醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房供配電設(shè)計

張永林

(中國航空規(guī)劃設(shè)計研究總院有限公司，北京 100120)

0 引言

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)，對生產(chǎn)環(huán)境提出了更高的要求。醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房不僅要對空氣的微粒進(jìn)行控制，更要對空氣中微生物進(jìn)行控制，所以其設(shè)計有別于其他潔凈廠房。

1 供配電相關(guān)要求

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的供配電設(shè)計有著自身特點，本文將從負(fù)荷等級、電源要求、設(shè)備選擇與安裝幾方面分別作簡要分析。

1.1 負(fù)荷等級

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的用電負(fù)荷等級和供電要求應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》和生產(chǎn)工藝確定，電氣設(shè)計人員應(yīng)特別注意的用電負(fù)荷有：實驗室；動物飼養(yǎng)室；凍干機(jī)；冷庫、冰箱；培養(yǎng)箱；生物安全柜等。

1.2 電源要求

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的供電電源應(yīng)根據(jù)負(fù)荷等級、供電要求、項目所在地的市政電源情況確定。一般情況下采用兩路10kV供電；若只能提供一路10kV市政電源時，應(yīng)配備一定容量的柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源；若廠房內(nèi)有特殊用電負(fù)荷，還應(yīng)設(shè)置不間斷電源(UPS)。

1.3 電氣設(shè)備的選擇與安裝

醫(yī)藥潔凈室的電氣設(shè)備為防止積塵、便于清掃，常采用暗裝，如配電箱和插座箱應(yīng)選擇不易積塵、便于擦拭和外殼不易銹蝕的小型加蓋暗裝型式。對于落地安裝的配電柜，可放置在非潔凈區(qū)，如配電間、技術(shù)夾道或技術(shù)夾層內(nèi)。

廠房內(nèi)清洗用房間、用水沖洗的房間及其他潮濕場所，其插座、開關(guān)等應(yīng)選用防水密閉型，嵌入式安裝，并適當(dāng)提高其安裝高度。

非潔凈室與潔凈室或不同空氣潔凈度等級房間之間的電氣管線、安裝于墻上的各種電器設(shè)備與墻體接縫處均應(yīng)采取密封處理措施，既可避免塵粒通過電氣管線空隙滲入潔凈室(區(qū))，又利于維持潔凈室的壓差。

2 供配電設(shè)計

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房有其固定用途，其供配電設(shè)計應(yīng)在充分理解其功能及特點的基礎(chǔ)上進(jìn)行。在設(shè)計過程中應(yīng)對房間(場所)環(huán)境進(jìn)行分析，針對不同的環(huán)境采用不同的設(shè)計。

2.1 供配電系統(tǒng)型式

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房內(nèi)的用電設(shè)備一般采用220/380V，故進(jìn)行配電設(shè)計時常采用單相二線制，三相三線制或三相四線制。

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的低壓配電系統(tǒng)應(yīng)采用TN-S或TN-C-S接地型式，并進(jìn)行等電位連接。

2.2 供配電方式

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的潔凈區(qū)上部一般設(shè)有技術(shù)夾層，故常采用在技術(shù)夾層內(nèi)敷設(shè)配電線纜、插接母線的配電方式。

廠房內(nèi)配電方式經(jīng)常采用以下兩種方式：(1)車間配電采用電纜(橋架敷設(shè))至配電箱，配電箱再引至用電設(shè)備。(2)車間配電采用母線槽與插接箱，由插接箱至用電設(shè)備的電源柜或控制柜。

工藝生產(chǎn)區(qū)域由于用電設(shè)備較多、分散且需分區(qū)配電與計量，常采用第一種配電方式。公用工程區(qū)域由于用電設(shè)備耗電量大且相對集中，常采用上述兩種方式相結(jié)合的型式。

在此需要注意的是，電氣管線穿過潔凈區(qū)時必須進(jìn)行密封處理，以防破壞相關(guān)區(qū)域的壓差，并能有效防止塵埃等污物進(jìn)入潔凈區(qū)。

2.3 生產(chǎn)車間配電設(shè)計

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的生產(chǎn)車間主要分為生產(chǎn)區(qū)與輔助區(qū)，生產(chǎn)區(qū)內(nèi)主要為工藝生產(chǎn)用設(shè)備，輔助區(qū)內(nèi)主要為公用工程設(shè)備。

生產(chǎn)區(qū)內(nèi)通常根據(jù)產(chǎn)品類別與使用功能劃為不同的工藝區(qū)域，其配電線路應(yīng)按劃分的工藝區(qū)域設(shè)置配電回路，不同工藝區(qū)域的配電系統(tǒng)相對獨立，以滿足運行管理及計量方面的需求。

輔助區(qū)內(nèi)主要為空調(diào)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等相關(guān)站房，其配電線路應(yīng)按專業(yè)類別設(shè)置配電回路，不同專業(yè)類別的配電系統(tǒng)相對獨立，以滿足運行管理及計量方面的需求。

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房的供配電系統(tǒng)設(shè)計除應(yīng)滿足上述要求，還應(yīng)滿足以下要求：(1)主要生產(chǎn)工藝設(shè)備應(yīng)由專用變壓器或?qū)Ｓ玫蛪号潆娋€路供電，有特殊要求的用電設(shè)備宜設(shè)置不間斷電源(UPS)供電。(2)凈化空調(diào)系統(tǒng)由變電所專用回路供電。(3)照明系統(tǒng)由變電所專用回路供電。(4)各配電系統(tǒng)的配電線路應(yīng)結(jié)合防火分區(qū)分別設(shè)置。

2.4 技術(shù)夾層配電設(shè)計

醫(yī)藥潔凈廠房的技術(shù)夾層高度一般>3m，但由于布置安裝了大量的設(shè)備及管線，設(shè)備的維護(hù)和檢修十分不便。因此，技術(shù)夾層的照明及各種用電設(shè)備的用電安全顯得尤為重要。技術(shù)夾層內(nèi)的配電設(shè)計可采用以下措施。

(1)技術(shù)夾層照明采用特低電壓供電時，應(yīng)采用SELV，不應(yīng)采用PELV。

(2)技術(shù)夾層照明采用220V供電時，應(yīng)采用I類燈具吸頂安裝，并可采用RCD作為附加保護(hù)。

(3)技術(shù)夾層內(nèi)的檢修插座(箱)采用1∶1的隔離變壓器供電，隔離變壓器可放置在夾層入口處，供電插座應(yīng)采用兩孔插座。

(4)技術(shù)夾層內(nèi)的用電設(shè)備，數(shù)量眾多且位置較為分散。對于非潔凈區(qū)使用的用電設(shè)備可考慮采用RCD作為附加保護(hù)；對于潔凈區(qū)使用的用電設(shè)備應(yīng)慎重裝設(shè)RCD，以免給潔凈環(huán)境帶來嚴(yán)重影響。

2.5 實驗室配電設(shè)計

為避免實驗室之間或?qū)嶒炇遗c其他房間之間的相互干擾，每個實驗室應(yīng)設(shè)置獨立的專用配電箱，且專用配電箱應(yīng)設(shè)在易于控制和檢修的清潔區(qū)。實驗室的配電設(shè)計應(yīng)注意以下內(nèi)容。

(1)根據(jù)實驗室類型、級別、用電設(shè)備性質(zhì)，確定負(fù)荷等級與電源需求，尤其應(yīng)注意生物安全柜、培養(yǎng)箱、冰箱等重要設(shè)備的用電需求。

(2)對于精密儀器或設(shè)備宜單獨設(shè)置配電回路，不宜與普通儀器及設(shè)備設(shè)置在同一回路，避免普通儀器或設(shè)備對精密儀器或設(shè)備產(chǎn)生干擾。

(3)對于特殊精密儀器或設(shè)備應(yīng)配置線式UPS電源，既滿足不間斷供電的需求又起到穩(wěn)壓作用，避免電壓波動影響精密儀器或設(shè)備的正常工作。

(4)對于工藝成套實驗臺供電的回路應(yīng)設(shè)置RCD保護(hù)。

2.6 消防配電設(shè)計

消防用電設(shè)備的供配電設(shè)計應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50116-2013《建筑設(shè)計防火規(guī)范》和GB 50052-2009《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，本文不做展開分析。

3 供配電設(shè)計的節(jié)能措施

3.1 合理選擇電壓等級

合理設(shè)計供電系統(tǒng)和選擇電壓能減少電能損耗，可采取以下措施：(1)根據(jù)建設(shè)項目規(guī)模、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，考慮線路供電距離采用高壓深入負(fù)荷中心供電。(2)對于負(fù)荷容量較大且分散的場所，應(yīng)深入負(fù)荷中心設(shè)置變配電站以減少低壓配電網(wǎng)絡(luò)線路損耗。(3)當(dāng)用電設(shè)備計算有功功率在250kW及以上或變壓器容量在160kVA及以上時，宜采用10kV供電；當(dāng)用電設(shè)備總?cè)萘啃∮谇笆鰲l件時，可采用低壓供電。(4)當(dāng)供電距離較遠(yuǎn)、供電回路數(shù)較多時，應(yīng)在廠房內(nèi)設(shè)置變電所并采用高壓供電，避免引入大量低壓電纜。

3.2 合理設(shè)置變壓器

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房用電容量大，變壓器安裝容量及臺數(shù)較多，故而減少其損耗，提高電能利用率充分發(fā)揮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)尤為重要。

變壓器的設(shè)置與負(fù)荷容量、運行方式及能效等級等因素有關(guān)。合理設(shè)置變壓器可采取以下措施。

(1)根據(jù)用電負(fù)荷容量，所選變壓器的負(fù)荷率為75%～85%。(2)根據(jù)用電負(fù)荷性質(zhì)合理設(shè)置變壓器(組)。對于季節(jié)性負(fù)荷，考慮為其單獨設(shè)置變壓器(組)，便于設(shè)備停運時退出變壓器(組)。(3)選擇三相配電變壓器應(yīng)滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 20052-2013《三相配電變壓器能效限定值及能效等級》的要求，根據(jù)工程需要選擇相應(yīng)的能效等級。

3.3 合理設(shè)計配電線路

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房用電設(shè)備眾多，致使供配電線路眾多，因此造成的電能損耗相當(dāng)可觀，減少線路損耗必須引起設(shè)計人員的足夠認(rèn)識。

配電線路導(dǎo)體通過電流時的電能損耗與導(dǎo)體材料、導(dǎo)體截面和線路長度等因素有關(guān)，故降低線路損耗可采取以下措施：(1)采用電阻率ρ較小的銅芯線纜。(2)供電變壓器靠近負(fù)荷中心，進(jìn)而縮短供電線路長度。(3)在滿足導(dǎo)體載流量和線路電壓降等技術(shù)條件下，適當(dāng)加大導(dǎo)體截面。

3.4 合理提高功率因數(shù)

提高功率因數(shù)可以增加供配電設(shè)備的供電能力，減少線路損耗、變壓器損耗、線路及變壓器的電壓損失，節(jié)約設(shè)備投資。

提高功率因數(shù)可采取以下措施：(1)高壓用電設(shè)備自帶無功補(bǔ)償裝置，如常見的高壓制冷機(jī)組。(2)變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償，如10/0.4kV變配電站。(3)低壓分組補(bǔ)償，如無變壓器的低壓母線上。(4)用電設(shè)備就地補(bǔ)償，如大容量用電設(shè)備、照明燈具等。

3.5 合理設(shè)置能效管理系統(tǒng)

能效管理系統(tǒng)通過對廠房實時能耗數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)視，進(jìn)行數(shù)據(jù)分類、趨勢分析、指標(biāo)追蹤，能為廠房提供能源設(shè)計、運行、維護(hù)、使用的全生命周期的管理建議和方案，從而實現(xiàn)能效管理水平的提升。

4 結(jié)束語