變電所低壓側(cè)消防、非消防負(fù)荷分組設(shè)計(jì)方案，做法來源于GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中10.1.6的條文說明。條文說明中建議變電所從變壓器低壓側(cè)開始將消防負(fù)荷與非消防負(fù)荷分為兩段母線分別配電，避免消防負(fù)荷受非消防負(fù)荷故障的影響。這種分組設(shè)計(jì)的做法在設(shè)計(jì)行業(yè)也算是新生事物，設(shè)計(jì)人員的看法也各不相同。

中設(shè)協(xié)建筑電氣工程設(shè)計(jì)分會(huì)主編的《建筑電氣設(shè)計(jì)疑難點(diǎn)解析及強(qiáng)制性條文》中針對(duì)是否分組設(shè)計(jì)在第1.6條中專門做了解釋。書中認(rèn)為對(duì)于工程規(guī)模較小、消防負(fù)荷很少的項(xiàng)目(例如僅有一、兩個(gè)消防回路)還是可以采用不分組設(shè)計(jì)，但是當(dāng)工程規(guī)模較大、消防負(fù)荷較多時(shí)建議設(shè)置消防專用母線段，因?yàn)槿绻藭r(shí)大量的消防負(fù)荷與非消防負(fù)荷混接在同一個(gè)母線段上，當(dāng)非消防負(fù)荷出現(xiàn)故障或合用母線發(fā)生短路等故障時(shí)，都會(huì)影響到其他大量消防負(fù)荷供電的可靠性，因此當(dāng)工程規(guī)模較大、消防負(fù)荷較多時(shí)，建議設(shè)置消防專用母線段。但也有業(yè)內(nèi)人士建議“…在二、三線城市消防隊(duì)員專業(yè)素質(zhì)相對(duì)不高的中小項(xiàng)目宜采用分組方案(簡單，直接切非);在設(shè)有多個(gè)變電所的大型項(xiàng)目且消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)完備的項(xiàng)目可不采用分組方案”。

由此可見，一些人員認(rèn)為工程規(guī)模大要分組設(shè)計(jì)，另一些則認(rèn)為工程規(guī)模大反而不需要分組設(shè)計(jì)。1傳統(tǒng)低壓母線不分組設(shè)計(jì)圖1是變電所低壓母線不分組設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)做法，參見GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》P374頁“負(fù)荷不分組設(shè)計(jì)方案(一)”。每個(gè)變壓器低壓側(cè)設(shè)一段母線，兩臺(tái)變壓器低壓側(cè)的兩段母線設(shè)母聯(lián)開關(guān)，平時(shí)各自分段運(yùn)行，一路電源故障退出后，母聯(lián)QF3合閘，由另一路電源帶兩段母線上的重要負(fù)荷繼續(xù)工作。在火災(zāi)時(shí)，為了避免建筑內(nèi)非消防電源導(dǎo)致電氣火災(zāi)事故擴(kuò)大，或防止火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)觸電事故，需要對(duì)非消防電源采取切除措施。

2 消防、非消防負(fù)荷采用分組設(shè)計(jì)

圖2是低壓母線分組設(shè)計(jì)方案，消防配電采用專用母線段，參見GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》P375頁“負(fù)荷分組設(shè)計(jì)方案(一)”。與圖1做法相比，在每臺(tái)變壓器低壓側(cè)分設(shè)兩段母線，分別為消防與非消防母線段。規(guī)范編制者認(rèn)為這種接線的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)非消防負(fù)荷出現(xiàn)故障或非消防母線故障短路時(shí)，不會(huì)影響到消防段母線的可靠性，而且在火災(zāi)時(shí)切除非消防電源非常方便，不會(huì)誤切重要的消防回路。

3 分組與不分組設(shè)計(jì)技術(shù)比較

GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》條文說明中對(duì)上述兩種做法也做了分析比較，即傳統(tǒng)的不分組方案主接線簡單，造價(jià)較低，但是這種方案使消防負(fù)荷受非消防負(fù)荷故障的影響較大。由于規(guī)范并沒有說明哪些因素會(huì)導(dǎo)致消防負(fù)荷受非消防負(fù)荷的影響較大。筆者猜想可能有以下幾種可能，一是火災(zāi)時(shí)非消防負(fù)荷出線開關(guān)損壞，既無法切斷非消防電源，線路短路也無法實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)的功能，導(dǎo)致變壓器低壓側(cè)主開關(guān)跳閘進(jìn)而影響本段母線上消防負(fù)荷的正常工作;二是火災(zāi)時(shí)切除非消防電源程序不合理，比如相關(guān)人員未能準(zhǔn)確切除非消防負(fù)荷，甚至直接將變壓器低壓側(cè)主開關(guān)切斷，進(jìn)而導(dǎo)致共用母線上的消防負(fù)荷也失去電源。

另外，如果設(shè)計(jì)考慮不周全，未設(shè)計(jì)聯(lián)動(dòng)切除非消防電源的措施，低壓柜內(nèi)斷路器也未考慮上下級(jí)配合。那么當(dāng)不分組設(shè)計(jì)時(shí)，非消防線路著火造成的短路可能直接把低壓側(cè)總開關(guān)頂開，造成共用母線上的消防負(fù)荷失去電源;此時(shí)若采用分組設(shè)計(jì)，消防母線與非消防母線獨(dú)立，而且消防設(shè)備及線路均采取防火措施，短時(shí)間內(nèi)消防線路不會(huì)因?yàn)榛馃l(fā)生短路，即使未考慮級(jí)間配合，變壓器低壓側(cè)消防母線的總開關(guān)也不受影響，此時(shí)也可體現(xiàn)分組設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

下面從技術(shù)角度進(jìn)一步分析分組做法的其他特點(diǎn)，圖3是按照?qǐng)D2的主接線形式補(bǔ)充的一些配電設(shè)備，使其更接近工程實(shí)際。從圖3中可見，由于在每臺(tái)變壓器低壓側(cè)出口處分為2個(gè)主斷路器保護(hù)，此處存在電源分配的過程，屬于一級(jí)配電。

這兩個(gè)主斷路器與下級(jí)母線上的出口斷路器之間電流級(jí)差勢(shì)必變小，會(huì)導(dǎo)致級(jí)間保護(hù)配合難度加大。

從圖3中還可以看出，末端設(shè)備房中的消防類設(shè)備配電級(jí)數(shù)多達(dá)四級(jí)，對(duì)于非消防負(fù)荷很可能達(dá)到5級(jí)甚至6級(jí)，這與規(guī)范要求的供配電系統(tǒng)應(yīng)簡單可靠，低壓不宜多于三級(jí)的內(nèi)容相違背，配電級(jí)數(shù)多，系統(tǒng)保護(hù)復(fù)雜，故障率也會(huì)增加另外，當(dāng)火災(zāi)時(shí)，通過切除圖3中所示的虛線框內(nèi)的非消防負(fù)荷，來保證消防負(fù)荷不受影響。此時(shí)，兩路電源的低壓側(cè)消防母線段沒有設(shè)母聯(lián)，當(dāng)一路電源故障時(shí)，雖然有另一路電源保證供電，但是此時(shí)雙路電源末端互投失去意義，兩路電纜到末端的線路其實(shí)只有一路有電，而不分組設(shè)計(jì)即使一路電源故障，可以通過母聯(lián)合閘，仍然保證雙回路電纜在末端互投，可以更能經(jīng)受火場(chǎng)的考驗(yàn)。

再則，筆者認(rèn)為這種接線方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以方便準(zhǔn)確地切斷非消防負(fù)荷總開關(guān)。因?yàn)椴环纸M設(shè)計(jì)時(shí)，逐個(gè)切除非消防負(fù)荷會(huì)引起誤操作把重要負(fù)荷切除。但根據(jù)GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中的解釋，只要不是供電線路發(fā)生的火災(zāi)，都可以先不切斷電源，尤其是正常照明的電源。

正常照明、生活水泵等非消防電源只要在水系統(tǒng)動(dòng)作前切斷，就不會(huì)引起觸電事故及二次災(zāi)害，而其他沒必要繼續(xù)工作的電源或切斷后也不會(huì)帶來損失的非消防電源，可以在確認(rèn)火災(zāi)后立即切斷。由此可見，對(duì)非消防負(fù)荷分回路切斷比較合理，圖省事直接切除非消防負(fù)荷總開關(guān)的做法不可取。實(shí)際工程中，可以通過火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制切除非消防電源，可以將非消防電源分為幾類，在消控室按類別分階段切除，不存在誤切的問題。有人建議采用分組設(shè)計(jì)，可將照明、生活泵及客梯等掛在消防段母線上，，但是這些非消防負(fù)荷與消防負(fù)荷共用母線后又與編者的“消防負(fù)荷受非消防負(fù)荷故障的影響較大”相絀。

綜合上述，不分組設(shè)計(jì)與分組設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

從表1對(duì)比可以看出消防、非消防負(fù)荷分組設(shè)計(jì)有許多弊端，在業(yè)內(nèi)未達(dá)成普遍共識(shí)時(shí)，在現(xiàn)階段最好還是采用傳統(tǒng)做法。

4 含柴油發(fā)電機(jī)的不分組設(shè)計(jì)

帶有柴油發(fā)電機(jī)的配電系統(tǒng)也存在上述消防負(fù)荷是否分組設(shè)計(jì)的問題。如圖4所示，是傳統(tǒng)不分組設(shè)計(jì)接線方案。柴發(fā)作為第三路電源，用于特別重要的工程中，將消防與保障負(fù)荷分為兩段母線設(shè)計(jì);也可以將消防與保障負(fù)荷共用一段母線設(shè)計(jì)，此時(shí)柴發(fā)只需引出供電回路至消防及保障母線段。

5 含柴油發(fā)電機(jī)的分組設(shè)計(jì)

圖5是摘自規(guī)范中的含柴發(fā)的低壓分組設(shè)計(jì)接線圖?；馂?zāi)時(shí)，切除中間部分的非消防電源配電系統(tǒng)，優(yōu)缺點(diǎn)與圖2相同，只是多了柴發(fā)作為備用電源。

6 提高供電可靠性的其他措施

為了提高消防設(shè)備供電可靠性，各類規(guī)范或技術(shù)手冊(cè)給出了許多技術(shù)措施，比如上文所說的消防負(fù)荷采用專用母線段其目的就是為了提高消防供電可靠性。另外，增設(shè)消防電源監(jiān)控系統(tǒng)、采用礦物絕緣電纜或采用消防專用電氣豎井等措施也能提高消防設(shè)備的供電可靠性，但是都會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度或帶來成本的增加。是否有簡單的方法既能提高供電可靠性，又能不增加投資成本呢，本人提出下列兩個(gè)問題供同仁們思考。

第一，規(guī)范要求的消防設(shè)備雙路電源末端互投的要求是否可以降低。如果說以前是考慮電纜的防火性能差，難以滿足火災(zāi)時(shí)供電持續(xù)性的要求，故而采用雙路電源末端互投，那么現(xiàn)在消防設(shè)備普遍采用礦物絕緣電纜供電，線路的防火性能有了保證，是否可以不必采用雙路電源末端互投?雙路電源只在變電所低壓側(cè)通過母聯(lián)完成，由變電所引出到消防設(shè)備末端配電箱只采用單路礦物絕緣電纜，這樣設(shè)計(jì)既經(jīng)濟(jì)也滿足火災(zāi)時(shí)供電持續(xù)性的要求。

第二，充分利用IT系統(tǒng)供電可靠性高的特點(diǎn)，將火災(zāi)時(shí)的TN-S配電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為IT系統(tǒng)。我們常規(guī)的TN-S配電系統(tǒng)可以采用如圖6所示一點(diǎn)接地形式，在火災(zāi)時(shí)，切斷一點(diǎn)接地處的接地線，臨時(shí)將低壓配電系統(tǒng)的接地形式轉(zhuǎn)換為IT系統(tǒng)。由于IT系統(tǒng)電源中性點(diǎn)不接地，當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生單相接地故障時(shí)系統(tǒng)可以繼續(xù)工作，而且當(dāng)人體單相觸電也不會(huì)發(fā)生傷害事故，故采取這種措施后在滅火期間系統(tǒng)供電的可靠性及安全性得到了提高。

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