VOST 實驗室係統工程

實驗室係統工程

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實驗室供電係統設計

實驗室用電主要包括照明電和動力電兩大部分,而動力電主要用於各類儀器設備用電,同時還用於為實驗室服務的電梯、空調、排風、水泵、送風等方麵的電力供應,因此實驗室的供電係統是實驗室最重要的基本條件之一。
    實驗室的供電電源,主要取自城市低壓工頻三相交流公用電力網。當實驗室內的總用電設備容量較大時,例如超過lOOkW以上,而附近的低壓公用電力網對承受這一負荷有困難時,則供電電源可取自城市高壓三相交流電力網。有些實驗室還需要直流電源和中頻交流電源等。使用城市低壓電力網時,在實驗室的供電設計中主要是選定引入電源的進戶點問題。當由城市高壓電力網供電時,就要設置實驗室專用的變電所,將高壓轉換成低壓。這時,變電所位置的選擇是設計中首先要考慮的問題。變電所可以設置在建築物內部,也可以設置在建築物的外部,但必須靠近實驗室。當要求供電電壓穩定時,須裝置穩壓器。小容量的直流電源可由蓄電池組、硒整流器等設備供電。直流用電量大時,要設置直流發電機組或大容量的可控矽整流器等設備供電。中頻供電一般設置中頻發電機組。
1、實驗室的供電特點
    一幢實驗大樓內有屬於化學的和物理的各種實驗室,還有大量的輔助房間,如天平室、準備室、儀器室、化學品存放室。此外,可能還有電子計算機房、高頻發生器室、壓縮氣瓶貯放室以及通風機房、玻璃器具製作室等。有的房間內裝置著固定的電氣設備,有的房間內則並沒有固定的電氣設備,但在工作或實驗進行時,將使用大量電氣設備和電氣操作的儀器,情況是非常難以具體說明的。就電氣設備的種類而論,有的是單相供電的,有些是用三相電源的。在設備容量方麵則有些設備幾瓦、幾十瓦,有些則大到幾百千瓦。隨著科學的不斷發展,新的實驗儀器的日新月異,即使是從事專業的技術人員,有時也難於提出明確的供電要求。因此,從大量的調查研究和設計實踐中,得出下述幾條有關實驗室供電設計的經驗。
①每一實驗室內都要有三相交流電源和單相交流電源,要設置總電源控製開關,當實驗室內無人時,應能切斷室內電源。
②室內固定裝置的用電設備,例如烘箱、恒溫箱、冰箱等,如果是在實驗進行中使用這些設備,而在實驗結束時就停止使用的,可連接在該實驗室的總電源上;若實驗停止後仍須運轉的,則應有專用供電電源,不至於因切斷實驗室的總電源而影響其工作。
③每一實驗台上都要設置一定數量的電源插座,至少要有一個三相插座,單相插座則可以設2-4個。這些插座應有開關控製和保險設備,以防萬一發生短路時不致影響整個室內的正常供電。插座可設置在實驗桌桌麵上或桌子邊上,但應遠離水盆和煤氣、氫氣等噴嘴口,並不影響桌上實驗儀器的放置和操作地位。有的實驗室將插座安裝在實驗桌下麵的抽屜內或櫃子內的,這種安裝位置在使用上很方便,以不采用為好。
④在實驗室的四麵牆壁上,配合室內實驗桌、通風櫃、烘箱等的布置,在適當地位要安裝多處單相和三相插座,這些插座一般在踢腳線上在,以使用方便為原則。
⑤化學實驗室因有腐蝕性氣體,配電導線以采用銅芯線較合適。物理實驗室則可以采用鋁芯導線。至於敷線方式,以穿管暗敷設較為理想,暗敷設不公可以保護導線,而且使室內整潔,不易積塵;並使檢修更換方便。
    一般地說,化學實驗室使用的電氣設備容量較小,物理實驗室使用的電氣設備容量較大。當實驗室正式使用以後,發現供電容量夠大,因此在對實驗室的供電設計中必須在供電容量方麵留有餘地。有一種靈活性較大的實驗室供電方式,是將輸電導線穿電管穿越一懸空的管道內,其上裝有插座。這種裝置的優點是避免在室內地麵上有許多立管,從而使室內布置非常靈活。
2、實驗室用電的負荷
    實驗室用電負荷問題是在實驗室新建或改擴建時必須考慮的問題,目的是為了合理選用導線材料、開關設備和確定變壓器容量等,使投資節約和保證電氣設備的正常運行。由於實驗室用電設備品種繁多,要求各異,設備容量大小懸殊,使用時間參差等許多原因,采用理論計算方法都可能與實際情況相差很大。例如化學實驗室可同時容納多人進行同一項分析實驗,可能在同一時間內使用數台電爐,這種特殊的實驗用電要求供電能滿足實際的需要。因此對於實驗樓供電的負荷計算就提有一定的規律可循。因此建議在對實驗樓供電的負荷計算,要進行充分的調查研   究,要獲得詳細的用電設備資料和考慮到發慌的可能。對每個實驗室應以最大負荷為依據,盡可能滿足該實驗室的當前和發展中的負荷要求出半小時內同時使用的最大負荷總值,作為該實驗樓供電總負荷的參考值,以確定選擇供電電源或變壓器容量的依據。
3、實驗室的供電係統
    實驗室的供電設計中首先要決定電源引入建築物的位置,這個位置稱為電源的進戶點。就實驗樓建築物和城市電力網的相對位置考慮,電源進戶點應選擇在該建築物靠近電力網的一側。就建築物內部而說,進戶點的位置考慮設置在整個大樓內用電負荷頒布的中心附近。由於電源進戶端裝有電表、總控製開關和保護器等電氣設備,就要求裝置這些設備的地方既是安全的,又是安裝和檢修方便的。從安全觀點而論,要求在發生電氣故障時工作人員可以迅速切斷電源。所以進戶點又應該是在交通比較方便的地方。因此,有關進戶點的選定問題,要在整個建築物的設計方案階段中具體加以分析,還要各設計工種之間取得協調。方案初步選定後,有時還應征求當地電業管理單位的意見並取得同意後,才能作為選定進戶點的最近方案。
    從建築物外部穿越建築物外牆進入戶內的這一部分導線稱為進戶線。從城市電力網接到建築物外牆進戶線端的這一部導線稱為接戶線。對於使用高壓電力網電源時,進戶線和接戶線一般采用一棍電纜埋地敷設方式。在電表箱中裝有電度表,總控製開關和保護熔絲盒及分路熔絲盒等電氣設備。
    在配電係統的出線較少的分支線路上設備容量較小時,配電部分電氣設備可以和電度表合裝在一隻箱子內。這種電表和配電係統裝在一起的箱子尺寸較大,暗裝時須在牆上預保留較大的牆孔。
    配電係統出線多時和分支線路上設備容量較大時,往往采用單獨的配電盤或成套的配電箱或配電屏。配電盤和成套配電屏一般都是明裝式,成套配電箱則有明裝和暗裝兩類。如果在實驗樓設計中,配合進戶點的選定而給進戶裝置和配電設備以一定大小的專用房間,這種處理方式在實際上是可以加以考慮的。
4、變電所
    當建築物內的電氣設備容量較大時,或者在建築物附近的低壓電網不能承受該負荷時,就要從高壓電網中取用電能。常用的電氣設備和照明是不許可直接連接到高壓電網上去的,必須先將高壓轉變成低壓才能使用。交流電壓的轉變要用變壓器。安裝變壓器的房間稱為變壓器室。引入變壓器室的高壓電源和從變壓器室引出的低壓電源都要有一套控製和保護設備。一個完整的變電所就包括有變壓器室、高壓開關室、低壓配電室以及值班室等附屬房間的組成體。簡單的變電所的變壓器有時可以設置在室外露天,這就稱為露天變電所。為某一建築物服務的變電所則稱為專用變電所。如果將變電所設置在建築物旁邊而利用主建築物部分外牆者稱為外附式變電所。若變電所設置在主建築物內部的就稱為內附式變電所。就實驗樓的供電來說,如果需要變電所時,以外附式變電所較為理想,因為這種方案可不占用實驗樓內部的試驗等用的麵積,而變電所本身又利用了實驗樓的部分外牆。同時變電所在主建築物外部,對變壓器的安裝、運輸以及檢修維護等都很方便。
5、配電係統
(1)適宜的配線係統  
    一般設計新建築中的配線,應考慮到為今後的發展留有餘地,以避免重大的改裝。此外,應注意保證購置的新設備或局部的重裝設備不應使原有線路增加過度的負擔。決不要用增大保險絲的方法來補償超負荷的線路。熔斷絲或過電注保護裝置的安裝是以它們所能保護的一定導線係統的能力為基礎的。
(2)供電的接地  
    實驗室供電方麵的接地主要是為了用電安全的保證電氣設備的正常運行,屬於保安接地範圍。在供電係統中性點接地時,則所有電氣設備有不帶電金屬外殼都須采用保安接零措施。要注意的是在同一供電係統中,不允許同時采用接地和接零。
    實驗室除用電安全保護接地或接零以外,有些設備對接地有特殊要求,例如屏蔽接地就要求有單獨的接地係統,電子計算機房的接地和高頻屏蔽接地要求也各不相同。各種接地係統間要保持一定的距離,以免破此幹擾。建築物的防雷接地必須和保安接地分開。
(3)地板上的電器插座  
    如果實驗室設備中裝有地板插座箱,為了防止水、溶劑、酸或其他外來物質進入導線管,應定期對線路進行檢查和維修。應安裝密封墊和專門的保護裝置進行預防性的養護。拖地板時,插座箱周圍的地麵應防積水。
(4)線路設計和保養    
    實驗室所用的全部線路應能耐受各種條件,不單能適用於幹燥的條件,而且應能耐潮,並能在溫度達到75℃的地方使用。
    在實驗室用房或轉成實驗用房中的一切原有線路係統,每年至少應仔細檢查和試驗一次。損壞十分明顯的地方,均應該用符合現行標準的線路代替。
(5)電插座的數目和位置  
    應提供足夠量的電插座,避免裝上延長的電線線路。在科研實驗室中,每塊插板上應有四個雙重的插頭。從牆上任一點、工作台或工作地點到最靠近插座的距離不能大於是1.83m。
(6)插座的標記    
    所有直流線路應與交流線路接頭有明確的標記和區別。
(7)輔助供電    
   對控製排風扇、進出品照明、進出口指示和緊急情況下的報警裝置,均應提供輔助電源。至少對電梯和其他緊急備用的,或火警和安全監督的設備應提供輔助電源。輔助電源應能從一個遠距離的地方自動起動或人工起動。在需要的地方,尤其在科研實驗室中,有的插座也可連到輔助電力係統,以阻止實驗產品或數據的損失。
在某些情況下,由組合電池供給備用燈的電源,由單個電池供給輔助的警報係統
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