洁净厂房电气设计探讨

洁净厂房电气设计探讨
摘要：现代社会飞速发展，使得洁净厂房在洁净度方面提出更为严格的要求，为此，洁净厂房在电气设计中，应当合理把控好各方面情况，发挥设计作用保证
各系统可以长期处于运行状态中。

因此，在电气设计中需要根据洁净厂房要求，
保证各系统的高效性、稳定性，满足洁净厂房相关要求，必须深入了解洁净厂房
电气设计要求，提高各系统设计科学性，使其可以得到有效利用。

对此，文章主
要对供配电系统设计、照明系统设计、防雷及接地系统展开分析，希望可以为洁
净厂房电气设计提供参考与借鉴。

关键词：洁净厂房；供配电系统；照明系统；电气设计；自动控制
引言：洁净厂房，即无尘车间，主要就是在特定空间范围内，排除空气中各
类污染物，包括有害空气、细菌、微粒子等，同时，也需要结合有关需求，合理
控制洁净室内的各类因素，如温度、湿度、洁净度、压力、静电等内容。

如果外
部环境发生变化影响到空气变化时，此时洁净厂房仍可以维持原有设定好的温湿度、洁净度，洁净室内各项性能也可以正常发挥。

但从洁净厂房实际情况看，其
中包含了较多电气设备，同时生产流程较为复杂，为确保洁净厂房各系统可以正
常稳定运行，必须高度重视电气设计。

一、供配电系统设计
（一）供电方案
在此次分析研究中，洁净厂房设有独立的35kV变电站，并且全厂计
算负荷为22237.7kVA，其中设置了两台变压器，其装机容量为25MVA。

在洁净厂
房中，高压冷冻机主要运用了lOkV直接供电，并且低压动力设备供电，主要由4
台SCB13-2000kVA -10/0.4kV干式变压器承担。

在此次研究中划分为A车间和B
车间，其中A车间设置了一个终端变电站，同时，在站内还设置了两台动力变压
器SCB13-2500kVA-lOkV/0.4kV，主要作用就是满足车间内各类动力设备的用电需求，保证设备正常运行。

此外，该洁净厂房还设置了4台工艺变压器，其中
SCB13-2500kVA-lOkV/0.4kV有两台，还有两台SCB13-1600kVA-lOkV/0.208kV，
通过这4台工艺变压器的作用，可以更好的满足车间内各类工艺设备的用电需求。

而在B车间内，主要设有一个终端变电站，其中包含了两台动力变压器SCB13-2500kVA-lOkV/0.4kV，可以满足供车间动力设备正常用电需求。

而工艺变压器则
设置了4台，SC B 13-2500kVA-l OkV/0.4kV两台，还有两台是SCB13-1600 kVA -lOkV/0.208kV，在这4台工艺变压器作用下，可以更好的服务车间工艺设备，
为其提供所需用电。

（二）低压配电
在低压配电中，主要运用了220/380V电压。

考虑到洁净厂房生产过程中用
到的工艺设备情况，部分是进口设备，对应的电压等级不能按照国内标准进行。

其低压配电为120/208V，因此，需要单独设置lOkV/0.208kV变压器才能满足进
口工艺设备用电需求。

而在低压配电系统中，主要引入TN-S或TN-C-S系统进行
接地，并且带电导体的形式，应当运用单相二线制、三相三线制，还有三相四线制。

分析可知，在洁净厂房内包含了较多生产线设备，需要频繁更新换代，并且
在后期改造过程中容易发生较大变化。

通常情况下，工艺设备的配电主要应用封
闭式母线槽，搭配插接箱方式实现，其中母线插接箱主要就是借助电缆，与生产
设备的电控箱、低压配电柜等部分实现连接。

而封闭母线槽的特点就是供电载流大，并且实际安装操作时，较为便捷，但从实际安装情况看，封闭式母线需要较
高水平的安装空间，必须保证强电电缆桥架，要回避空调风管，与此同时，也必
须保证其他管线不会与封闭式母线发生碰撞。

在洁净厂房内，保证辅助生产设备供电可靠性，可以确保正常生产，其中净化空调系统可以变压器专线供电，保证为该系统的正常运行提供可靠性。

此外，在处置部分有毒气体过程中，应当在终端切换的双路电源，安装互投装置，主要目的就是防止发生电气故障，引发中毒安全事故。

（三）室内电气设备安装
在洁净区内，应当针对配电线路设置相应的切断装置，同时必须保证洁净区
的配电设备安装合理，这就需要选择一些方便擦拭、不易积尘，并且外壳具有抗
锈蚀性能的插座箱，或者小型暗装配电箱。

通常情况下，需要在各个生产车间设
置相应的现场配电箱，尤其是一些万级以上的洁净厂房，一般会将配电箱安装在
洁净车间内并且靠设备附近的位置，而千级以下的洁净厂房，一般会选择回风夹道、技术夹层，放置配电箱，这样更有利于环境控制气流组织。

（四）电缆及其敷设
分析洁净厂房可知，常规设备电力干线、支干线，主要利用低烟无
卤阻燃铜芯，与电力电缆进行交联，并按照电缆桥架的方向进行敷设。

而对于支线，一般会采用暗敷方式，并且选择的材料为低烟无卤阻燃铜芯塑料绝缘线，并
将其穿过热镀锌钢管完成暗敷。

此外，洁净厂房内还涉及到了消防用电设备，主
要应用矿物绝缘电缆，并以独立的方式顺延电缆桥架进行敷设。

通常情况下，电
缆桥架会在上夹层敷设，如果设置了下夹层，也会在下夹层敷设。

而对于洁净室
内管线的铺设，主要采用的是暗敷方式，同时需要在电气安装管口进行密封处理，保证管口连接科学合理。

二、照明系统设计
（一）照明种类
在照明系统设计过程中，应当结合洁净厂房生产不同区域明确照明
要求。

通常情况下，生产区的照度值为300Lx-5OOIx范围内，而走廊、生产辅助
区的照明值为2001x。

一般走廊照度要高于其他项目，主要是为了更好的适应生
产车间，如果照度高低差异较大，容易对人的眼睛视觉造成严重影响，因此，洁
净厂房内应当保证生产车间的照度均匀度控制在0.7以上。

为有效避免洁净厂房发生照明故障，影响到正常生产，甚至损毁贵
重设备，引发火灾、爆炸等安全事故发生，必须在洁净室内设置备用照明，并且
将照度控制在正常照明20%以上。

而备用照明的电源，主要使用变电站进行专线
供电，并且和普通照明分离，运用双路电源互投装置进行供电。

除此之外，如果
遇到火灾等危险，为保证人员可以及时疏散，并且可以第一时间救灾灭火，需要
在洁净厂房设置专门的人员疏散应急照明，确保洁净厂房内人员可以及时撤离现场。

（二）选择光源与灯具
LED光源可以满足洁净室照度要求，应当作为照明光源首选。

而对于洁净室
灯具的安装，主要运用吊顶安装方式，同时，也可以使用密封胶、加衬垫等方式，保证安装密封性，从而更好的维持洁净室正压、负压需求。

而对于灯具材料的选择，建议应用一些不容易产生静电的材料。

此外，在灯具外形选择时，也要尽量
简洁、大方，避免受到气流影响，同时减少积尘问题。

而针对一些特殊工艺生产
场所，如光刻间等，应当避免一些感光材料的感光反应，所以应当优先选择一些
黄色特殊光源的灯具，从而保证生产正常进行。

（三）安装灯具
目前，洁净区首选灯具是洁净灯，以吸顶方式进行安装。

其中一些
洁净度要求高的洁净室空调送风系统，主要是垂直单向气流，并且顶棚采用的密
布风机过滤单元，此区域建议选择泪滴式灯具，因为这类灯具形状不会对气流造
成较大影响。

如表1所示，为某项目提出的生产工艺要求，在灯具选择以及安装时，需要结合《建筑照明设计标准》相关内容，明确对应的照明度、光源形式、
安装方式。

表1 某项目生产工艺要求
场所照明度
（Lx）
光源形
式
备注
千级及百级洁净
区
500lx LED泪滴式万级洁净区500lx LED吸顶式
黄光生产区300lx LED、
黄光源
泪滴式
办公辅助区300lx LED嵌入式
走廊200lx LED吸顶式
三、防雷及接地系统
（一）防雷系统
为保证洁净厂房安全性，需要按照不同类别厂房设计相应的防雷系统，其中丙类厂房、甲类仓库（硅烷站、氢气站、化学品仓库等）需要按照二类防雷建筑设计，而其他建筑需要遵照三类防雷建筑要求进行设计。

（二）接地系统
分析可知，在洁净工厂内包含了各类用途的接地方式，如电磁兼容性接地、功能性接地、保护性接地，此外，还涉及到了防静电接地、防雷接地，主要为共用接地系统。

不同方式的接地需要单独使用接地线，将其连接到共用接地极，同时也需要利用总等电位、局部等电位完成连接。

就目前工业洁净厂房项目的工艺设备情况看，多数都是信息技术设备(ITE) ,而对于这类信息技术设备而言，应当进行两种接地。

其中一种是用于保障人身安全，并且使用设备金属外壳接PE线，用于接地保护；而另一种主要就是应用于接同一设备金属外壳信息技术系统，属于高频信号接地，此类接地系统对应的接地阻抗较小，为了获取不同设备间相等、接近的参考电位，往往会利用等电位联结的方式，得到参考等电位，这类接地为功能性接地。

（三）静电接地
在洁净厂房室内，很多场所都存在较大静电危害，如果处理不好，会直接影响电子设备、电子仪器的正常使用，由于尘埃吸附后，直接降低了生产环境洁净度。

所以，必须针对洁净室内容易发生静电危害的设备、气体、流动液体、粉体管道等，做好防静电接地处理，尤其是净化空调系统，必须应用防静电接地方法。

而针对成品的测试间、封装、光刻板库等对静电较为敏感的
区域，需要使用静电消除(ESD)离子发生器，及时将静电消除，与此同时，也要
利用离子棒、移动控制器、集中控制器，构建成空间静电消除系统，将各个空间的离子棒固定在天花板下，保证的针尖距离地面3m位置即可。

结束语：
综上所述，为保证洁净厂房可以连续性、安全运转，应当加强电气
设计合理性。

这就需要电气设计人员，根据工业洁净厂房具体要求、规范，采取科学有效且先进的设计理念、技术等，提高电气设计安全性、先进性。

参考文献：
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