實驗室供電系統(tǒng)設(shè)計一般原則是:供電可靠, 操作方便、安全靈活, 經(jīng)濟合理,、規(guī)模適當,、后期可擴展。供電系統(tǒng)的接線方式在滿足運行要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡單, 根據(jù)負荷等級來保證其不同的可靠性, 減少供電層次和操作程序, 保證在正常運行時操作方便, 發(fā)生事故時檢修方便, 同時能適應(yīng)分期建設(shè)的需要, 將來發(fā)展擴展方便,。

供電系統(tǒng)是由電源和輸配電系統(tǒng)組成的輸送給用電設(shè)備的動力系統(tǒng), 大致可分為TN, IT, TT三種, 其中TN系統(tǒng)又分為TN-C, TN-S, TN-C-S三種表現(xiàn)形式,。在此僅對TN系統(tǒng)做簡要介紹, IT系統(tǒng)和TT系統(tǒng)不太適合實驗室供電系統(tǒng)需求, 本文不作贅述,。

該系統(tǒng)稱作保護接零, 也就是三相五線制,。通常是一個中性點接地的三相電網(wǎng)系統(tǒng)。其特點是電氣設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接到保護線上, 并直接與系統(tǒng)接地點相連, 當電氣設(shè)備金屬外殼帶電時, 形成相線和地線金屬性單相短路, 短路電流即經(jīng)金屬導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路,?；芈冯娮栊? 電流大, 能使熔絲迅速熔斷或保護裝置瞬間啟動切斷電源。

該系統(tǒng)中保護線與中性線合并為PEN線, 具有簡單,、經(jīng)濟的優(yōu)點,。當發(fā)生接地短路故障時, 電流激增可使電流保護裝置切斷電源。但該系統(tǒng)對于單相負荷及三相不平衡負荷的線路, PEN線總有電流流過, 對敏感性電子設(shè)備不利, 在危險的環(huán)境中還可能引起爆炸,。

該系統(tǒng)中保護線和中性線分開, 系統(tǒng)造價略貴,。除具有TN-C系統(tǒng)的優(yōu)點外, 平時PE線不通過負荷電流, 可適用于精密電子儀器設(shè)備的供電, 也可用于爆炸危險環(huán)境中。

該系統(tǒng)PEN線自A點起分開為保護線 (PE) 和中性線 (N) ,。分開以后N線對地絕緣,。PE線不再與N線合并。為防止PE線與N線混淆, 應(yīng)分別給PE線和PEN線涂上黃綠相間的色標, N線涂以淺藍色色標,。該系統(tǒng)是一個廣泛采用的配電系統(tǒng), 結(jié)構(gòu)簡單, 又具一定安全性,。

實驗室供電系統(tǒng)一般分為照明用電、分析儀器用電,、電熱設(shè)備用電,、防雷及火災(zāi)自動報警系統(tǒng)用電等部分, 具有供電點多、供電精度要求高,、局部耗電量大等特點,。為保證實驗室供電穩(wěn)定可靠, 應(yīng)設(shè)計使用獨立的終端降壓變電。各個用電分系統(tǒng)設(shè)計為具有總控和分控的獨立回路系統(tǒng),。分析儀器用電則經(jīng)穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后輸出到各個分析室, 經(jīng)繼電保護按鈕開關(guān)送到室內(nèi)各用電點,。電熱設(shè)備用電采用獨立系統(tǒng)。為減少和消除漏電電流對檢測信號的干擾, 各個系統(tǒng)建立獨立的良好接地,。接地設(shè)點要正確, 避免儀器各單元形成電位差, 產(chǎn)生噪音,。接地線采用銅芯線深埋, 下端連接鑄鐵底座, 充填減阻劑,。

配備一定功率的備用發(fā)電機對于實驗室正常開展日常檢測也相當必要, 主要目的是在市電停電時為應(yīng)急照明、關(guān)鍵設(shè)備和區(qū)域提供可靠,、充足的電力供應(yīng), 保證如質(zhì)譜儀,、培養(yǎng)箱、冰箱等需要持續(xù)或一定時間電力維持的重要設(shè)備正常運轉(zhuǎn),。

實驗室供電系統(tǒng)是一門綜合性技術(shù), 在實驗室建設(shè)或裝修過程中, 往往忽略如地線,、電源的不穩(wěn)定等因素, 導(dǎo)致儀器設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)不明原因的停機、漏電,、測量異常,、電子元件損壞等現(xiàn)象, 甚至造成人員安全問題。

實驗室的總體布線應(yīng)在裝修過程中就有所考慮,。為避免不同負載之間的互相干擾, 檢驗用電照明,、辦公用電和儀器用電一定要分開布線。在設(shè)計線路時還要考慮到微電子設(shè)備與大功率用電器不能接在同一線路上, 大功率設(shè)備的啟動會產(chǎn)生脈沖電壓, 而這些脈沖電壓很容易引起其他設(shè)備讀數(shù)波動,、數(shù)據(jù)丟失或損壞元件等故障,。鋪設(shè)線路時最好預(yù)留余量, 電線比實際要求粗些, 避免因電線太細引起的發(fā)熱加速線路老化進而引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險。

隨著科技的進步, 各種實驗設(shè)備的集成化程度越來越高, 大規(guī)模集成電路被廣泛運用于各種電子實驗儀器設(shè)備, 但因供電方式和保護措施不當, 其損壞率逐年上升, 造成較大的經(jīng)濟損失,。在三相電力系統(tǒng)中電源中性點的工作狀態(tài)有直接接地和非直接接地兩種,。一般在高壓電力系統(tǒng)采用中性點直接接地系統(tǒng), 實驗室所需的電壓一般較低, 從供電的可靠性、安全性和大部分設(shè)備本身對供電的要求方面考慮, 實驗室最好將供電系統(tǒng)建設(shè)成中性點非直接接地的供電系統(tǒng), 并配有相應(yīng)的接地保護裝置,。

大多數(shù)實驗室的終端供電系統(tǒng)是單相供電, 即:一根火線, 一根零線,。到底哪根是火線, 哪根是零線無法用肉眼直接判斷。一旦設(shè)備兩個插頭方向插反, 就會使機殼帶電, 而設(shè)備放置在與地面絕緣的實驗臺上, 兩臺設(shè)備機殼之間的電位差近于電源電壓, 當實驗人員身體部位同時接觸兩臺設(shè)備時就會觸電, 若不采用相應(yīng)的防觸電保護措施, 后果嚴重,。故應(yīng)將設(shè)備的火線,、零線和地線區(qū)分開, 將設(shè)備的單相兩極電源插頭改換成單相三極插頭, 并將設(shè)備的地線與實驗室整體地線牢固連接, 這樣實驗設(shè)備的火線、零線,、地線不存在錯位問題,。

實驗室用電安全不但關(guān)系到儀器設(shè)備安全, 還直接關(guān)系到實驗過程檢驗人員的人身安全, 必須采取相應(yīng)的保護措施。如接入接地保護裝置或裝漏電保護器,。采用保護接地, 可以避免或減輕觸電危害, 實驗室的各種電子儀器儀表,、傳動裝置、控制臺等均應(yīng)實行保護接地,。在實驗室安裝漏電保護裝置比設(shè)備外殼直接接地更能有效防止觸電, 但跳閘次數(shù)的增多降低了供電的可靠性, 對于一些高精密儀器設(shè)備不利,。而且安裝漏電保護器和不安裝漏電保護器的設(shè)備不得共用一組接地裝置。

靜電對精密電子儀器的影響最大, 它像隱形殺手,。有資料報導(dǎo)人在地毯上行走會產(chǎn)生1200V靜電, 在塑料地板上行走會產(chǎn)生4000V靜電, 當人體感到靜電作用時, 電壓可以達到2500V, 這足以使電子設(shè)備發(fā)生故障,。在許多儀器的電子元件中, 集成電路的芯片會被10V的小靜電干擾, 即使加上防靜電裝置, 也很難抵抗500V以上的靜電作用。靜電干擾不僅能破壞儀器內(nèi)存, 引起儀器誤操作, 嚴重時還會燒毀電路芯片甚至整個電路板,。要確保所有儀器接地良好, 三端插頭中接地端不能開路, 特別進口儀器, 有些源插頭只有兩插, 與國內(nèi)插座不配套, 應(yīng)設(shè)法更換電源插頭,。

儀器能否正常運轉(zhuǎn), 人員是否安全, 與實驗室供電系統(tǒng)有著密切的關(guān)系, 因此, 在實驗室建設(shè)裝修過程中, 對用電功率的大小,、位置、布局,、電線的容量和防漏電,、防靜電的措施等因素都要進行總體考慮。建設(shè)一套功能完備,、安全可靠的供電系統(tǒng)是保證檢驗檢測機構(gòu)正常運行的重要保障,。
?
?
?
?