淺談工業企業電氣設計中的安全措施

摘要：根據電氣設計實踐經驗，闡述了工業企業電氣設計中最常見和最基本的一些電氣安全措施，為相關電氣設計人員提供了參考。

關鍵詞：供電電源;安全距離;斷電保護;接地;等電位聯結

0 引言

工業企業電氣設計在工程建設中占據重要地位，其規范性和技術性要求較高，既要滿足國家強制性專業標準，還要與建筑結構、暖通設備等相配合，否則會引發一系列問題，對工程設計質量和工程進度控制十分不利。

1 供電電源的安全措施

供電電源安全就是指對應不同的用電負荷，應配備能滿足其安全可靠工作需求的供電電源。對于工業企業的普通負荷，配備一般的供電電源即可滿足其用電要求;對于重要負荷，一般需采用雙路電源對其供電;對于特別重要負荷，為保證其生產安全和操作人員的人身安全，對供電電源的要求會更高。

《供配電系統設計規范》（GB 50052—2009）對于各種不同的用電設備有明確的等級要求。根據突然停電可能造成的后果及影響，可將用電負荷分為一級負荷、二級負荷、三級負荷三個等級。其中，對于中斷供電將造成人身傷亡和危及生產安全的用電負荷視為一級負荷中的特別重要負荷;特別重要負荷就是不能突然斷電的設備，必須采取可靠的供電保障措施，保證其不能停電。

《供配電系統設計規范》（GB 50052—2009）第3.0.3條規定：對于一級負荷中的特別重要負荷，其供電電源應滿足下列要求：

（1）除由雙重電源供電外，還應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。

（2）設備供電電源的切換時間，應滿足設備允許中斷的供電時間要求。

應急電源的主要選擇依據包括允許中斷的供電時間、能保證特別重要負荷的電壓及功率、經濟性、可靠性等。可以作為應急電源的主要電源有：獨立于正常電源的發電機組及專用饋電線路;UPS、EPS等帶有蓄電池的不停電電源裝置及干電池等。

對于停電后果僅造成經濟損失的，其用電負荷分級依據主要取決于用戶所能接受經濟損失的能力。

電氣設計的首要任務是為工業企業的各類用電設備進行分級，然后為不同等級的用電設備配備符合其用電要求的供電電源。

2 空間距離的安全措施

工業企業的電氣設計在空間上保證有足夠的安全距離，是保證企業生產安全、人員操作安全、維護檢修安全及設備安全的重要保證。

架空線路及電氣設備等要滿足其與各種建筑物、構筑物（特別是甲乙類或爆炸危險類建、筑物構筑物）等的最小安全距離;各種電壓等級的電氣設備布置要滿足方便操作、檢修、維護等的必要安全距離。例如，《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）第10.2.1條規定：甲、乙類廠房（倉庫）與架空電力線的距離不應小于電桿（塔）高度的1.5倍。

3 斷電保護的安全措施

斷電保護是指在電氣參數超出正常運行值范圍，可能危及人員及設備安全的情況下，配電設備配置的保護自動動作，切斷供電電源。所有的供配電回路都會根據需要配備各種斷電保護措施，以保證用電安全。主要的斷電保護措施有短路保護、過電流保護、過載保護、接地保護、漏電保護、過電壓保護等。上述各種斷電保護的配置必須滿足國家規范的相關要求。

4 隔離和聯鎖的安全措施

隔離是為了保證人員和設備安全，在設備前裝設能有效隔離電源，并有明顯斷開點的隔離電器等設備，保證檢修時設備不會突然帶電。例如，在設備前設隔離開關;配置檢修專用的電氣設備隔離掛鎖等。

聯鎖是為了保證人員和設備安全，在關聯的一組設備或元件之間，通過機械或電氣的方式建立一種既相互聯系又相互制約的聯動關系，包括機械聯鎖和電氣聯鎖。例如，高壓開關柜的電氣五防聯鎖。聯鎖還包含控制回路中的前后動作順序聯鎖。特別是對自動化生產線，必須保證在斷電或其他緊急情況下，各運行中的設備、閥門等動作的安全有序，不會危及到人員安全，不會造成設備的重大損壞，盡量減少生產損失。

國家相關規范中針對工業企業有關隔離和聯鎖的各種具體情況均有明確的要求，電氣設計時要嚴格遵照執行。

5 防護安全措施

防護安全是指在特定的場所，選用符合使用場所環境條件的安全合格的電氣設備。例如，在爆炸危險環境要選用防爆設備;在腐蝕性環境要選用防腐設備;在戶外要選用防雨防水設備;灰塵比較大的地方要選用防塵設備;高海拔地區要選用特制的高海拔設備等。

電氣設計時必須保證所選的電氣設備能滿足相應場地環境所要求的各方面防護要求。

6 預告信號安全措施

在帶式輸送機及工業生產線等處，為了保證人員安全，在設備啟動前，必須預先在沿線進行聲光預告，以保證現場人員的安全。只有現場人員均處于安全位置的情況下，才可以啟動設備。

7 緊急停止安全措施

對于一些用電設備，如旋轉設備、帶式輸送機等，需設計急停按鈕、拉繩開關等裝置，保證人員在危險或緊急情況下，就近可以立刻斷開可能造成危險的設備的運行。急停按鈕等要安裝在設備現場人員方便觀察和操作的地方。

8 特殊場合的安全措施

井下及一些特殊場所的電氣接地系統要采用IT系統，要設有絕緣監測裝置。

特殊場所應采用50 V以下的安全電壓;金屬容器內等狹窄的工作地點應采用12 V以下的安全電壓;電梯井道內要采用36 V照明電壓等。

電氣設計時要根據不同的場所，根據相關規范要求采取相應的特殊安全措施。

9 防雷、接地及等電位聯結的安全措施

建筑物、構筑物的防雷等級要根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性及后果進行劃分，分為三類，各類建筑物的防雷接地措施可參見國家規范要求，本文不再細述。

接地可以分為工作接地、保護接地、防雷接地、防靜電接地等。工作接地是為了保證電氣設備的正常運行所需要的接地;保護接地的主要作用是防止人身遭受電擊，防止設備和線路遭受損壞等;防雷接地主要是把雷電電流引入地下，避免發生人身觸電、設備損壞和建/構筑物火災、爆炸等事故;防靜電接地是為防止靜電對電子器件造成損害，或對易燃易爆物品等造成危險而采取的接地措施。

等電位聯結的主要作用是減小電位差，使電力系統的PE線、電氣設備外殼、周圍金屬物、地面鋼筋等連接在一起，電位相等。即使漏電，也可以極大地減輕或避免電擊的傷害，其原理類似于雙腳站在高壓線上的小鳥，因身體部位間沒有電位差而不會被電擊。

電氣設計時，必須按照國家相關規范進行相關的防雷、接地、等電位聯結設計。

10 結語

電氣安全措施涉及的內容非常多，本文闡述的是工業企業電氣設計中最常見和最基本的一些電氣安全措施。近些年，電氣專業的設計規范、標準在不斷更新，作為電氣設計人員，應緊跟形勢，充分消化理解規范、標準的具體含義，并結合實際的設計任務，設計出更加合理、完善的電氣方案。

收稿日期：2020-04-01

作者簡介：柳志剛（1966—），男，山西祁縣人，高級工程師，研究方向：供配電。