高校化學試劑庫電氣及安全技術防范設計研究

林海旦， 樊 冰， 亓文濤， 馮建躍， 姜周曙

(1. 杭州電子科技大學 國有資產與實驗室管理處， 浙江 杭州 310018；2. 浙江大學 實驗室與設備管理處，浙江 杭州 310027)

高校化學試劑庫電氣及安全技術防范設計研究

林海旦1， 樊 冰1， 亓文濤1， 馮建躍2， 姜周曙1

(1. 杭州電子科技大學 國有資產與實驗室管理處， 浙江 杭州 310018；2. 浙江大學 實驗室與設備管理處，浙江 杭州 310027)

電氣是化學試劑庫設計必不可少的組成部分，嚴格按照技術規范進行設計，能減少和避免化學試劑庫安全事故的發生。在研究現行相關技術標準規范的基礎上，結合高校實際案例經驗，闡述了高校化學試劑庫的供配電、電力線路、防雷、防靜電要求及氣體檢測報警、視頻監控和火災自動報警等智能化安全技術防范系統的設計要點。

化學試劑庫； 電氣； 安全技術防范

由于供電、控制、報警、探測等方面的需要，化學試劑庫電氣設備與系統必不可少，但是，危險化學品具有易燃、易爆、腐蝕等特性，如果忽視電氣安全，容易發生電氣設備故障，還會引起化學試劑的爆炸等連鎖反應，引起二次或三次災害，輕則對單位或國家造成經濟損失，重則會造成人身傷亡事故，損害人身健康，因此，化學試劑庫的電氣安全對高校教學、科研工作安全、有效、環保地進行，具有十分重要的保障作用[1]。

相對于普通工業、民用建筑，化學試劑庫的電氣設計在安全方面有更高的要求[2-5]。高校化學試劑庫的電氣要針對化學試劑的特點以及高校的特殊性進行設計，遵循經濟合理、安全可靠的原則，同時兼顧操作和維修方便，并具備可擴展性。高校化學試劑庫的電氣安全設計主要具有以下特點：(1)耐腐蝕性，電氣設施要注意防腐；(2)防火性，電氣設施的火災防范方面要多考慮，并提高標準；(3)高防爆性，電氣設施防爆要高標準。具體可采用絕緣、接地、屏護隔離等手段。

化學試劑庫電氣安全設計參考的相關國家和行業的標準、規范有：《供配電系統設計規范》 GB 50052、《建筑設計防火規范》 GB 50016、《爆炸危險環境電力裝置設計規范》 GB 50058等[6-13]。

1 供配電

1.1 電源及負荷

電力負荷根據供電可靠性及中斷供電在政治、經濟上所造成的損失或影響的程度，分為一級負荷、二級負荷及三級負荷。化學試劑庫消防用電負荷等級應就高、不能中斷作業的電氣設備供電負荷等級應不低于二級。化學試劑庫的供電宜采用外接電源，監控設備等備用電源宜采用UPS 作為備用電源。

1.2 配電

由于化學試劑中的可燃性物質存在易燃和易爆性，而這些特性可能會引發火災和爆炸事故，在可燃性物質與空氣的混合物被點燃爆炸之后，燃燒會傳至全部的未燃混合物環境，從而形成爆炸性的危險環境，而爆炸會引發其他物品的泄漏等，很有可能引起二次或三次災害。在化學試劑庫進行設計建設時,嚴格電氣設備的選型及配置是控制化學試劑庫危險源的一個極其重要的手段。為防止化學試劑庫發生由電弧、火花等引發的火災爆炸事故，以及事故中的及時切斷和控制電源，化學試劑庫房開關和配電箱應設置在庫外，并采取相關安全措施，以保障設備安全。

化學試劑庫的消防控制室、消防水泵房、防煙和排煙機房的消防用電設備的供電，應在其配電線路的最末一級配電箱處設置自動切換裝置，主要是為減少因切換時瞬間脈沖浪涌對電源信號和電路產生干擾，并對應電器下級電路的電壓反饋信號能及時反應；安裝在潮濕、強腐蝕性等惡劣場所的電氣設備和配電柜內應設置保護人身安全的漏電保護開關，這是保證消防用電供電可靠性的一項重要措施。

2 電力線路及電器裝置

化學試劑庫內電氣設備和輸配電線路應采用防爆型，防爆型電氣設備根據結構的不同主要有隔爆型、增安型等，當電氣設備內產生電火花及危險高溫，引燃殼內的爆炸性氣體混合物時，隔爆型電氣設備的隔爆外殼應能承受內部的爆炸壓力而不破損，同時隔爆外殼的接合面應能將向殼外傳播的爆炸火焰減弱至不能點燃周圍的爆炸性氣體混合物，具體防爆等級、電氣設備保護級別等應嚴格GB 50058標準執行。

良好的絕緣是保證設備和線路正常運行的必要條件，也是防止電氣事故的重要措施；另外，屏護是一種隔離手段, 即將可能引起電氣事故的帶電體同外界隔離開來，為用電設備裝置屏護, 并空置適當的間距, 確保帶電體的隔離, 可以避免發生電氣事故[14]。在化學試劑庫的爆炸性環境中，電氣設備安裝、線路敷設等應嚴格滿足如下標準規定：

(1) 配電線路不得穿越通風管道內腔或直接敷設在通風管道外壁上，穿金屬導管保護的配電線路可緊貼通風管道外壁敷設；

(2) 化學試劑庫防爆區域內采用電纜橋架敷設時，電纜宜采用阻燃或阻燃耐火電纜；

(3) 化學試劑庫防爆區域內如采用鋼管配線，鋼管應采用低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管；

(4) 化學試劑庫爆炸區域內鋼管配線時，相鄰的爆炸性環境之間以及爆炸性環境與相鄰的其他危險環境或非危險環境之間應進行隔離密封;

(5) 室外架空電力線路不得跨越爆炸性氣體環境，線路與爆炸性氣體環境的水平距離不應小于桿塔高度的1.5倍。

有些化學試劑，如腐蝕粉塵、氯氣、氯化氫等具有腐蝕性，因而會損壞電氣設備架構，破壞電氣設備絕緣，最終腐蝕甚至破壞電氣設備，化學試劑庫電器防腐蝕可以通過采用密封式或封閉式結構來提高其防腐蝕性能，有酸堿腐蝕性介質的場所宜采用塑料導管和槽盒布線。

3 防雷接地

化學試劑庫遭受雷擊時，會形成強烈高電壓和強勢電流，進而造成事故,斷電、火災甚至爆炸，引起二次或三次災害，其環境破壞力非一般雷擊事故可比，故化學試劑庫的避雷必不可少。避雷常見的方法是在建筑物安裝避雷帶或避雷針，通過安全可靠的避雷引下線與地下的接地網相連，將雷電流引入大地，但是，化學試劑庫的防雷和接地必須更加嚴謹和精細化。

化學試劑庫中甲、乙類倉庫應按第二類防雷建筑物設防。第二類防雷建筑物屋面接閃網、接閃帶應沿屋角、屋脊等易受雷擊的部位敷設，整個屋面組成不大于10 m×10 m或12 m×12 m的網格。設備引下線不應少于2根，應沿建筑物四周均勻對稱布置，間距沿周長計算不應大于18 m。丙類倉庫可按第三類防雷措施安裝防雷裝置。

靜電電量通常較小，但往往電壓較高，因而很容易出現火花放電，而靜電的火花可以點燃周圍的易燃物質，從而造成安全隱患。消除靜電是將可能產生靜電的設備通過接地引線把產生的靜電導入大地。化學試劑庫內的導電設備和金屬外殼等都須通過接地引線與地下的接地網可靠相連，有意外漏電事故發生時，接地引線將漏電電流導入大地，保障人員安全。化學試劑庫的接地方面具體需滿足以下要求：

(1) 化學試劑庫的低壓配電接地型式應采用TN-S系統；

(2) 化學試劑庫甲、乙類庫房門外出入口應設置防靜電接地措施；

(3) 在爆炸危險區域內不同方向，接地干線應不少于兩處與接地體連接；

(4) 化學試劑庫防雷接地、防靜電接地、電氣設備工作接地、保護接地及信息系統接地等共用接地裝置時，其接地電阻值應按其中要求最小的接地電阻值確定；

(5) 防雷防靜電接地電阻檢測的斷接接頭，消除人體靜電裝置以及化學試劑庫汽車裝卸場地的固定接地裝置，不得設在爆炸危險區內；

(6) 在電器接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應在低壓電源線路引入的總配電箱，配電柜處裝設I級試驗的浪涌保護裝置。浪涌保護裝置的電壓保護水平值應小于或等于2.5 kV。

4 照明

化學試劑庫屬于火災爆炸危險場所，庫內照明、事故照明設施應采用防爆型，避免產生的電弧、火花和危險的高溫，引發倉庫的火災爆炸事故；可燃試劑庫內宜使用低溫照明工具，并應對燈具的發熱部件采取隔熱等防火措施，不應使用鹵鎢燈等高溫照明燈具。庫房照明照度標準值不宜小于200 lx；庫房室內光源色表特征宜采用中間色，色溫宜在3 300～5 300 K的范圍。

化學試劑庫照明、應急照明、疏散指示照明等宜采用自帶蓄電池作為備用電源，當正常照明因故障熄滅后，應急照明可以確保人員安全疏散，燈具自帶蓄電池持續供電時間不少于0.5 h[15]。

5 安全技術防范系統設計

隨著科學管理技術的改革與創新，利用電氣安全技術防范系統，能夠一定程度上實現化學試劑庫中存在的安全隱患得以及時發現，并通過遠程控制將風險發生的概率降至最低程度[16]，但是，安全技術防范系統工程，應納入化學試劑庫工程建設總體規劃，并應綜合設計、同步施工、獨立驗收[17]。

5.1 火災自動報警

化學試劑庫的消防系統是整個工程的重中之重,化學試劑庫具有火災危險的庫房和其他區域，應按照可能的火災特性設置火災探測器。化學試劑庫應設置火災自動報警及聯動控制系統，該系統應安裝在庫區的消防控制室或其他能夠保證24 h有人值守的場所，并接入學校總的自動報警系統。在化學試劑庫內的危險部位，應設置手動報警按鈕。

5.2 氣體檢測報警

化學試劑庫內易于放散或積聚有燃燒和爆炸危險性氣體、蒸氣的地點，應設置可燃氣體探測報警裝置。氣體探測器安裝位置應根據氣體的特性合理設置，當可燃氣體探測報警時，應能聯鎖啟動事故通風系統。氣體檢測器指示報警設備設置在有人值守的消防控制室或值班室內，設備安裝位置應便于值班人員的日常操作。

5.3 視頻安防監控

化學試劑庫應設置視頻監控系統。為了加強視頻圖像采集系統對環境照度的適應性, 應選擇高靈敏度、高分辨率的攝像機。并根據不同區域、照度及環境等條件, 分別采用不同類型的攝像機。圖像保存時間在實時錄像的情況下不少于30天；化學試劑庫內配置的聲音復核裝置應能清楚辨別區域內人員活動的聲音，音視頻信號應同步記錄；考慮獲得、保存現場視頻資料和安全監控的需要，監控探測系統的各個部分要連接到總監控室[18-19]。

5.4 其他安全防護

高校化學試劑庫還應設置入侵報警系統、出入口控制系統、電子巡查系統和實體防護裝置。

化學試劑庫室內存放場所、出入口、與外界相通的窗戶、風口、周界均應設置入侵報警系統。周界入侵報警裝置設防應全面、無盲區和死角，具備防拆、防破壞報警功能，應24 h設防；化學試劑庫室內入侵報警裝置設防應全面、無盲區和死角，具備防拆、防破壞報警功能，應能分區域或獨立布撤防；布設在危化品存放場所內的入侵探測器應不少于2種技術手段；緊急報警裝置應安裝在隱蔽、便于操作的部位，被啟動后應立即發出緊急報警(求助)信號。緊急報警裝置應有防誤觸發措施，觸發報警后能自鎖，復位需采用人工操作方式。

化學試劑庫的主出入口和監控中心應設置出入口控制系統。 不同的出入口應能設置不同的出入權限；所有出入口控制的計時應一致；應能記錄每次有效出入的人員信息和出入時間、地點，并能按天進行統計、存檔和檢索查詢。記錄存儲時間不少于30天。

化學試劑庫的出入口和周界應設置電子巡查系統。根據現場情況，可選擇在線式或離線式巡查方式；巡查點的數量根據現場情況確定，巡查點的設置應以不漏巡為原則；信息的存儲應不少于30天。

6 結語

高校化學試劑庫的電氣在嚴格遵循相關標準、規范設計的基礎上，還要不斷對電氣設施可能引起化學試劑庫的電氣火災、靜電危害等事故的不利因素進行綜合分析，落實各種防護措施，將風險發生的概率降至最低程度，并結合電氣智能安全技術防范系統，確保安全隱患及時發現，并通過遠程控制等現代化手段將其消滅在萌芽狀態。

References)

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Research on design of electrical and safety technical prevention of chemical reagent warehouse in colleges and universities

Lin Haidan1, Fan Bing1， Qi Wentao1， Feng Jianyue2， Jiang Zhoushu1

(1. Department of State-owned Assets and Laboratory Management, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China； 2. Department of Laboratory and Equipment Management, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

Electricity is an indispensable part of the design of the chemical reagent warehouse, and the design in strict accordance with the technical specifications can reduce and avoid the occurrence of safety accidents in the chemical reagent warehouse. On the basis of studying the relevant technical standards and specifications, and in combination of the the actual case experience in colleges and universities, this paper expounds upon the design points of intelligent safety technical prevention system for the chemical reagent warehouse such as the power supply and distribution, power line, lightning protection, anti-static electricity requirements, gas detection and alarm, video surveillance, automatic fire alarm, etc.

chemical reagent warehouse； electricity； safety technical prevention

10.16791/j.cnki.sjg.2017.11.003

G482;X92

A

1002-4956(2017)11-0010-03

2017-08-01

全國高校實驗室工作研究會學術研究計劃重點課題(SY2015Z018)；浙江省教育廳科研項目資助(Y201533838)；浙江省公益技術應用研究計劃項目(2017C31067)；浙江省高校實驗室工作研究項目(ZB201501，ZD201701,YB201601，YB201702)

林海旦(1982—)，女，浙江溫州，碩士，助理研究員，研究方向為實驗室安全與信息化管理等.

E-mailmumu5006@126.com