小专业，大作用，电气安全是洁净室安全的核心，也是生产的基本保障。尤其是使用5年的洁净室，电气安全更加不可忽视。必须从设计阶段就厘清，避免私搭乱接，留下隐患。

(1)洁净厂房的用电负荷等级和供电要求

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《供配电系统设计规范》(GB 50052)的有关规定和洁净室的产品生产工艺要求确定。通常情况下,主要生产工艺设备应由专用变压器或专用低压馈电线路供电,有特殊要求的工作电源宜设置不间断电源(UPS);净化空调(含供冷设备)用电负荷、照明负荷应由变电所专线供电。

近年来,我国以集成电路芯片制造和薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)为代表的微电子产品用洁净厂房建设发展迅速,这类洁净厂房建设规模大、投资大,面积大、体量大,有的产品生产工艺需使用多种类型的有毒、可燃、腐蚀性物质,且产品生产过程多自动传输、连续(昼夜不停)生产,一旦停电,将会造成经济损失,甚至可能引发严重的安全事故,为此,在我国的有关现行国家标准中对供电系统作出了较为严格的规定。例如在《硅集成电路芯片工厂设计规范》(GB50809-2012)中规定:硅集成电路芯片工厂用电负荷等级应为一级,其供电品质应满足芯片生产工艺及设备要求;芯片制造用洁净厂房的供电系统应将生产工艺设备与动力设备的供电分设,生产工艺设备宜采用独立的变压器供电,并采取抑制浪涌的措施;对于有特殊要求的工艺设备,应设不间断电源(UPS)或备用发电装置。据调查表明,目前我国已建或正在建设的集成电路芯片制造用洁净厂房等微电子产品生产用洁净厂房,根据产品生产工艺要求和建设地区的具体条件等因素,大多不仅设置有规模不等的不间断电源(UPS),还设有不同规模、不同类型的备用发电装置,以确保微电子产品正常、稳定和连续的生产。

(2)洁净厂房低压配电设计

洁净厂房低压配电设计应采用220V/380V。带电导体系统的形式宜采用单相二线制、三相三线制和三相四线制。通常在洁净厂房内有较多的电子设备是单相负荷,存在不平衡电流,且在环境中有荧光灯、晶体管、数据处理设备以及其他非线性负荷存在,配电线路中会存在高次谐波电流,致使中性线上流有较大电流;而TN-S或TN-C-S接地系统中有专用不带电的保护接地线(PE),所以安全性好,有利于抑制电磁干扰。为此,洁净厂房低压配电系统接地的形式宜采用TN-S或TN-C-S系统。洁净室(区)内的配电设备,为了防止或减少产生、积存微粒,并方便清洁,应选用不易积尘、便于擦拭的小型、微型设备,不宜设置落地安装的配电设备。一般在具有上技术夹层/下技术夹层的洁净厂房内,宜将配电设备设置在下技术夹层,并应在上顶部设挡水措施。

(3)洁净厂房内电气管线的敷设

洁净厂房内根据气流组织和各种管线的敷设以及净化空调系统送回风口、照明灯具、报警探测器等的布置要求,通常设置在上技术夹层、下技术夹层、技术夹道或技术竖井内等。洁净厂房的电气管线宜敷设在技术夹层或技术夹道内,宜采用低烟、无卤型电缆,穿线导管应采用不燃材料。洁净生产区的电气管线宜暗敷,电气管线管口及安装在墙上的各种电器设备与墙体接缝处应有可靠的密封措施。

在洁净厂房内的上部配电方式:低压输配电线路一般采用两种方式,即电缆桥架敷设至配电箱、配电箱至用电设备的配电方式;或封闭式母线槽+插接箱(插孔不用时封堵),由插接箱至生产设备或生产线的电控箱。后一种配电方式只用于洁净度要求不高的电子、通信、电工器件及其整机厂房中,它可为生产产品多变,生产流水线更新变动,生产设备移位、增减等带来极大方便,不需要对车间配电设备、干线做改造,只要将母线插接箱移位或利用备用插接箱引出电源线缆即可。

净厂房上技术夹层配线:在洁净室上部设有技术夹层或洁净室上部设有吊顶时应用。吊顶可分为钢筋混凝土夹层和金属壁板等结构形式,洁净厂房普遍采用金属壁板型吊顶。在洁净厂房上技术夹层的配线方式同上述的配电方式没有多大差异,但要强调的是电线、电缆管线穿过吊顶处时应进行密封处理,防止吊顶内灰尘和细菌等进入洁净室,并维持洁净室的正(负)压。对于只设有上技术夹层的非单向流洁净室的上夹层,通常敷设有空调通风管道、气体动力管道、给水管道、电气和通信强弱电管线及桥架、母线等,常常管道纵横交错,十分复杂,设计时需进行综合规划,制定“交通规则”,画出管道综合剖面图,使各种管道布置井然有序,方便施工维修。

在通常情况下,强电电缆桥架要避让空调风管,其他管线要避让封闭式母线。洁净室吊顶上的夹层较高时(如2m 及以上),吊顶内须设照明和维修插座,按规范规定还须设置火灾报警探测器等。在洁净厂房的下技术夹层配线:近年来大规模集成电路芯片制造、液晶显示器面板制造用洁净厂房,通常采用多层布置的多层洁净厂房,在洁净生产层的上部、下部设置上技术夹层、下技术夹层,其层高均在4.0m 以上,通常将下技术夹层作为净化空调系统的回风静压室,根据工程设计需要，电气管线、电缆桥架和封闭式母线可以敷设在回风静压室内。低压配电方式与前述方式没有多大差异,只是回风静压室是净化系统的组成部分,敷设在静压室内的管线、电缆、母线安装敷设前要事先进行清洁处理,并便于日常清洁。下技术夹层电气配线方式送电至洁净室的用电设备,输送距离短,洁净室内电气管线少或没有明敷管线,对提高洁净度有益。多层洁净厂房的洁净室下夹层和上下层电气配线示意图分别见图1.10.4、图1.10.5。

在采用隧道式洁净室的洁净厂房内或设有技术夹道、技术竖井的洁净厂房内,由于通道式洁净室布置时设有洁净生产区和辅助设备区,并在辅助设备区内设置真空泵、控制箱(柜)等辅助设备及公用动力管线、电气管线、电缆桥架、封闭式母线和配电箱(柜)大多设在其中,从辅助设备可较为方便地将电力线、控制线接至洁净生产区的用电设备;洁净室设有技术夹道或技术竖井时,一般根据生产工艺设备布置状况可将电气配线等敷设在相应的技术夹道、技术竖井内,但应注意留有必要的安装、维修用空间,并应充分考虑设在同一技术夹道或竖井内其他管线及其附件的布置和安装、维修空间,应统筹布置、综合协调。

(4)洁净室(区)内终端电器的设置

洁净室内的终端电器是指小型动力、照明箱、就地操作箱、电气操作柱(室内明装)、插座箱、插座、终端开关等,较大的配电屏、配电箱一般不应设在洁净区内,而安装在技术夹层或技术夹道内,电气线路的接线盒或拉线盒应安装在洁净室毗邻的对洁净度无要求或要求相对较低的区域。洁净室的电源进线(不包括消防用电)应设置切断装置,为便于管理,切断装置宜设在洁净区外便于管理的地方。洁净室内的终端电器箱为防止积尘、便于清扫常采用暗装。暗装的终端电器箱的面板应美观整齐,与建筑装修标准、墙体颜色相协调。进出终端电器的线缆管应采用镀锌钢管,管道穿墙处必须进行密封处理。洁净室内露出的线缆管端口应进行封堵处理,防止水汽进入,以利于维持洁净室的压差。

(5)辅助生产设备的配电

为洁净厂房服务的辅助生产设备或生产支持区,有化学品供给系统、纯水制备系统、气体净化系统、特种气体系统、净化空调系统、废气处理系统、排风系统等。要使洁净厂房正常运转,上述辅助生产设备正常运转是至关重要的,这些设施中有的属于甲类、乙类生产环境,有的是保证产品质量、确保作业人员健康以及洁净厂房安全、稳定、连续运行的重要条件。

① 洁净厂房的空气洁净度对有净化要求的产品质量有很大的影响,因此,必须保持净化空调系统(含制冷机)的正常运行。通常在规定的空气洁净度下生产的产品合格率可提高10%~30%。一旦停电,室内空气会很快被污染,影响产品质量,合格率下降。

② 洁净厂房是个相对的密闭体,由于停电造成送风中断、排风停止、废气处理停运,使室内新鲜空气得不到补充,有害气体不能排出,对工作人员的健康是有害的,甚至会造成人员中毒和污染环境的后果。

③ 某些洁净厂房(如制药车间)的不同工作间之间要维持一定的压差,防止交叉污染。而工作间之间的压差是靠送、排风量来维持的,一旦送排风的配电系统发生故障,如果没有好的防范措施,这个压差被打乱,会使产品质量降低,甚至影响作业人员的健康。

④ 设在生产支持区的甲、乙类房间以及洁净厂房的供水、供气、化学品供给等设施/设备等一旦停电,将会直接影响洁净室内产品生产线的正常运行,甚至停产或引发安全事故。由上述可知,洁净厂房内辅助生产设备的可靠供电是保证正常生产的前提,《洁净厂房设计规范》规定净化空调系统用电负荷应由变电站专线供电,并尽可能使变压器低压母线进行联络,以提高其供电的可靠性。对于某些有毒、可燃气体、化学品的处理装置在终端切换的双路电源还需设置互投装置,避免由于电气故障酿成中毒、着火事故。

(6)配电系统的自动化

洁净厂房为封闭式建筑,生产、管理人员进出很不便,人员与产品原材料进入厂房均须经过净化处理。因此,此类工厂的电气自动化水平一般都很高,生产线由许多机械手操作，原材料、元器件由自动化供料系统供给,仓储采用立体式自动化仓库管理系统,现场工作人员很少,所以配电系统实现自动化是十分必要的。此类洁净厂房的工程设计中,配电系统应适应现代化工厂的管理水平,在按计划开通某条生产线时,操作人员一按按钮,厂房内照明点亮,生产线各设备及检测仪表电源接通,工艺生产按计算机设定的程序进行工作,所以配电系统的计算机控制与监测必不可少;计算机网络的信号线与电源线要分开敷设,并保持一定的距离。监控室、综合布线设备间布线时,电力线应用屏蔽线或穿金属管屏蔽或采用金属屏蔽电缆;并应做好各种功能接地(包括安全保护接地、防雷保护接地、防静电接地和屏蔽接地等)和交、直流工作接地,防止电磁干扰,保证自动化系统运行正常。

来源：洁净工程设计与施工