仪表供电供气系统安装图
1、仪表供电系统安装图
仪表及自动化装置的供电包括模拟仪表系统、DCS、PLC和监控计算机等系统、自动分析仪表、安全联锁系统(Safety Interlock System，简称SIS)、工业电视系统。仪表辅助设施的供电包括仪表盘(柜)内照明、仪表及测量管线电伴热系统以及其他自动化监控系统。
1．1 仪表供电相关规定
《中华人民共和国行业标准·仪表供电设计规定》(HG／T 20509～2000)中提出了有关设计规定，现就主要内容作简要介绍。 1）仪表电源质量与容量
(1)电源质量 普通电源，其交流电源电压为220V±10％，频率为50Hz，波形失真率应小于10％。直流电源(由直流电源箱或直流稳压电源提供)电压为(24±1)V，纹波电压应小于5％，交流分量(有效值)应小于100mV，电源瞬断时间应小于用电设备的允许电源瞬断时间，电压瞬间跌落应小于20％。
不间断电源，其交流电源电压为220V±5％，频率为(50±O．5)Hz，波形失真率应小于5％。直流电源电压为(24±0．3)V，纹波电压应小于O．2％，交流分量(有效值)应小于40mV，允许电源瞬断时间为43ms，电压瞬间跌落应小于10％。
(2)电源容量 仪表电源容量应按仪表耗电量总和的1．2～1．5倍计算。用于DCS、PLC、SIS等系统的不间断电源容量可按各系统用电量总和的1．2～1．25倍计算，如果考虑备用，则按1．5倍计算。
(3)普通电源供电系统 按用电仪表的电源类型和电压等级，普通电源供电系统可按需要采取三级或二级供电。在三级供电系统中设置总供电箱、分供电箱、仪表开关板；在二级供电系统中设置总供电箱、分供电箱。
在设置保护电器时，总供电箱应设置输入总断路器和输出分断路器。供电箱输入端应设置总开关，不设熔断器，输出端应设置输出开关及熔断器，直流电只对正极设熔断器。仪表开关板不设输入总开关、熔断器，对交流电输出端分别设双刀开关，并对相线加熔断器。对直流电输出端正极设单刀开关、熔断器，但当负极浮空时，输出端应采用双刀开关。
保护电器的设置，应符合下列规定：总供电箱设输入总断路器和输出分断路器；分供电箱设输出断路器，输入端不设保护电器。分供电箱宜留有至少20％的备用回路。 2）电源装置的选用
(1)交流不问断电源装置(UPS) 10kV·A以上的大容量UPS，一般应单独设电源间；10kV·A及10kV·A以下的小容量UPS，可安装在控制室机柜间内。UPS的输入电压为三相380V±15％或单相220V±15 %，输入频率为(50±2.5)Hz。输出参数应符合交流不间断电源质量指标的规定。过载能力不小于150％(在5s之内)。20kV·A以下的供电一般采用单相输出。
后备电池供电时间(即不间断供电时间)一般为15～30min。充电性能应达到2h充电至额定容量的80％。一般采用密封免维护铅酸电池，也可采用镉镍电池。
UPS应具有故障报警及保护功能、变压稳压环节和维护旁路功能。维护旁路应自变压稳压环节后引出，或维护旁路单独设稳压变压器。维护旁路应具有与内部主电路同步的功能，与内部主电路的切换时间应不大于允许电源瞬断时间。UPS的平均无故障工作时间(．MTBF)不应小于55000h(带自动旁路时不小于150000h)。
(2)直流稳压电源及直流不问断电源装置 直流稳压电源及直流不问断电源装置的输入电压为三相380V±15％或单相220V士15％。输入频率为(50±2．5)Hz。输出参数
应符合直流稳压电源及直流不问断电源质量指标的规定。采用并联运行的直流稳压电源可采用
N：1的冗余方式。其容量可采用并联叠加方式配置容量，总容量应大于或等于仪表系统直流电源的计算容量。
直流UPS应能满足直流稳压电源的全部性能指标并具有状态监测和自诊断功能。后备电池的性能要求与交流UPS的后备电池相同。
3）供电器材的选择
(1)电器选择的一般原则 电器的额定电压和额定频率，应符合所在网络的额定电压和额定频率。电器的额定电流应大于所在回路的最大连续负荷计算电流。保护电器应满足电路保护特性要求。断开短路电流的电器应具有短路时良好的分断能力。外壳防护等级应满足环境条件的要求。 (2)熔断器、断路器的选择 供电线路中各类开关容量可按正常工作电流的2～2．5倍选用。正常工作情况下熔断器及脱扣器的额定电压应大于或等于线路的额定电压。熔体的额定电流及脱扣器整定电流，应接近但不小于负荷的额定工作(计算)的电流总和，且应小于线路的允许载流量。熔断器额定电流应小于该回路上电源开关的额定电流。熔断器熔体的额定电流及断路器过电流脱扣器的整定电流应同时满足正常工作电流和启动尖峰电流两个条件的要求。多级配电系统中，干线上熔体的额定电流应大于支线熔体的额定电流至少两级；多级配电系统中支线上采用断路器时，干线上的断路器动作延时时间应大于支线上断路器的动作延时时间。
(3)器材的安装 供电箱应安装在环境条件良好的室内。如果必须安装在室外，应尽量避开环境恶劣的场所，并采用适合该场所环境条件的供电箱。供电线路中的电气设备、安装附件，应满足现场的防爆、防护、环境温度及抗干扰的要求。 4）供电系统的配线
(1)线路敷设 电源线的长期允许载流量不应小于线路上游熔断器的额定电流或低压断路器内延时脱扣器整定电流的1．25倍。电源线不应在易受机械损伤、有腐蚀介质排放、潮湿或热物体绝热层处敷设，当无法避免时应采取保护措施。交流电源线应与其他信号导线分开敷设，当无法分开时应采取金属隔离或屏蔽措施。直流电源线的总干线和分干线应与仪表信号导线屏蔽隔离。控制室内的电源线配线应选用聚氯乙烯绝缘铜芯线。交流电源线一般采用三芯绝缘线，分别为相线、零线和地线(仪表盘内仪表配线除外)。
(2)线路压降配电线路上的电压降不应影响用电设备所需的供电电压。在交流电源线上，电气供电点至仪表总供电箱或UPS的电压降应小于2．OV；UPS电源间应紧靠控制室，从UPS至仪表总供电箱的电压降应小于2．OV；控制室内从仪表总供电箱至仪表设备电压降应小于2.0V；从仪表总供电箱至控制室外仪表设备电压降应小于2.OV。在控制室内直流电源(24V)线上，直流电源设备至供电箱电压降应小于0．24V；供电箱(从总供电箱算起)至仪表设备的电压降应小于0．24V。
(3)电源线截面积从总供电箱至分供电箱的电源线截面积不小于2.5mm2。，从分供电
2
箱至盘上仪表的电源线截面积不小于1.Omm，控制室供电箱至现场仪表的电源线截面积
2
不小于1．5mm。当供电箱至现场仪表的距离较远时，为使线路压降在允许的范围内，要通过计算来确定电源线截面积。从供电箱至DCS及计算机系统各设备的电源线截面积，应按制造厂提供的耗电量计算选择。特殊仪表(如分析仪等)的电源线截面积，应按制造厂提供的耗电量计算选择。
仪表盘内供电箱接地线截面积不小于2．5mm2；回路级的仪表开关接地线截面积为1．0～1．5mm2；分供电箱接地线截面积不小于6mm2；总供电箱及容量小于100A的直流
稳压电源设备的接地线截面积不小于25mm2。 2、用电负荷的划分
《化工企业供电设计技术规定》(HG／T 20664)按用电负荷在化工连续生产过程中的重要性和对供电可靠性、连续性的要求，将用电负荷划分为四个级别，即一级负荷、二级负荷、三级负荷及有特殊供电要求的负荷。
①一级负荷：当企业正常工作电源突然中断时，企业的连续生产过程被打乱，使主要 设备损坏；恢复供电后，需要长时间才能恢复生产，使重要原料和产品大量报废，而使重点企业造成重大经济损失。
②二级负荷：当企业正常工作电源突然中断时，企业的连续生产过程被打乱，使主要 设备损坏，恢复供电后，需要较长时间才能恢复生产，产品大量报废，大量减产，使企业造成较大经济损失。
③三级负荷：所有不属于一级、二级负荷(包括有特殊供电要求的负荷)者，均为三 级负荷。
④有特殊供电要求的负荷：当企业正常工作电源因故障突然中断，或因火灾而人为地切断正常工作电源时，为保证安全停产，避免发生爆炸和火灾蔓延、中毒及人身伤亡事故，或一旦发生这类事故时，能及时处理，防止事故扩大，为抢救及撤离人员，而必须保证供电的负荷。
按划分用电负荷等级规定，仪表用电负荷可分为两个等级，即有特殊供电要求负荷及三级负荷。对有特殊供电要求的负荷，应设置紧急电源，而三级负荷则不需要设置紧急电源。
3、仪表供电范围
3.1仪表及自动化装置的供电包括 ①常规仪表系统；
②DCS、PLC和监控计算机等系统； ③自动分析仪表；
④安全联锁系统； ’ ⑤工业电视系统。
3.2仪表辅助设施的供电包括： ①仪表盘(柜)内的照明；
②仪表及测量管线的电伴热系统。 3.3其它自动化监控系统的供电 4、仪表电源类型和供电方式 4.1电源类型
仪表工作电源按仪表用电负荷的重要性，分为不间断电源和普通电源。
①不间断电源。当仪表用电负荷属于有特殊供电要求的负荷时，仪表工作电源应采用不间断电源装置(UPS)供电。
仪表工作电源采用不间断电源时，电气供电应采用引自不同电网的双回路供电。正常情况下，一个回路工作，另一个回路备用。当供电回路故障时，备用回路自动切换，如图20-1。
②普通电源。当仪表用电负荷为三级负荷时(即不直接影响安全生产)，仪表工作电源可采用普通电源。
一般在下列情况仪表电源也可采用普通电源：
a．无高温高压、无爆炸危险的小型生产装置及公用工程系统； b．采用气动仪表并未设置信号联锁系统的生产装置；
c．一般的分析监视系统。
4.2供电方式
①普通电源供电系统，根据电源类型、电压等级，一般采用三级或二级供电方式。在三级供电系统中， 设置总供电箱、分供电箱和仪表开关板。在二级供电系统中，设置总供电箱和分供电箱。
②不间断电源对DCS、PLC和监控计算机系统的供电，可采用二级供电方式，设置总供电箱和分供箱。 4.3对电源质量的要求
所谓电源质量，就是电源的电压、频率的稳定性和供电可靠性。各类电源的质量指标应符合以下要求。 (1)普通电源
①交流电源
电压 220V，±10％ 波形失真率 小于10％ 频率 (50±1)Hz
②直流电源(直流电源箱或直流稳压电源装置提供)
电压 (24± 1)V 交流分量(有效值) 小于100mV 波纹电压 小于5%
③电源瞬断时间 应小于用电设备的允许电源瞬断时间 ， ④电压瞬间跌落 小于20％ 4.4不间断电源
①交流电源
电压 220V±5％ 波形失真率 小于5％ 频率 (50±O.5)Hz
②直流电源
电压 (24±O．3)V 交流分量(有效值) 小于40mV 波纹电压 小于O.2％ ③允许电源瞬断时间≤3ms ④电压瞬间跌落 小于10％。
电源的瞬断时间，指开关切换过程的瞬间中断供电时间。电源的允许瞬断时间取决于用电设备的最大允许中断时间。一般情况下，仪表及控制系统的允许电源瞬断时间为： (a)普通电动仪表 直流≤：10ms，交流≤lOOms； (b)重要报警及安全联锁系统(继电器或PLC) ≤3ms (c)计算机控制系统(包括DCS)≤3ms；
(d)智能式电动仪表直流≤5ms；交流≤10ms； (e)其他电子仪表回路及电磁阀≤5ms。
波纹电压，是电压的总交流分量(峰一峰值)与电压平均值之比的百分数，即：
波纹电压=总交变量/电压平均值×100%
5、供电系统安装要求
5.1电源设备安装前应检查设备的外观和技术性能并应符合下列规定。
①继电器、接触器及开关的触点，接触应紧密可靠，动作灵活，无锈蚀、损坏。 ②固定和接线用的紧固件、接线端子，应完好无损，且无污物和锈蚀。 ③防爆电气设备及附件的密封垫、填料函，应完整、密封。
④设备的电气绝缘、输出电压值、熔断器的容量，应符合产品说明书的规定。 ⑤设备的附件齐全，不应损坏。 5.2设备安装
①就地仪表供电箱的规格、型号和安装位置应符合设计文件要求。不宜将设备安装橇高温、潮湿、多尘、有爆炸及火灾危险、有腐蚀、振动及可能干扰附近仪表等位置。当不可避免时，应采用适合环境的特定型号供电箱或采取防护措施。
②就地仪表供电箱的箱体中心距操作地面的高度宜为1．2～1．5m。成排安装时应排列整齐美观。
③电源设备的安装应牢固、整齐、美观，设备位号、端子编号、用途标牌、操作标志等应完整无缺。
④检查、清洗或安装电源设备时，不应损伤设备的绝缘、内部接线和触点部分。不应将设备上已密封的可调部位及密封罩启封。因特殊原因必须启封时，启封后应重新密封，并做好记录。
⑤盘柜内安装的电源设备及配电线路，两带电导体间，导电体与裸露的不带电导体间，电气间隙和爬电距离应符合下列要求：
a．对于额定电压不大于60V的线路，电气间隙和爬电距离均为3mm；
b．对于额定电压大于60V且不大于300V的线路，电气间隙为5mm，爬电距离为6mm； c．对于额定电压大于300V且不大于500V的线路，电气间隙为8mm，爬电距离为10mm。 ⑥强、弱电的端子应分开布置。
⑦金属供电箱应有明显的接地标志，接地线连接应牢固可靠。 5.3线路敷设
①电源线不能在易受机械损伤、有腐蚀物质排放、潮湿或高温处敷设，若无法避开时， 要采取适当的保护措施。
②交流电源线应与其他信号线分开敷设，若无法分开时，要采取金属隔离或屏蔽措施。 ③直流电源线的总干线和分干线，应与仪表信号导线屏蔽隔离。