医药工业洁净厂房供配电设计

张永林

(中国航空规划设计研究总院有限公司，北京 100120)

0 引言

医药工业洁净厂房是现代科学技术发展的产物，随着科学技术发展的日新月异，新技术、新工艺、新产品不断出现，对生产环境提出了更高的要求。医药工业洁净厂房不仅要对空气的微粒进行控制，更要对空气中微生物进行控制，所以其设计有别于其他洁净厂房。

1 供配电相关要求

医药工业洁净厂房的供配电设计有着自身特点，本文将从负荷等级、电源要求、设备选择与安装几方面分别作简要分析。

1.1 负荷等级

医药工业洁净厂房的用电负荷等级和供电要求应根据现行国家标准GB 50052-2009《供配电系统设计规范》和生产工艺确定，电气设计人员应特别注意的用电负荷有：实验室；动物饲养室；冻干机；冷库、冰箱；培养箱；生物安全柜等。

1.2 电源要求

医药工业洁净厂房的供电电源应根据负荷等级、供电要求、项目所在地的市政电源情况确定。一般情况下采用两路10kV供电；若只能提供一路10kV市政电源时，应配备一定容量的柴油发电机组作为备用电源；若厂房内有特殊用电负荷，还应设置不间断电源(UPS)。

1.3 电气设备的选择与安装

医药洁净室的电气设备为防止积尘、便于清扫，常采用暗装，如配电箱和插座箱应选择不易积尘、便于擦拭和外壳不易锈蚀的小型加盖暗装型式。对于落地安装的配电柜，可放置在非洁净区，如配电间、技术夹道或技术夹层内。

厂房内清洗用房间、用水冲洗的房间及其他潮湿场所，其插座、开关等应选用防水密闭型，嵌入式安装，并适当提高其安装高度。

非洁净室与洁净室或不同空气洁净度等级房间之间的电气管线、安装于墙上的各种电器设备与墙体接缝处均应采取密封处理措施，既可避免尘粒通过电气管线空隙渗入洁净室(区)，又利于维持洁净室的压差。

2 供配电设计

医药工业洁净厂房有其固定用途，其供配电设计应在充分理解其功能及特点的基础上进行。在设计过程中应对房间(场所)环境进行分析，针对不同的环境采用不同的设计。

2.1 供配电系统型式

医药工业洁净厂房内的用电设备一般采用220/380V，故进行配电设计时常采用单相二线制，三相三线制或三相四线制。

医药工业洁净厂房的低压配电系统应采用TN-S或TN-C-S接地型式，并进行等电位连接。

2.2 供配电方式

医药工业洁净厂房的洁净区上部一般设有技术夹层，故常采用在技术夹层内敷设配电线缆、插接母线的配电方式。

厂房内配电方式经常采用以下两种方式：(1)车间配电采用电缆(桥架敷设)至配电箱，配电箱再引至用电设备。(2)车间配电采用母线槽与插接箱，由插接箱至用电设备的电源柜或控制柜。

工艺生产区域由于用电设备较多、分散且需分区配电与计量，常采用第一种配电方式。公用工程区域由于用电设备耗电量大且相对集中，常采用上述两种方式相结合的型式。

在此需要注意的是，电气管线穿过洁净区时必须进行密封处理，以防破坏相关区域的压差，并能有效防止尘埃等污物进入洁净区。

2.3 生产车间配电设计

医药工业洁净厂房的生产车间主要分为生产区与辅助区，生产区内主要为工艺生产用设备，辅助区内主要为公用工程设备。

生产区内通常根据产品类别与使用功能划为不同的工艺区域，其配电线路应按划分的工艺区域设置配电回路，不同工艺区域的配电系统相对独立，以满足运行管理及计量方面的需求。

辅助区内主要为空调系统、动力系统、给排水系统等相关站房，其配电线路应按专业类别设置配电回路，不同专业类别的配电系统相对独立，以满足运行管理及计量方面的需求。

医药工业洁净厂房的供配电系统设计除应满足上述要求，还应满足以下要求：(1)主要生产工艺设备应由专用变压器或专用低压配电线路供电，有特殊要求的用电设备宜设置不间断电源(UPS)供电。(2)净化空调系统由变电所专用回路供电。(3)照明系统由变电所专用回路供电。(4)各配电系统的配电线路应结合防火分区分别设置。

2.4 技术夹层配电设计

医药洁净厂房的技术夹层高度一般>3m，但由于布置安装了大量的设备及管线，设备的维护和检修十分不便。因此，技术夹层的照明及各种用电设备的用电安全显得尤为重要。技术夹层内的配电设计可采用以下措施。

(1)技术夹层照明采用特低电压供电时，应采用SELV，不应采用PELV。

(2)技术夹层照明采用220V供电时，应采用I类灯具吸顶安装，并可采用RCD作为附加保护。

(3)技术夹层内的检修插座(箱)采用1∶1的隔离变压器供电，隔离变压器可放置在夹层入口处，供电插座应采用两孔插座。

(4)技术夹层内的用电设备，数量众多且位置较为分散。对于非洁净区使用的用电设备可考虑采用RCD作为附加保护；对于洁净区使用的用电设备应慎重装设RCD，以免给洁净环境带来严重影响。

2.5 实验室配电设计

为避免实验室之间或实验室与其他房间之间的相互干扰，每个实验室应设置独立的专用配电箱，且专用配电箱应设在易于控制和检修的清洁区。实验室的配电设计应注意以下内容。

(1)根据实验室类型、级别、用电设备性质，确定负荷等级与电源需求，尤其应注意生物安全柜、培养箱、冰箱等重要设备的用电需求。

(2)对于精密仪器或设备宜单独设置配电回路，不宜与普通仪器及设备设置在同一回路，避免普通仪器或设备对精密仪器或设备产生干扰。

(3)对于特殊精密仪器或设备应配置线式UPS电源，既满足不间断供电的需求又起到稳压作用，避免电压波动影响精密仪器或设备的正常工作。

(4)对于工艺成套实验台供电的回路应设置RCD保护。

2.6 消防配电设计

消防用电设备的供配电设计应符合现行国家标准GB 50116-2013《建筑设计防火规范》和GB 50052-2009《供配电系统设计规范》的有关规定，本文不做展开分析。

3 供配电设计的节能措施

3.1 合理选择电压等级

合理设计供电系统和选择电压能减少电能损耗，可采取以下措施：(1)根据建设项目规模、技术经济比较，考虑线路供电距离采用高压深入负荷中心供电。(2)对于负荷容量较大且分散的场所，应深入负荷中心设置变配电站以减少低压配电网络线路损耗。(3)当用电设备计算有功功率在250kW及以上或变压器容量在160kVA及以上时，宜采用10kV供电；当用电设备总容量小于前述条件时，可采用低压供电。(4)当供电距离较远、供电回路数较多时，应在厂房内设置变电所并采用高压供电，避免引入大量低压电缆。

3.2 合理设置变压器

医药工业洁净厂房用电容量大，变压器安装容量及台数较多，故而减少其损耗，提高电能利用率充分发挥其技术经济性能指标尤为重要。

变压器的设置与负荷容量、运行方式及能效等级等因素有关。合理设置变压器可采取以下措施。

(1)根据用电负荷容量，所选变压器的负荷率为75%～85%。(2)根据用电负荷性质合理设置变压器(组)。对于季节性负荷，考虑为其单独设置变压器(组)，便于设备停运时退出变压器(组)。(3)选择三相配电变压器应满足现行国家标准GB 20052-2013《三相配电变压器能效限定值及能效等级》的要求，根据工程需要选择相应的能效等级。

3.3 合理设计配电线路

医药工业洁净厂房用电设备众多，致使供配电线路众多，因此造成的电能损耗相当可观，减少线路损耗必须引起设计人员的足够认识。

配电线路导体通过电流时的电能损耗与导体材料、导体截面和线路长度等因素有关，故降低线路损耗可采取以下措施：(1)采用电阻率ρ较小的铜芯线缆。(2)供电变压器靠近负荷中心，进而缩短供电线路长度。(3)在满足导体载流量和线路电压降等技术条件下，适当加大导体截面。

3.4 合理提高功率因数

提高功率因数可以增加供配电设备的供电能力，减少线路损耗、变压器损耗、线路及变压器的电压损失，节约设备投资。

提高功率因数可采取以下措施：(1)高压用电设备自带无功补偿装置，如常见的高压制冷机组。(2)变压器低压侧集中补偿，如10/0.4kV变配电站。(3)低压分组补偿，如无变压器的低压母线上。(4)用电设备就地补偿，如大容量用电设备、照明灯具等。

3.5 合理设置能效管理系统

能效管理系统通过对厂房实时能耗数据的采集、监视，进行数据分类、趋势分析、指标追踪，能为厂房提供能源设计、运行、维护、使用的全生命周期的管理建议和方案，从而实现能效管理水平的提升。

4 结束语