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【正达信通】医药工业洁净厂房供配电设计

时间:2021-07-02

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引言

医药工业洁净厂房是现代科学技术发展的产物,随着科学技术发展的日新月异,新技术、新工艺、新产品不断出现,对生产环境提出了更高的要求。医药工业洁净厂房不仅要对空气的微粒进行控制,更要对空气中微生物进行控制,所以其设计有别于其他洁净厂房。


1 、供配电相关要求

医药工业洁净厂房的供配电设计有着自身特点,本文将从负荷等级、电源要求、设备选择与安装几方面分别作简要分析。


1. 1 负荷等级

医药工业洁净厂房的用电负荷等级和供电要求应根据现行国家标准 GB 50052 - 2009《供配电系统设计规范》和生产工艺确定,电气设计人员应特别注意的用电负荷有: 实验室; 动物饲养室; 冻干机; 冷库、冰箱; 培养箱; 生物安全柜等。


1. 2 电源要求

医药工业洁净厂房的供电电源应根据负荷等级、供电要求、项目所在地的市政电源情况确定。一般情况下采用两路 10kV 供电; 若只能提供一路10kV 市政电源时,应配备一定容量的柴油发电机组作为备用电源; 若厂房内有特殊用电负荷,还应设置不间断电源( UPS) 。


1. 3 电气设备的选择与安装

医药洁净室的电气设备为防止积尘、便于清扫,常采用暗装,如配电箱和插座箱应选择不易积尘、便于擦拭和外壳不易锈蚀的小型加盖暗装型式。对于落地安装的配电柜,可放置在非洁净区,如配电间、技术夹道或技术夹层内。

厂房内清洗用房间、用水冲洗的房间及其他潮湿场所,其插座、开关等应选用防水密闭型,嵌入式安装,并适当提高其安装高度。

非洁净室与洁净室或不同空气洁净度等级房间之间的电气管线、安装于墙上的各种电器设备与墙体接缝处均应采取密封处理措施,既可避免尘粒通过电气管线空隙渗入洁净室( 区) ,又利于维持洁净室的压差。


2 、供配电设计

医药工业洁净厂房有其固定用途,其供配电设计应在充分理解其功能及特点的基础上进行。在设计过程中应对房间( 场所) 环境进行分析,针对不同的环境采用不同的设计。


2. 1 供配电系统型式

医药工业洁净厂 房 内 的 用 电 设 备 一 般 采 用220 /380V,故进行配电设计时常采用单相二线制,三相三线制或三相四线制。

医药工业洁净厂房的低压配电系统应采用 TN-S 或 TN-C-S 接地型式,并进行等电位连接。


2. 2 供配电方式

医药工业洁净厂房的洁净区上部一般设有技术夹层,故常采用在技术夹层内敷设配电线缆、插接母线的配电方式。

厂房内配电方式经常采用以下两种方式: (1)车间配电采用电缆( 桥架敷设) 至配电箱,配电箱再引至用电设备。(2) 车间配电采用母线槽与插接箱,由插接箱至用电设备的电源柜或控制柜。

工艺生产区域由于用电设备较多、分散且需分区配电与计量,常采用第一种配电方式。公用工程区域由于用电设备耗电量大且相对集中,常采用上述两种方式相结合的型式。

在此需要注意的是,电气管线穿过洁净区时必须进行密封处理,以防破坏相关区域的压差,并能有效防止尘埃等污物进入洁净区。


2. 3 生产车间配电设计

医药工业洁净厂房的生产车间主要分为生产区与辅助区,生产区内主要为工艺生产用设备,辅助区内主要为公用工程设备。

生产区内通常根据产品类别与使用功能划为不同的工艺区域,其配电线路应按划分的工艺区域设置配电回路,不同工艺区域的配电系统相对独立,以满足运行管理及计量方面的需求。

辅助区内主要为空调系统、动力系统、给排水系统等相关站房,其配电线路应按专业类别设置配电回路,不同专业类别的配电系统相对独立,以满足运行管理及计量方面的需求。

医药工业洁净厂房的供配电系统设计除应满足上述要求,还应满足以下要求:

(1) 主要生产工艺设备应由专用变压器或专用低压配电线路供电,有特殊要求的用电设备宜设置不间断电源( UPS) 供电。

(2) 净化空调系统由变电所专用回路供电。

(3) 照明系统由变电所专用回路供电。

(4) 各配电 系统的配电线路应结合防火分区分别设置。


2. 4 技术夹层配电设计

医药洁净厂房的技术夹层高度一般 > 3m,但由于布置安装了大量的设备及管线,设备的维护和检修十分不便。因此,技术夹层的照明及各种用电设备的用电安全显得尤为重要。技术夹层内的配电设计可采用以下措施。

(1) 技术夹层照明采用特低电压供电时,应采用 SELV,不应采用 PELV。

(2) 技术夹层照明采用 220V 供电时,应采用 I类灯具吸顶安装,并可采用 RCD 作为附加保护。

(3) 技术夹层内的检修插座( 箱) 采用 1∶ 1的隔离变压器供电,隔离变压器可放置在夹层入口处,供电插座应采用两孔插座。

(4) 技术夹层内的用电设备,数量众多且位置较为分散。对于非洁净区使用的用电设备可考虑采用RCD 作为附加保护; 对于洁净区使用的用电设备应慎重装设RCD,以免给洁净环境带来严重影响。


2. 5 实验室配电设计

为避免实验室之间或实验室与其他房间之间的相互干扰,每个实验室应设置独立的专用配电箱,且专用配电箱应设在易于控制和检修的清洁区。实验室的配电设计应注意以下内容。

(1) 根据实验室类型、级别、用电设备性质,确定负荷等级与电源需求,尤其应注意生物安全柜、培养箱、冰箱等重要设备的用电需求。

(2) 对于精密仪器或设备宜单独设置配电回路,不宜与普通仪器及设备设置在同一回路,避免普通仪器或设备对精密仪器或设备产生干扰。

(3) 对于特殊精密仪器或设备应配置线式UPS 电源,既满足不间断供电的需求又起到稳压作用,避免电压波动影响精密仪器或设备的正常工作。

(4) 对于工艺成套实验台供电的回路应设置RCD 保护。


2. 6 消防配电设计

消防用电设备的供配电设计应符合现行国家标准 GB 50116 - 2013《建筑设计防火规范》和 GB50052 - 2009《供配电系统设计规范》的有关规定,本文不做展开分析。


3 、供配电设计的节能措施

3. 1 合理选择电压等级

合理设计供电系统和选择电压能减少电能损耗,可采取以下措施:

(1) 根据建设项目规模、技术经济比较,考虑线路供电距离采用高压深入负荷中心供电。

(2) 对于负荷容量较大且分散的场所,应深入负荷中心设置变配电站以减少低压配电网络线路损耗。

(3) 当用电设备计算有功功率在 250kW及以上或变压器容量在160kVA 及以上时,宜采用10kV 供电; 当用电设备总容量小于前述条件时,可采用低压供电。

(4) 当供电距离较远、供电回路数较多时,应在厂房内设置变电所并采用高压供电,避免引入大量低压电缆。


3. 2 合理设置变压器

医药工业洁净厂房用电容量大,变压器安装容量及台数较多,故而减少其损耗,提高电能利用率充分发挥其技术经济性能指标尤为重要。变压器的设置与负荷容量、运行方式及能效等级等因素有关。合理设置变压器可采取以下措施。

(1) 根据用电负荷容量,所选变压器的负荷率为 75% ~ 85% 。

(2) 根据用电负荷性质合理设置变压器( 组) 。对于季节性负荷,考虑为其单独设置变压器( 组) ,便于设备停运时退出变压器( 组) 。

(3) 选择三 相 配 电 变 压 器 应 满 足 现 行 国 家 标 准 GB20052 - 2013《三相配电变压器能效限定值及能效等级》的要求,根据工程需要选择相应的能效等级。


3. 3 合理设计配电线路

医药工业洁净厂房用电设备众多,致使供配电线路众多,因此造成的电能损耗相当可观,减少线路损耗必须引起设计人员的足够认识。

配电线路导体通过电流时的电能损耗与导体材料、导体截面和线路长度等因素有关,故降低线路损耗可采取以下措施:

(1) 采用电阻率 ρ 较小的铜芯线缆。

(2) 供电变压器靠近负荷中心,进而缩短供电线路长度。

(3) 在满足导体载流量和线路电压降等技术条件下,适当加大导体截面。


3. 4 合理提高功率因数

提高功率因数可以增加供配电设备的供电能力,减少线路损耗、变压器损耗、线路及变压器的电压损失,节约设备投资。提高功率因数可采取以下措施:

(1) 高压用电设备自带无功补偿装置,如常见的高压制冷机组。

(2) 变压 器 低 压 侧 集 中补 偿,如 10 /0. 4kV 变 配 电 站。

(3) 低压分组补偿,如无变压器的低压母线上。

(4) 用电设备就地补偿,如大容量用电设备、照明灯具等。


3. 5 合理设置能效管理系统

能效管理系统通过对厂房实时能耗数据的采集、监视,进行数据分类、趋势分析、指标追踪,能为厂房提供能源设计、运行、维护、使用的全生命周期的管理建议和方案,从而实现能效管理水平的提升。


4、结束语

医药工业厂房的设备众多、专业技术复杂、要求严格,合理的供配电设计不仅能提供连续可靠的电源,对维持医药工业洁净厂房正常功能,对厂房中的工作人员的安全和正常生产也会起到重要作 用。本文通过设计中遇到的情况进行分析,总结出一些设计方法,为今后相关项目设计提供了一些参考经验。

注:文章转载于《智能建筑电气技术》,作者张永林,如有侵权,请联系删除。

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