某非金屬材料制品廠房的電氣改造設(shè)計(jì)

李 晶 / 陳志中 / 邱天強(qiáng) / 李 哲

(中國(guó)航天建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100071)

某非金屬材料制品廠房的電氣改造設(shè)計(jì)

李 晶 / 陳志中 / 邱天強(qiáng) / 李 哲

(中國(guó)航天建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100071)

通過(guò)論述某非金屬材料制品廠房的電氣改造方案，闡述了普通戊類廠房改造為甲類廠房時(shí)應(yīng)注意的電氣問(wèn)題，說(shuō)明了爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境中的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

廠房改造 爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境 電氣安全

1 項(xiàng)目概況

某非金屬材料制品廠房原為二層建筑，南北寬25.8m，東西長(zhǎng)65.6m，分為主廠房及輔樓，輔樓層高均為3.6m，主廠房高度為11.5m。原廠房為戊類廠房，耐火等級(jí)為一級(jí)，改造后為甲類廠房，耐火等級(jí)為一級(jí)，此次改造在原有建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)房間的布局功能等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和修繕，拆除部分墻體并新增部分房間。改造后工藝流程做相應(yīng)調(diào)整，部分房間有防爆要求，需新增局部排風(fēng)、新風(fēng)機(jī)組、事故風(fēng)機(jī)等，對(duì)電氣設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

2 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的劃分

根據(jù)GB 50058-2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》，爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的類別、狀態(tài)進(jìn)行分類、分區(qū)。

爆炸性氣體環(huán)境可分為0區(qū)、1區(qū)、2區(qū)(根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間)；爆炸性粉塵環(huán)境可分為10區(qū)、11區(qū)(根據(jù)爆炸性粉塵混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時(shí)間)；火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境可分為20區(qū)、21區(qū)、22區(qū)(根據(jù)火災(zāi)事故發(fā)生的可能性和后果，以及危險(xiǎn)程度及物質(zhì)狀態(tài)的不同)[1]。

本建筑物改造后有些區(qū)域存在丙酮、酒精、油漆等揮發(fā)類氣體，因此可判定為爆炸性氣體環(huán)境，根據(jù)相關(guān)規(guī)范的分類標(biāo)準(zhǔn)，所屬分區(qū)為爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)。

2.2 爆炸性氣體混合物和爆炸性粉塵的分級(jí)分組

爆炸性氣體混合物應(yīng)按其最小點(diǎn)燃電流(MIC)或最大試驗(yàn)安全間隙(MESG)分級(jí)，按引燃溫度分組，具體分級(jí)、分組見(jiàn)表1～2[1]。

表1 最大試驗(yàn)安全間隙(MESG)或

表2 爆炸性氣體混合物引燃溫度分組

從表1～2可以看出，最大試驗(yàn)安全間隙越小，最小點(diǎn)燃電流越小，引燃溫度對(duì)應(yīng)的組別越高，氣體混合物的爆炸危險(xiǎn)性越大(T6比T1組更危險(xiǎn))。

由于本建筑內(nèi)主要的爆炸性氣體為丙酮、酒精、油漆等揮發(fā)物，根據(jù)GB 50058-2014《爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》，該爆炸性氣體環(huán)境應(yīng)為IIA級(jí)，溫度組別應(yīng)為T2。

2.3 爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境使用的防爆電氣設(shè)備的選用原則

根據(jù)GB 3836.1-2000《爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用要求》的規(guī)定，防爆電氣設(shè)備有如下選用原則。

1)爆炸性氣體環(huán)境中選擇電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的分區(qū)、電氣設(shè)備的種類、防爆結(jié)構(gòu)以及環(huán)境影響，并根據(jù)爆炸性氣體混合物的級(jí)別和組別選擇對(duì)應(yīng)的防爆電氣設(shè)備。

2)爆炸性粉塵環(huán)中選擇防爆電氣設(shè)備的原則同上。

3)火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境要用防護(hù)等級(jí)較高的電氣設(shè)備(不低于IP44或IP54等)，不需要采用防爆電氣設(shè)備[2]。

因此，本次改造防爆電氣設(shè)備選用的防爆類別為Exd IIA T2。

2.4 防爆場(chǎng)所內(nèi)電氣線路敷設(shè)要求

防爆場(chǎng)所內(nèi)的電氣線路均宜明敷，接線盒等附件均為防爆產(chǎn)品；其他場(chǎng)所內(nèi)的電氣線路暗敷。穿過(guò)輔助用房與防爆場(chǎng)所墻縫的電氣管線必須采用柔性過(guò)渡連接，并進(jìn)行密閉處理。

在各類危險(xiǎn)場(chǎng)所內(nèi)，低壓照明、電力或控制線路所采用的絕緣電纜或電線的額定電壓不得低于工作電壓，應(yīng)≥500V。另外，零線的絕緣額定電壓應(yīng)與相線的額定電壓相同，并應(yīng)在同一鋼管或護(hù)套內(nèi)敷設(shè)；通訊線路用的電纜或電線的絕緣強(qiáng)度不應(yīng)低于工作電壓，且其絕緣耐壓試驗(yàn)電壓應(yīng)≥500V。

3 電氣改造方案

3.1 電力系統(tǒng)

本次改造電力系統(tǒng)分為工藝電力系統(tǒng)改造及空調(diào)通風(fēng)電力改造。

1)工藝電力系統(tǒng)改造

根據(jù)新的電力使用需求，每層原有的總配電箱因無(wú)法滿足現(xiàn)有使用需求應(yīng)予以拆除。在輔樓各層的樓梯間新增電力配電箱，電源引自主廠房西側(cè)原有低壓配電屏，通過(guò)走廊內(nèi)新敷設(shè)的電力橋架配電至新增的電力配電箱。

工藝電力系統(tǒng)根據(jù)新的工藝流程設(shè)置相應(yīng)的配電設(shè)備。有防爆要求的房間設(shè)置防爆型插座箱、插座、斷路器箱等；沒(méi)有防爆要求的房間設(shè)置普通五孔插座。另外，根據(jù)工藝要求，廠房東南側(cè)需新增一部貨梯，在二層電梯附近新增電梯配電箱，電源引自主廠房西側(cè)原有低壓配電屏。

2)空調(diào)通風(fēng)電力系統(tǒng)改造

空調(diào)通風(fēng)電力系統(tǒng)是本次電氣改造的難點(diǎn)。由于工藝要求復(fù)雜，本次改造后幾乎每個(gè)房間均新增了排風(fēng)機(jī)及補(bǔ)風(fēng)機(jī)，個(gè)別房間設(shè)置了事故風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)總數(shù)量約為50部，控制箱數(shù)量較多，個(gè)別配電線路走線困難。新增空調(diào)通風(fēng)設(shè)備電量約為600kW，原有低壓配電屏無(wú)法為新增的空調(diào)通風(fēng)設(shè)備配電。

為解決電力不足的問(wèn)題，在不影響疏散及建設(shè)單位使用的前提下，新增3面GGD低壓配電柜。廠區(qū)南側(cè)現(xiàn)有的變電所剩余容量能夠滿足新增的用電需求，因此從現(xiàn)有變電所的備用回路引來(lái)一路220V/380V低壓電源，為新增的3面低壓配電柜配電。

改造時(shí)根據(jù)改造后的建筑布局、風(fēng)機(jī)的位置及使用特點(diǎn)，在合理的位置設(shè)置控制箱，布線時(shí)盡量使走線順暢不交叉，以最大限度地降低施工難度。

各類風(fēng)機(jī)有不同的控制要求：事故風(fēng)機(jī)控制時(shí)要與可燃?xì)怏w探測(cè)器聯(lián)動(dòng)；補(bǔ)風(fēng)機(jī)和局部排風(fēng)機(jī)要求根據(jù)室內(nèi)的溫/濕度變頻控制；空調(diào)機(jī)組需要采用DDC自動(dòng)控制，以保證房間內(nèi)的溫/濕度。此外，需要注意的是，設(shè)計(jì)時(shí)要與暖通專業(yè)密切配合，仔細(xì)落實(shí)控制要求。

3.2 照明系統(tǒng)

1) 普通照明

本次改造中普通照明系統(tǒng)不包含主廠房部分，僅對(duì)輔樓的一層、二層進(jìn)行改造。

主廠房照明沿用原有燈具、線路及原有配電箱。輔樓部分除休息間、站房、走廊、樓梯間、電梯外，燈具均按照爆炸性氣體環(huán)境2區(qū)設(shè)計(jì)，有防爆要求的房間采用防爆型單管或雙管熒光燈、防爆型開(kāi)關(guān)；無(wú)防爆要求的房間采用方格柵燈、普通開(kāi)關(guān)；走廊采用長(zhǎng)格柵燈，樓梯間采用吸頂燈，并均采用聲光控開(kāi)關(guān)。燈具采用T5系列或節(jié)能燈具。改造后房間的功率密度滿足GB 50034-2013《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的節(jié)能要求。

2)應(yīng)急照明

本次改造中對(duì)整個(gè)廠房的應(yīng)急照明燈具及線路進(jìn)行改造，更換所有的應(yīng)急照明燈具及線路。

改造后在廠房主要出/入口設(shè)置出口標(biāo)志燈，走廊及公共區(qū)域設(shè)置自帶蓄電池的應(yīng)急照明燈等作為應(yīng)急照明。仍采用“單電池+蓄電池”方式供電，滿足二級(jí)負(fù)荷的要求。出口標(biāo)志燈平時(shí)常亮；自帶蓄電池的應(yīng)急照明燈斷電點(diǎn)亮。

3.3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

本廠房原來(lái)未設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，根據(jù)GB 50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，在本次改造為甲類廠房后新增了一套區(qū)域型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警信號(hào)引至廠區(qū)消防總控室。

新增一臺(tái)區(qū)域報(bào)警控制主機(jī)，一般場(chǎng)所設(shè)感煙探測(cè)器。防爆房間設(shè)置隔爆型紅紫外復(fù)合火焰探測(cè)器；在需要事故排風(fēng)的房間設(shè)置可燃?xì)怏w探測(cè)器，信號(hào)接至可燃?xì)怏w探測(cè)主機(jī)，并由可燃?xì)怏w探測(cè)主機(jī)與事故風(fēng)機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制。在主要出/入口、公共走道等部位設(shè)手動(dòng)報(bào)警按鈕(帶消防電話插孔)，在消火栓箱內(nèi)設(shè)消火栓報(bào)警按鈕。本工程低壓出線柜出線處及普通動(dòng)力箱進(jìn)線處設(shè)有分勵(lì)脫扣器，在火災(zāi)確認(rèn)后斷開(kāi)非消防電源。

3.4 弱電系統(tǒng)

根據(jù)工藝需求本次改造新增8個(gè)電話插座、5個(gè)網(wǎng)絡(luò)插座，由一層主廠房西側(cè)原有交換機(jī)配線至新增的弱電插座，線型與原有系統(tǒng)一致。

另外還新增了1個(gè)工藝攝像頭，攝像頭的電源線及信號(hào)線引自設(shè)備間內(nèi)原有視頻監(jiān)控設(shè)備，線型與原有系統(tǒng)一致。

3.5 防雷接地系統(tǒng)

1)防雷系統(tǒng)

本廠房原按第三類防雷進(jìn)行設(shè)計(jì)，但改造后的廠房為甲類廠房，是具有2區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的建筑物，因此應(yīng)按第二類防雷建筑物進(jìn)行修改設(shè)計(jì)。

本次改造在屋頂上設(shè)φ12鍍鋅圓鋼接閃帶，在屋面上組成不大于10m×10m或12m×8m網(wǎng)格；利用屋頂上的鍍鋅圓鋼帶作接閃器，接閃器與結(jié)構(gòu)主鋼筋可靠焊接，形成貫通的電氣通路。接閃帶與支架、引下線的連接以及接閃帶之間的連接均采用焊接，各焊接點(diǎn)均需作防銹處理，并要求屋面上所有金屬物件均與接閃帶可靠連接。建筑物外露的金屬欄桿、金屬樓梯、空調(diào)通風(fēng)設(shè)備等金屬構(gòu)件均應(yīng)與引屋面避雷裝置可靠相連。

2)接地系統(tǒng)

在改造時(shí)須重新檢測(cè)現(xiàn)有接地系統(tǒng)，包括接地系統(tǒng)的完整性及接地電阻阻值。根據(jù)改造后的建筑平面對(duì)現(xiàn)有接地系統(tǒng)進(jìn)行局部的功能性改造，新增及改造的接地設(shè)備連入建筑物現(xiàn)有的整體接地系統(tǒng)，要求建筑物綜合接地電阻≤1Ω。若現(xiàn)有接地系統(tǒng)不滿足要求，則需對(duì)其進(jìn)行改造和完善。

4 結(jié)束語(yǔ)

在做廠房的電氣改造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先對(duì)建筑原有狀況進(jìn)行深入了解，與建設(shè)單位和施工單位密切溝通，因地制宜地設(shè)計(jì)出合理的改造方案。本次改造由于涉及到爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境的電氣設(shè)計(jì)，更是嚴(yán)格遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，選用合理的防爆產(chǎn)品，并注意了線纜的特殊敷設(shè)方式，以保證電氣安全。此外，在改造的實(shí)施過(guò)程中，也應(yīng)注意與施工的單位密切配合，根據(jù)實(shí)際情況解決遇到的新問(wèn)題。

[1] GB 50058-2014爆炸危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2014.

[2] GB 3836.1-2000爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第1部分：通用要求[S].

Design of Electrical Renovation for a Non-metallic Materials Products Workshop

Li Jing / Chen Zhizhong / Qiu Tianqiang / Li Zhe

Through discussing an electrical renovation scheme , the electrical problems which should be cautioned when a E class workshop is transformed to a A class workshop are also set out here, and the key points of electrical design in explosive hazard environment are stated.

workshop transformation, explosive hazard environment, electrical safety