李 晶 / 陳志中 / 邱天強 / 李 哲

(中國航天建設(shè)集團有限公司，北京 100071)

某非金屬材料制品廠房的電氣改造設(shè)計

李 晶 / 陳志中 / 邱天強 / 李 哲

(中國航天建設(shè)集團有限公司，北京 100071)

通過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應(yīng)注意的電氣問題，說明了爆炸性危險環(huán)境中的電氣設(shè)計要點。

廠房改造 爆炸性危險環(huán)境 電氣安全

1 項目概況

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，耐火等級為一級，改造后為甲類廠房，耐火等級為一級，此次改造在原有建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對房間的布局功能等進行相應(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、新風機組、事故風機等，對電氣設(shè)計提出了更高的要求。

2 爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境的設(shè)計要點

2.1 爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境的劃分

根據(jù)GB 50058-2014《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》，爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的類別、狀態(tài)進行分類、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)時間)；火災(zāi)危險環(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)范的分類標準，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分組

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

表1 最大試驗安全間隙(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，最大試驗安全間隙越小，最小點燃電流越小，引燃溫度對應(yīng)的組別越高，氣體混合物的爆炸危險性越大(T6比T1組更危險)。

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《爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》，該爆炸性氣體環(huán)境應(yīng)為IIA級，溫度組別應(yīng)為T2。

2.3 爆炸性危險環(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，應(yīng)考慮爆炸危險區(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別和組別選擇對應(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)危險環(huán)境要用防護等級較高的電氣設(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 防爆場所內(nèi)電氣線路敷設(shè)要求

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

在各類危險場所內(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)在同一鋼管或護套內(nèi)敷設(shè)；通訊線路用的電纜或電線的絕緣強度不應(yīng)低于工作電壓，且其絕緣耐壓試驗電壓應(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)通風電力系統(tǒng)改造

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

為解決電力不足的問題，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一路220V/380V低壓電源，為新增的3面低壓配電柜配電。

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

各類風機有不同的控制要求：事故風機控制時要與可燃氣體探測器聯(lián)動；補風機和局部排風機要求根據(jù)室內(nèi)的溫/濕度變頻控制；空調(diào)機組需要采用DDC自動控制，以保證房間內(nèi)的溫/濕度。此外，需要注意的是，設(shè)計時要與暖通專業(yè)密切配合，仔細落實控制要求。

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，僅對輔樓的一層、二層進行改造。

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，有防爆要求的房間采用防爆型單管或雙管熒光燈、防爆型開關(guān)；無防爆要求的房間采用方格柵燈、普通開關(guān)；走廊采用長格柵燈，樓梯間采用吸頂燈，并均采用聲光控開關(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)計標準》的節(jié)能要求。

2)應(yīng)急照明

本次改造中對整個廠房的應(yīng)急照明燈具及線路進行改造，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，滿足二級負荷的要求。出口標志燈平時常亮；自帶蓄電池的應(yīng)急照明燈斷電點亮。

3.3 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

本廠房原來未設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，根據(jù)GB 50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(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)自動報警系統(tǒng)，火災(zāi)自動報警信號引至廠區(qū)消防總控室。

新增一臺區(qū)域報警控制主機，一般場所設(shè)感煙探測器。防爆房間設(shè)置隔爆型紅紫外復(fù)合火焰探測器；在需要事故排風的房間設(shè)置可燃氣體探測器，信號接至可燃氣體探測主機，并由可燃氣體探測主機與事故風機進行聯(lián)動控制。在主要出/入口、公共走道等部位設(shè)手動報警按鈕(帶消防電話插孔)，在消火栓箱內(nèi)設(shè)消火栓報警按鈕。本工程低壓出線柜出線處及普通動力箱進線處設(shè)有分勵脫扣器，在火災(zāi)確認后斷開非消防電源。

3.4 弱電系統(tǒng)

根據(jù)工藝需求本次改造新增8個電話插座、5個網(wǎng)絡(luò)插座，由一層主廠房西側(cè)原有交換機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個工藝攝像頭，攝像頭的電源線及信號線引自設(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行設(shè)計，但改造后的廠房為甲類廠房，是具有2區(qū)爆炸危險場所的建筑物，因此應(yīng)按第二類防雷建筑物進行修改設(shè)計。

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)

在改造時須重新檢測現(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現(xiàn)有接地系統(tǒng)進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，則需對其進行改造和完善。

4 結(jié)束語

在做廠房的電氣改造設(shè)計時，應(yīng)先對建筑原有狀況進行深入了解，與建設(shè)單位和施工單位密切溝通，因地制宜地設(shè)計出合理的改造方案。本次改造由于涉及到爆炸性危險環(huán)境的電氣設(shè)計，更是嚴格遵循相應(yīng)的設(shè)計規(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，在改造的實施過程中，也應(yīng)注意與施工的單位密切配合，根據(jù)實際情況解決遇到的新問題。

[1] GB 50058-2014爆炸危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國計劃出版社,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