室則可以(yǐ)采用鋁芯導線。至於敷線方式,以穿管暗敷設較為理想,暗敷設不公(gōng)可以保護導線(xiàn),而且(qiě)使室內整潔(jié),不易積塵;並使檢修更換方便。
一般(bān)地說,化學實驗室使(shǐ)用的電氣設備容量較小,物理實驗室使(shǐ)用的電氣設備容量較大。當實驗室正式使用以後,發現供電(diàn)容量夠大,因此在(zài)對實驗室的供電設計中必須在供電容量方麵(miàn)留(liú)有餘(yú)地。有一種(zhǒng)靈活性較大的實驗室供電方式,是將輸電導線穿電管穿越一懸空的管道內,其上裝有插(chā)座。這種裝置的優(yōu)點是避免在室內地麵(miàn)上(shàng)有許多立管,從而使室內布置非常靈活。
2、實驗室用電(diàn)的(de)負荷
實驗室用電負荷問題是在實驗室新建(jiàn)或改擴建時必須考慮的問(wèn)題,目的是為了合理選用導(dǎo)線材料(liào)、開關設備和確定變壓器容(róng)量等,使投資節(jiē)約和保證電氣設備的正常運行。由於實(shí)驗室用電設備品種繁多,要求(qiú)各異,設備容量(liàng)大小懸殊(shū),使用時間參差(chà)等許多原因,采用理論計算方法都可能與實際情況相差很大。例如化學實驗室可同時容納多人進行同一項分析實驗,可能在同一時間內使用數台電爐,這種特殊的實驗用電要求供電能(néng)滿足(zú)實際的需要。因此對於實驗樓供電的負(fù)荷計算就提有一定的規律可循。因此建議在對實驗樓供電的負荷計算,要進行充分的調查研究,要獲得詳細的用電設備資料和考慮到發慌的可能。對每個實驗室應(yīng)以最大負荷為依據,盡可能滿足該實驗室的當前和發展(zhǎn)中的負荷要求出半小時內同時使用的最大負荷總值,作為該實驗樓供(gòng)電總(zǒng)負荷的參考值,以確定選擇供電電源或變壓器容量的依據。
3、實驗室的供電係統(tǒng)
實驗室的供電設計中(zhōng)首先要(yào)決定電源引入建築(zhù)物的(de)位(wèi)置(zhì),這個位置稱為電源的進戶點。就實驗樓建築物和城(chéng)市電力網的(de)相對位置考慮,電(diàn)源進戶點應選擇在該建築物靠近電力網(wǎng)的一側。就建築物內部而說,進戶點的位置考慮設置在整個大樓內用電負荷頒布的中心附近。由於(yú)電源進戶端裝(zhuāng)有(yǒu)電(diàn)表、總控製開關和保(bǎo)護器等(děng)電氣設備,就要求裝置這些(xiē)設備的地方既是安全的,又是安裝和檢修方便的。從安(ān)全觀點而論,要求(qiú)在發生電氣故障時工作人員可以迅速切斷電源。所以進戶點又應該是在交通比較方便的地(dì)方(fāng)。因此,有(yǒu)關(guān)進戶點的選定問題,要在(zài)整個建築物的設(shè)計方案(àn)階段中具體加以分析,還要各設計工種之間取得協調。方案初步選定後,有時還應征求當地電業管理單位的意見並取得同意後(hòu),才能作(zuò)為選定進戶點的最近方案(àn)。
從建築物外部穿越建築物外牆進入戶內的這一(yī)部分導線稱為進戶線。從城市電力(lì)網接(jiē)到建築物外牆進戶線端的這一部導線稱為(wéi)接戶線。對於使用高壓電力網電源時,進戶線和接戶線一般采用一棍電纜埋地敷設方式。在(zài)電表箱中裝有電度表,總控製開關和保護熔絲盒(hé)及(jí)分路熔絲盒等電氣設備。
在配電係統的出線較少的分支線路上設備容量(liàng)較小時,配電部分電(diàn)氣設備可以和電度表合裝(zhuāng)在一隻箱子內。這種電表和配電係統裝在一起的箱(xiāng)子尺寸較大,暗裝時須在牆上預保留較大的牆孔。
配電(diàn)係統出(chū)線多時和分(fèn)支線(xiàn)路上設備容量較大時,往往采用單(dān)獨的配電盤或成套的配電(diàn)箱或配電屏。配電盤和(hé)成(chéng)套配電屏一般都是明裝式,成套配電箱則有明裝和暗裝兩類。如果在實驗樓設計中,配合進戶點的選定而給進戶裝置和配電設備以一定大小的專用房間,這種(zhǒng)處理方式在實(shí)際上是(shì)可以加以考慮的。
4、變電所
當建築物內的電氣設備容量較大時,或者(zhě)在建築物附近(jìn)的(de)低壓電網不能承受該負荷(hé)時,就要(yào)從高壓電(diàn)網中取用電能。常用的電氣設備(bèi)和照明是不許可直(zhí)接連接到高壓電網上去的,必(bì)須先將高壓轉變成低壓(yā)才能使(shǐ)用。交流電壓的轉變要用變壓器。安裝變壓器的房間稱為變壓器室。引入變壓器室的高壓電源和從變壓器室(shì)引出的低壓電源都(dōu)要有一套控(kòng)製和保護設(shè)備。一個完整的變電所就包括(kuò)有變壓器室、高(gāo)壓開關室、低壓配電室以及值班室等附屬房間的組成體。簡單的變電(diàn)所的變壓器有時可以設置在室外露天,這就稱為露天變電所。為某一建築(zhù)物服務的變電所則稱為專用變電所。如果將變電所設置在建築物旁邊而利用主建築物部分外(wài)牆者稱為外附式變電所。若變電所設置在主建築物內部的就(jiù)稱為內附式變電所。就實驗樓的供電來說,如果需要變電所時,以外附(fù)式變電所較為理(lǐ)想,因(yīn)為這種方案可不占用實驗樓內部的試驗等用的麵積,而變電所本(běn)身又利用了實(shí)驗樓的(de)部分外牆。同時變電所在主建築物外部,對變壓器的安裝、運(yùn)輸以及檢修維護等(děng)都很方便。
5、配電係(xì)統(tǒng)
(1)適宜的配線係統  
一般設計新(xīn)建築中的配線,應考慮到為今後的發展(zhǎn)留有餘地,以避免(miǎn)重大的改裝。此外,應注意(yì)保證購置的新設備或(huò)局部的(de)重裝設備不應使原有(yǒu)線路增加過(guò)度的負(fù)擔。決不要用增大保險絲(sī)的(de)方法來補償超負(fù)荷的線路。熔斷絲或過電注保護裝置的安裝是以它們所能保護的一定導線係(xì)統(tǒng)的能力為基礎的(de)。
(2)供電的接地  
實驗室供電方麵的接地主要是為了用電安(ān)全的保證電氣設備的正常運行,屬於保安接地範圍。在供電係統中性點接地(dì)時,則所有電氣設備有(yǒu)不帶電金屬外殼都須采用保安接零措施。要注意的是在同一(yī)供電係統中,不(bú)允許同時采用接地和接零。
實驗(yàn)室除用(yòng)電安(ān)全保護接地或接零以外,有些設備對接地有特殊要求,例如屏蔽接地就要求有單獨的接地係統,電子計算(suàn)機房的接地和高頻屏(píng)蔽接(jiē)地要求也各不相同。各種接地係(xì)統間要(yào)保持一定的距離,以免破此幹擾。建築物的防雷接地必須和保安接地分開。
(3)地板上的電器(qì)插座  
如果實驗(yàn)室設備中裝有地板插座箱,為(wéi)了防止水、溶劑、酸或其(qí)他外來物質進入導線管,應(yīng)定期對線路進行檢(jiǎn)查和維修。應安裝密封(fēng)墊和專門的保護裝置進(jìn)行(háng)預(yù)防性的養護。拖地板時,插座箱周圍(wéi)的地麵應防積水。
(4)線路(lù)設計和(hé)保養    
實驗(yàn)室所用的全部線路應能耐(nài)受各種條件,不單能適用於幹燥的條件,而且應能耐潮,並能在溫度達到75℃的地方使(shǐ)用。
在(zài)實驗(yàn)室用(yòng)房或轉成實驗(yàn)用房(fáng)中(zhōng)的一切原有(yǒu)線路係(xì)統,每年至少應仔細檢查和(hé)試驗一次。損壞十分明顯的地方,均應該用符(fú)合現行標準的線(xiàn)路代替(tì)。
(5)電插座的數目和位置  
應提供足夠量的電插座(zuò),避免裝(zhuāng)上延長的電線線路。在科研實(shí)驗室中,每塊插板上應有四個雙重(chóng)的插(chā)頭。從(cóng)牆上任一點、工作台或工作(zuò)地點到最靠近插座(zuò)的距離不能大於(yú)是1.83m。
(6)插(chā)座的標(biāo)記    
所有直流線(xiàn)路應與交流線路接頭有明確的標記和區別。
(7)輔(fǔ)助供電    
對控製(zhì)排風扇、進出品照明、進出口指示和緊急情況下的報警裝置,均應提供輔助電源。至少對電梯和其他緊急備用的,或火警和安全監督的設備(bèi)應提供輔(fǔ)助(zhù)電源。輔助電源應能從一個遠距離的地方自動起動或人工起動。在需要的(de)地方,尤其在科研實驗室中,有的插座也可連到輔助電力係統,以阻(zǔ)止實驗產品或數(shù)據的(de)損失。
在某些情況下,由組(zǔ)合(hé)電池供給備用燈的電源,由單個電池供給輔助(zhù)的警報係(xì)統。
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