高校化学试剂库电气及安全技术防范设计研究

2017-11-27林海旦亓文涛冯建跃姜周曙

实验技术与管理 2017年11期

关键词：化学试剂电气设备报警

林海旦，樊冰，亓文涛，冯建跃，姜周曙

(1. 杭州电子科技大学国有资产与实验室管理处，浙江杭州 310018；2. 浙江大学实验室与设备管理处，浙江杭州 310027)

高校化学试剂库电气及安全技术防范设计研究

林海旦1，樊冰1，亓文涛1，冯建跃2，姜周曙1

(1. 杭州电子科技大学国有资产与实验室管理处，浙江杭州 310018；2. 浙江大学实验室与设备管理处，浙江杭州 310027)

电气是化学试剂库设计必不可少的组成部分，严格按照技术规范进行设计，能减少和避免化学试剂库安全事故的发生。在研究现行相关技术标准规范的基础上，结合高校实际案例经验，阐述了高校化学试剂库的供配电、电力线路、防雷、防静电要求及气体检测报警、视频监控和火灾自动报警等智能化安全技术防范系统的设计要点。

化学试剂库；电气；安全技术防范

由于供电、控制、报警、探测等方面的需要，化学试剂库电气设备与系统必不可少，但是，危险化学品具有易燃、易爆、腐蚀等特性，如果忽视电气安全，容易发生电气设备故障，还会引起化学试剂的爆炸等连锁反应，引起二次或三次灾害，轻则对单位或国家造成经济损失，重则会造成人身伤亡事故，损害人身健康，因此，化学试剂库的电气安全对高校教学、科研工作安全、有效、环保地进行，具有十分重要的保障作用[1]。

相对于普通工业、民用建筑，化学试剂库的电气设计在安全方面有更高的要求[2-5]。高校化学试剂库的电气要针对化学试剂的特点以及高校的特殊性进行设计，遵循经济合理、安全可靠的原则，同时兼顾操作和维修方便，并具备可扩展性。高校化学试剂库的电气安全设计主要具有以下特点：(1)耐腐蚀性，电气设施要注意防腐；(2)防火性，电气设施的火灾防范方面要多考虑，并提高标准；(3)高防爆性，电气设施防爆要高标准。具体可采用绝缘、接地、屏护隔离等手段。

化学试剂库电气安全设计参考的相关国家和行业的标准、规范有：《供配电系统设计规范》 GB 50052、《建筑设计防火规范》 GB 50016、《爆炸危险环境电力装置设计规范》 GB 50058等[6-13]。

1 供配电

1.1 电源及负荷

电力负荷根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。化学试剂库消防用电负荷等级应就高、不能中断作业的电气设备供电负荷等级应不低于二级。化学试剂库的供电宜采用外接电源，监控设备等备用电源宜采用UPS 作为备用电源。

1.2 配电

由于化学试剂中的可燃性物质存在易燃和易爆性，而这些特性可能会引发火灾和爆炸事故，在可燃性物质与空气的混合物被点燃爆炸之后，燃烧会传至全部的未燃混合物环境，从而形成爆炸性的危险环境，而爆炸会引发其他物品的泄漏等，很有可能引起二次或三次灾害。在化学试剂库进行设计建设时,严格电气设备的选型及配置是控制化学试剂库危险源的一个极其重要的手段。为防止化学试剂库发生由电弧、火花等引发的火灾爆炸事故，以及事故中的及时切断和控制电源，化学试剂库房开关和配电箱应设置在库外，并采取相关安全措施，以保障设备安全。

化学试剂库的消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟机房的消防用电设备的供电，应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置，主要是为减少因切换时瞬间脉冲浪涌对电源信号和电路产生干扰，并对应电器下级电路的电压反馈信号能及时反应；安装在潮湿、强腐蚀性等恶劣场所的电气设备和配电柜内应设置保护人身安全的漏电保护开关，这是保证消防用电供电可靠性的一项重要措施。

2 电力线路及电器装置

化学试剂库内电气设备和输配电线路应采用防爆型，防爆型电气设备根据结构的不同主要有隔爆型、增安型等，当电气设备内产生电火花及危险高温，引燃壳内的爆炸性气体混合物时，隔爆型电气设备的隔爆外壳应能承受内部的爆炸压力而不破损，同时隔爆外壳的接合面应能将向壳外传播的爆炸火焰减弱至不能点燃周围的爆炸性气体混合物，具体防爆等级、电气设备保护级别等应严格GB 50058标准执行。

良好的绝缘是保证设备和线路正常运行的必要条件，也是防止电气事故的重要措施；另外，屏护是一种隔离手段, 即将可能引起电气事故的带电体同外界隔离开来，为用电设备装置屏护, 并空置适当的间距, 确保带电体的隔离, 可以避免发生电气事故[14]。在化学试剂库的爆炸性环境中，电气设备安装、线路敷设等应严格满足如下标准规定：

(1) 配电线路不得穿越通风管道内腔或直接敷设在通风管道外壁上，穿金属导管保护的配电线路可紧贴通风管道外壁敷设；

(2) 化学试剂库防爆区域内采用电缆桥架敷设时，电缆宜采用阻燃或阻燃耐火电缆；

(3) 化学试剂库防爆区域内如采用钢管配线，钢管应采用低压流体输送用镀锌焊接钢管；

(4) 化学试剂库爆炸区域内钢管配线时，相邻的爆炸性环境之间以及爆炸性环境与相邻的其他危险环境或非危险环境之间应进行隔离密封;

(5) 室外架空电力线路不得跨越爆炸性气体环境，线路与爆炸性气体环境的水平距离不应小于杆塔高度的1.5倍。

有些化学试剂，如腐蚀粉尘、氯气、氯化氢等具有腐蚀性，因而会损坏电气设备架构，破坏电气设备绝缘，最终腐蚀甚至破坏电气设备，化学试剂库电器防腐蚀可以通过采用密封式或封闭式结构来提高其防腐蚀性能，有酸碱腐蚀性介质的场所宜采用塑料导管和槽盒布线。

3 防雷接地

化学试剂库遭受雷击时，会形成强烈高电压和强势电流，进而造成事故,断电、火灾甚至爆炸，引起二次或三次灾害，其环境破坏力非一般雷击事故可比，故化学试剂库的避雷必不可少。避雷常见的方法是在建筑物安装避雷带或避雷针，通过安全可靠的避雷引下线与地下的接地网相连，将雷电流引入大地，但是，化学试剂库的防雷和接地必须更加严谨和精细化。

化学试剂库中甲、乙类仓库应按第二类防雷建筑物设防。第二类防雷建筑物屋面接闪网、接闪带应沿屋角、屋脊等易受雷击的部位敷设，整个屋面组成不大于10 m×10 m或12 m×12 m的网格。设备引下线不应少于2根，应沿建筑物四周均匀对称布置，间距沿周长计算不应大于18 m。丙类仓库可按第三类防雷措施安装防雷装置。

静电电量通常较小，但往往电压较高，因而很容易出现火花放电，而静电的火花可以点燃周围的易燃物质，从而造成安全隐患。消除静电是将可能产生静电的设备通过接地引线把产生的静电导入大地。化学试剂库内的导电设备和金属外壳等都须通过接地引线与地下的接地网可靠相连，有意外漏电事故发生时，接地引线将漏电电流导入大地，保障人员安全。化学试剂库的接地方面具体需满足以下要求：

(1) 化学试剂库的低压配电接地型式应采用TN-S系统；

(2) 化学试剂库甲、乙类库房门外出入口应设置防静电接地措施；

(3) 在爆炸危险区域内不同方向，接地干线应不少于两处与接地体连接；

(4) 化学试剂库防雷接地、防静电接地、电气设备工作接地、保护接地及信息系统接地等共用接地装置时，其接地电阻值应按其中要求最小的接地电阻值确定；

(5) 防雷防静电接地电阻检测的断接接头，消除人体静电装置以及化学试剂库汽车装卸场地的固定接地装置，不得设在爆炸危险区内；

(6) 在电器接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的总配电箱，配电柜处装设I级试验的浪涌保护装置。浪涌保护装置的电压保护水平值应小于或等于2.5 kV。

4 照明

化学试剂库属于火灾爆炸危险场所，库内照明、事故照明设施应采用防爆型，避免产生的电弧、火花和危险的高温，引发仓库的火灾爆炸事故；可燃试剂库内宜使用低温照明工具，并应对灯具的发热部件采取隔热等防火措施，不应使用卤钨灯等高温照明灯具。库房照明照度标准值不宜小于200 lx；库房室内光源色表特征宜采用中间色，色温宜在3 300～5 300 K的范围。

化学试剂库照明、应急照明、疏散指示照明等宜采用自带蓄电池作为备用电源，当正常照明因故障熄灭后，应急照明可以确保人员安全疏散，灯具自带蓄电池持续供电时间不少于0.5 h[15]。

5 安全技术防范系统设计

随着科学管理技术的改革与创新，利用电气安全技术防范系统，能够一定程度上实现化学试剂库中存在的安全隐患得以及时发现，并通过远程控制将风险发生的概率降至最低程度[16]，但是，安全技术防范系统工程，应纳入化学试剂库工程建设总体规划，并应综合设计、同步施工、独立验收[17]。

5.1 火灾自动报警

化学试剂库的消防系统是整个工程的重中之重,化学试剂库具有火灾危险的库房和其他区域，应按照可能的火灾特性设置火灾探测器。化学试剂库应设置火灾自动报警及联动控制系统，该系统应安装在库区的消防控制室或其他能够保证24 h有人值守的场所，并接入学校总的自动报警系统。在化学试剂库内的危险部位，应设置手动报警按钮。

5.2 气体检测报警

化学试剂库内易于放散或积聚有燃烧和爆炸危险性气体、蒸气的地点，应设置可燃气体探测报警装置。气体探测器安装位置应根据气体的特性合理设置，当可燃气体探测报警时，应能联锁启动事故通风系统。气体检测器指示报警设备设置在有人值守的消防控制室或值班室内，设备安装位置应便于值班人员的日常操作。

5.3 视频安防监控

化学试剂库应设置视频监控系统。为了加强视频图像采集系统对环境照度的适应性, 应选择高灵敏度、高分辨率的摄像机。并根据不同区域、照度及环境等条件, 分别采用不同类型的摄像机。图像保存时间在实时录像的情况下不少于30天；化学试剂库内配置的声音复核装置应能清楚辨别区域内人员活动的声音，音视频信号应同步记录；考虑获得、保存现场视频资料和安全监控的需要，监控探测系统的各个部分要连接到总监控室[18-19]。

5.4 其他安全防护

高校化学试剂库还应设置入侵报警系统、出入口控制系统、电子巡查系统和实体防护装置。

化学试剂库室内存放场所、出入口、与外界相通的窗户、风口、周界均应设置入侵报警系统。周界入侵报警装置设防应全面、无盲区和死角，具备防拆、防破坏报警功能，应24 h设防；化学试剂库室内入侵报警装置设防应全面、无盲区和死角，具备防拆、防破坏报警功能，应能分区域或独立布撤防；布设在危化品存放场所内的入侵探测器应不少于2种技术手段；紧急报警装置应安装在隐蔽、便于操作的部位，被启动后应立即发出紧急报警(求助)信号。紧急报警装置应有防误触发措施，触发报警后能自锁，复位需采用人工操作方式。

化学试剂库的主出入口和监控中心应设置出入口控制系统。不同的出入口应能设置不同的出入权限；所有出入口控制的计时应一致；应能记录每次有效出入的人员信息和出入时间、地点，并能按天进行统计、存档和检索查询。记录存储时间不少于30天。

化学试剂库的出入口和周界应设置电子巡查系统。根据现场情况，可选择在线式或离线式巡查方式；巡查点的数量根据现场情况确定，巡查点的设置应以不漏巡为原则；信息的存储应不少于30天。

6 结语

高校化学试剂库的电气在严格遵循相关标准、规范设计的基础上，还要不断对电气设施可能引起化学试剂库的电气火灾、静电危害等事故的不利因素进行综合分析，落实各种防护措施，将风险发生的概率降至最低程度，并结合电气智能安全技术防范系统，确保安全隐患及时发现，并通过远程控制等现代化手段将其消灭在萌芽状态。

References)

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Research on design of electrical and safety technical prevention of chemical reagent warehouse in colleges and universities

Lin Haidan1, Fan Bing1， Qi Wentao1， Feng Jianyue2， Jiang Zhoushu1

(1. Department of State-owned Assets and Laboratory Management, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China； 2. Department of Laboratory and Equipment Management, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

Electricity is an indispensable part of the design of the chemical reagent warehouse, and the design in strict accordance with the technical specifications can reduce and avoid the occurrence of safety accidents in the chemical reagent warehouse. On the basis of studying the relevant technical standards and specifications, and in combination of the the actual case experience in colleges and universities, this paper expounds upon the design points of intelligent safety technical prevention system for the chemical reagent warehouse such as the power supply and distribution, power line, lightning protection, anti-static electricity requirements, gas detection and alarm, video surveillance, automatic fire alarm, etc.

chemical reagent warehouse； electricity； safety technical prevention

10.16791/j.cnki.sjg.2017.11.003