唐殿飛

（張家口市食品藥品檢驗中心，張家口　075000）

檢驗檢測機構(gòu)內(nèi)部設(shè)置一般包括行政辦公、業(yè)務(wù)受理、樣品處理、標準室、理化檢驗、儀器分析、高溫處理、微生物檢驗、制水站、標本室、留樣室、庫房及廢棄物處理站等部門區(qū)域。本文結(jié)合在市級食品藥品檢驗實驗室工作經(jīng)歷和新建實驗室的規(guī)劃設(shè)計，以及現(xiàn)代實驗技術(shù)和機構(gòu)建設(shè)的發(fā)展趨勢，對實驗室供電系統(tǒng)設(shè)計和常見問題應(yīng)對進行了簡要討論。

1　實驗室供電系統(tǒng)設(shè)計原則

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。

2　實驗室電力供電系統(tǒng)選擇

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。

2.1　TN系統(tǒng)

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。娏鞔?，能使熔絲迅速熔斷或保護裝置瞬間啟動切斷電源。

2.2　TN-C系統(tǒng)

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。

2.3　TN-S系統(tǒng)

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。

2.4　TN-C-S系統(tǒng)

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。

3　供電系統(tǒng)布局架構(gòu)

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)。

4　供電系統(tǒng)常見問題

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。

4.1　總體布線

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)的風險。

4.2　供電方式

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。

4.3　電源線

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。

4.4　用電安全

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。

4.5　靜電

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。

5　結(jié)束語

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。