浅谈工业企业电气设计中的安全措施

摘要：根据电气设计实践经验，阐述了工业企业电气设计中最常见和最基本的一些电气安全措施，为相关电气设计人员提供了参考。

关键词：供电电源;安全距离;断电保护;接地;等电位联结

0 引言

工业企业电气设计在工程建设中占据重要地位，其规范性和技术性要求较高，既要满足国家强制性专业标准，还要与建筑结构、暖通設备等相配合，否则会引发一系列问题，对工程设计质量和工程进度控制十分不利。

1 供电电源的安全措施

供电电源安全就是指对应不同的用电负荷，应配备能满足其安全可靠工作需求的供电电源。对于工业企业的普通负荷，配备一般的供电电源即可满足其用电要求;对于重要负荷，一般需采用双路电源对其供电;对于特别重要负荷，为保证其生产安全和操作人员的人身安全，对供电电源的要求会更高。

《供配电系统设计规范》（GB 50052—2009）对于各种不同的用电设备有明确的等级要求。根据突然停电可能造成的后果及影响，可将用电负荷分为一级负荷、二级负荷、三级负荷三个等级。其中，对于中断供电将造成人身伤亡和危及生产安全的用电负荷视为一级负荷中的特别重要负荷;特别重要负荷就是不能突然断电的设备，必须采取可靠的供电保障措施，保证其不能停电。

《供配电系统设计规范》（GB 50052—2009）第3.0.3条规定：对于一级负荷中的特别重要负荷，其供电电源应满足下列要求：

（1）除由双重电源供电外，还应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

（2）设备供电电源的切换时间，应满足设备允许中断的供电时间要求。

应急电源的主要选择依据包括允许中断的供电时间、能保证特别重要负荷的电压及功率、经济性、可靠性等。可以作为应急电源的主要电源有：独立于正常电源的发电机组及专用馈电线路;UPS、EPS等带有蓄电池的不停电电源装置及干电池等。

对于停电后果仅造成经济损失的，其用电负荷分级依据主要取决于用户所能接受经济损失的能力。

电气设计的首要任务是为工业企业的各类用电设备进行分级，然后为不同等级的用电设备配备符合其用电要求的供电电源。

2 空间距离的安全措施

工业企业的电气设计在空间上保证有足够的安全距离，是保证企业生产安全、人员操作安全、维护检修安全及设备安全的重要保证。

架空线路及电气设备等要满足其与各种建筑物、构筑物（特别是甲乙类或爆炸危险类建、筑物构筑物）等的最小安全距离;各种电压等级的电气设备布置要满足方便操作、检修、维护等的必要安全距离。例如，《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）第10.2.1条规定：甲、乙类厂房（仓库）与架空电力线的距离不应小于电杆（塔）高度的1.5倍。

3 断电保护的安全措施

断电保护是指在电气参数超出正常运行值范围，可能危及人员及设备安全的情况下，配电设备配置的保护自动动作，切断供电电源。所有的供配电回路都会根据需要配备各种断电保护措施，以保证用电安全。主要的断电保护措施有短路保护、过电流保护、过载保护、接地保护、漏电保护、过电压保护等。上述各种断电保护的配置必须满足国家规范的相关要求。

4 隔离和联锁的安全措施

隔离是为了保证人员和设备安全，在设备前装设能有效隔离电源，并有明显断开点的隔离电器等设备，保证检修时设备不会突然带电。例如，在设备前设隔离开关;配置检修专用的电气设备隔离挂锁等。

联锁是为了保证人员和设备安全，在关联的一组设备或元件之间，通过机械或电气的方式建立一种既相互联系又相互制约的联动关系，包括机械联锁和电气联锁。例如，高压开关柜的电气五防联锁。联锁还包含控制回路中的前后动作顺序联锁。特别是对自动化生产线，必须保证在断电或其他紧急情况下，各运行中的设备、阀门等动作的安全有序，不会危及到人员安全，不会造成设备的重大损坏，尽量减少生产损失。

国家相关规范中针对工业企业有关隔离和联锁的各种具体情况均有明确的要求，电气设计时要严格遵照执行。

5 防护安全措施

防护安全是指在特定的场所，选用符合使用场所环境条件的安全合格的电气设备。例如，在爆炸危险环境要选用防爆设备;在腐蚀性环境要选用防腐设备;在户外要选用防雨防水设备;灰尘比较大的地方要选用防尘设备;高海拔地区要选用特制的高海拔设备等。

电气设计时必须保证所选的电气设备能满足相应场地环境所要求的各方面防护要求。

6 预告信号安全措施

在带式输送机及工业生产线等处，为了保证人员安全，在设备启动前，必须预先在沿线进行声光预告，以保证现场人员的安全。只有现场人员均处于安全位置的情况下，才可以启动设备。

7 紧急停止安全措施

对于一些用电设备，如旋转设备、带式输送机等，需设计急停按钮、拉绳开关等装置，保证人员在危险或紧急情况下，就近可以立刻断开可能造成危险的设备的运行。急停按钮等要安装在设备现场人员方便观察和操作的地方。

8 特殊场合的安全措施

井下及一些特殊场所的电气接地系统要采用IT系统，要设有绝缘监测装置。

特殊场所应采用50 V以下的安全电压;金属容器内等狭窄的工作地点应采用12 V以下的安全电压;电梯井道内要采用36 V照明电压等。

电气设计时要根据不同的场所，根据相关规范要求采取相应的特殊安全措施。

9 防雷、接地及等电位联结的安全措施

建筑物、构筑物的防雷等级要根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果进行划分，分为三类，各类建筑物的防雷接地措施可参见国家规范要求，本文不再细述。

接地可以分为工作接地、保护接地、防雷接地、防静电接地等。工作接地是为了保证电气设备的正常运行所需要的接地;保护接地的主要作用是防止人身遭受电击，防止设备和线路遭受损坏等;防雷接地主要是把雷电电流引入地下，避免发生人身触电、设备损坏和建/构筑物火灾、爆炸等事故;防静电接地是为防止静电对电子器件造成损害，或对易燃易爆物品等造成危险而采取的接地措施。

等电位联结的主要作用是减小电位差，使电力系统的PE线、电气设备外壳、周围金属物、地面钢筋等连接在一起，电位相等。即使漏电，也可以极大地减轻或避免电击的伤害，其原理类似于双脚站在高压线上的小鸟，因身体部位间没有电位差而不会被电击。

电气设计时，必须按照国家相关规范进行相关的防雷、接地、等电位联结设计。

10 结语

电气安全措施涉及的内容非常多，本文阐述的是工业企业电气设计中最常见和最基本的一些电气安全措施。近些年，电气专业的设计规范、标准在不断更新，作为电气设计人员，应紧跟形势，充分消化理解规范、标准的具体含义，并结合实际的设计任务，设计出更加合理、完善的电气方案。

收稿日期：2020-04-01

作者简介：柳志刚（1966—），男，山西祁县人，高级工程师，研究方向：供配电。