淺談實驗室環境下的配電安全及儀器設備的電氣保護

白顯會

摘 要：筆者在充分考慮用電負荷的基礎上提出配電安全方面的幾個內容包括：漏電保護、短路保護，由于實驗室比較密閉一旦發生線路起火人員很難預警，必須要有火災報警系統并增設聲光提示。在保證配電安全基礎上進一步考慮了專門針對儀器設備的電氣保護措施。

關鍵詞：配電安全;負荷;電氣保護;接地

分類號：K60

實驗室環境儀器設備眾多，包括冷庫、高壓滅菌鍋、冰箱、通風機組和各種精密及價值昂貴的檢測設備。這對實驗室的供電的穩定性和安全性是有很高要求的。我們主要從兩個方面考慮一是：配電安全。二是：針對儀器設備的電氣保護措施。下面我就從這兩個方面結合實驗室特定用電對象談談實驗室配電安全及電氣保護方面的內容。

一、實驗室配電安全

筆者所處實驗室由彩鋼夾芯板搭建成，整個框架是金屬結構，環境比較密閉，分布有較密集的通風排氣管道及空調管道系統。在配電的時候要充分考慮其功耗和線路發熱的問題。基于實驗室的用電負荷及環境我們具體分析下配電安全的幾個方面：

1.用電負荷計算

用電設備通常采用的負荷計算方法有：需用系數法、二項系數法、利用系數法、和單位產品耗電法等。需用系數法是最常見的用電負荷計算方法對于任何用電負荷都管用且計算結果基本符合實際，尤其適用于設備數量多且容量相差不大的場合。我們實驗室的負荷計算用的就是這種方法。其基本計算公式如下：

S=

式中S-所計算的電力負荷總視在功率KVA;

-計算系統中各設備的額定功率（不包括備用設備之和）KW;–用電設備的加權平均功率因素;

-需用系數，對于實驗室設備在不同情況下根據實際情況取值。

2.配電箱及配電線路的安全設計

基于安全考慮我們設計的配電箱要有高溫報警、漏電保護、短路保護。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計的兩個關鍵點：（1）漏電保護：將漏電保護器安裝在低壓配電柜中，當發生漏電或觸電時，且達到保護器所設定的動作電流值時，就立即在限定的時間內自動斷開電源避免了致命的觸電事故進。（2）短路保護：配電線路中的電器或配電線絕緣遭到損壞、接線錯誤時，都可能產生短路故障。短路電流非常大，電氣設備或配電線路因短路電流產生的強大電流可能損壞、產生電弧，甚至引起火災。短路保護要求在短路故障產生后的極短時間內切斷電源。

3.火災報警系統，及金屬建筑體的等電位接地

（1）火災報警控制器在接收到探測器的火災特征參數信息后，經確認判斷顯示報警探測器的部位，記錄火災報警的時間。實驗室各區域安裝了聲光報警裝置一旦發生火情，聯動機制觸發聲光報警提醒人員及時撤離。（2）實驗室整個框架是金屬結構一旦漏電金屬部分有可能帶電這是非常危險的，針對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可靠整體，然后和建筑物的主鋼筋結構連接。等電位接地后一旦漏電會形成較大的漏電流，漏電開關更容易斷開，避免了漏電流對人員的傷害。

二、下面我們來談談針對實驗室儀器設備的電氣保護

1.設備的防靜電接地保護

將需要保護的精密的儀器設備通過導靜電體與大地構成導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，獨立的接地線引入我們需要靜電作業的區域。（2）采用供電系統的地線時，單獨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小于4Ω，實驗室采用第一種防靜電保護接地。

2.設備的防雷保護

為防止沿低壓電源侵入的浪涌過電壓損壞設備，整個實驗室供電系統采用三級保護原理，通過TN-S供電方式，使保護線PE與電源中性線N分離。這樣由于各級保護器（一、二、三級分別采用防雷擊電涌保護器、電涌保護器、終端設備保護器）的響應時間和放電能力不同，各級保護器之間相互配合使用，從而達到吸收雷電能量很好的保護設備的作用。

3.針對特殊的設備采取具有針對性的電氣保護手段

（1）過電流保護：在過電流情況下（6倍以上額定電流），造成的沖擊電流會損壞電動機，所產生的瞬時電磁大轉矩會損壞機械傳動部件，因此要及時切斷電源。將過電流繼電器線圈串接在被保護線路中，當電流達到其整定值，過電流繼電器動作使保護設備斷電。（2）過載保護：設備電流超過其額定電流但小于1.5倍額定電流的運行狀態稱為過載，若電動機長期過載運行，其繞組溫升將超過允許值而絕緣老化或損壞。過載保護要求不受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作，通常采用熱繼電器作過載保護元件。 當6倍以上額定電流通過熱繼電器時，需經5s后才動作，可能在熱繼電器動作前，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時，必須同時裝有熔斷器或低壓斷路器等短路保護裝置。（3）電源缺項保護： 三相電動機正常運轉時如果缺少一路電，電機扭力會變小，轉子轉速會下降，從而導致其它兩路電流增大，燒毀電機繞組一般這樣的設備必須裝有缺相保護器一旦檢測到缺相立即切斷電源。

三、小結

以上是筆者在考慮了用電負荷的基礎上提出配電安全方面的幾個內容包括：漏電保護、短路保護、等電位接地保護，因實驗室比較密閉一旦發生線路起火人員很難預警還得有火災報警系統并增設聲光提示。在配電安全基礎上提出設備的電氣保護措施，有防靜電接地保護、防雷保護，特殊設備有過電流保護、過載保護、電源缺相保護。以上就是我通過多年的工作經驗提出的關于實驗室配電安全和電氣保護方面的一些內容，不妥的地方希望同行多多指正！

參考文獻：

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

（云南省畜牧獸醫科學院 云南昆明 650000）