核心期刊10kV变电站消防电源设计

　　在10kV变电站的设计工作过程中，消防电源的设计是必不可少的重要一环。近年来，我国火灾事故频发，威胁着广大人民群众的生命安全并且造成了严重的财产损失。随着科技的发展，消防系统的技术水平也在不断进步，各种新型探测、报警、喷淋等设备层出不穷，因此消防电源设计的重要性不言而喻。关于消防电源的设计，主要有两本规范进行了规定。其中《建筑设计防火规范GB50016-2006》中11.1.4条规定：消防用电设备应采用专用的供电回路，当生产生活用电被切断时，应仍能保证消防用电，其配电设备应有明显标志。《高层民用建筑防火设计规范GB50045-95(2005年版)》中9.1.3条中也有类似规定。其用意是：根据实战需要，消防人员到达现场进行灭火时，要切断电源以防止火势蔓延以及避免触电事故。如果消防电源和其他配电线路混合敷设且无明显标志时，则消防人员不得不切断全部电源，致使建筑物内的报警、广播、喷淋灭火等消防设备无法工作。因此，在10kV变电站的设计中，往往将消防负荷设为单独的一面或几面配出柜，并有明显的消防电源标识。此外，由于消防电源也分为一、二、三级负荷(具体划分见《建筑设计防火规范GB50016-2006》中11.1.1条)。其中的一、二级负荷应有双电源供电，以保证消防设施的正常使用。下面将两种我院设计的消防电源供电方式列出，并加以探讨。

　　1 常见的10kV变电站供电主接线

　　常见的10kV变电站供电主接线如图1所示：

　　图1 常见10kV变电站供电主接线

　　图1中变电站低压侧采用单母线分段形式。消防电源一路由变压器提供，一路由发电机提供。有双套变压器的变电站第二路电源则由2号变压器提供，满足一、二级负荷双电源的要求。双电源设置自动投切装置，并有机械和电气联锁，以防止并列运行。图中消防负荷配出均为双套开关，在消防配电线路最末一级的配电箱处设置自动装置进行切换，以满足《建筑设计防火规范GB50016-2006》中11.1.5条的要求。当发生火灾时，值班人员应立即切断除消防负荷外的三级负荷，以防止发生火灾蔓延及触电事故。如果事故发生后发现主变压器已经失电，则应立即启动发电机(如发电机设置自动启动，则应满足在30秒内供电)，保证消防设备及一、二级负荷的供电需求。这样的设计笔者认为是满足规程要求且比较合理的。

　　2 根据消防部门意见修改的10kV变电站供电主接线

　　根据消防部门意见修改的10kV变电站供电主接线如图2所示：

　　图2 根据消防部门意见修改的10kV变电站供电主接线

　　图2为按照消防部门意见修改的10kV变电站供电主接线。与图1相比，变压器的低压侧增加了一面主受开关柜，用以单独控制消防负荷。经过咨询消防部门，其依据为由《建筑设计防火规范GB50016-2006》及《高层民用建筑防火设计规范GB50045-95(2005年版)》合并而来的新版《建筑设计防火规范(报批意见稿)》中12.1.7条之规定：消防用电设备的电源应该在变压器的低压出线端设置单独的主断路器。此新版规范尚处于报批阶段，并未作为新版标准颁布。且这样设置笔者认为有以下两个方面尚待商榷：

　　第一，如图所示，变压器所带非消防负荷及消防负荷分别由两面主受柜馈出。表面上看对于消防负荷的操作比图1方式更加简单明了。但消防人员并不一定了解火灾现场的电气运行方式，且火灾情况紧急，到达现场后势必只保留消防负荷的主受开关而断开另一主受开关。致使变压器所带的非消防负荷中的一、二级负荷断电，这显然是不允许的。因为火灾初期往往发生在有限的范围内，停电的范围应该以不影响火灾的扑救以及危险区域人员及设备安全为界。而一、二级负荷的定义是：停电可能造成人员伤亡或重大政治、经济损失。断开一、二级负荷造成的后果很可能比小范围的火灾更加巨大。

　　第二，如图所示，这样设计消防电源需增加一套主受开关柜。而10kV变电站的变压器随着国民经济的发展已经越来越大，2000kVA、2500kVA、3150kVA的容量并不少见，其低压侧出线电流往往达到3000～5000A。达到此级别的主受开关多为框架式智能断路器(如正泰NA8系列、华通ZW1系列)，价格昂贵。与之配套的柜体及隔离刀闸等配件均是一笔不小的投资，给用户带来额外的经济负担，况且消防负荷正常情况下并不工作或仅有少量负荷(如监视、遥感、报警等回路)工作。由此可见，单独设置一面专供消防负荷的主受柜是十分不经济的。对于变压器低压侧双主受开关的设计，国家电网公司《配电网工程典型设计(10kV配电分册)》中并无涉及，短期内也没有运行经验。其运行稳定性、开关操作流程、维护难易度等还需要时间验证。

　　综上，图2的消防电源供电方式增加了设备投资，操作维护复杂，降低了运行可靠性，增加了一、二级负荷的供电风险，并不值得落实推广。但遗憾的是，根据近期客户反映，如不按照图2所示进行设计，往往得不到消防部门的认可，验收难以合格。这也是设计部门所面临的一大难题，新版《建筑设计防火规范》迟迟难以出炉，也应有此因素考虑。希望电力设计主管部门协调消防部门加以解决，找到一条满足各方面需求，同时具有安全性、可行性、投资合理、运维可靠的方法。

　　最后，关于电气设计中的消防安全环节，笔者认为应该是一个统一的整体。在10kV变电站设计的初期就应该结合现场实际做好消防负荷的统计，对可能出现的各种情况做好科学的预测。从设备的选用、现场施工安装到最后的验收投运等各个环节都应该严格执行国家的各项标准及强制性条文，把电气火灾的隐患消灭在萌芽

　　状态。

　　随着科技的发展以及政府主管单位对于消防安全的重视，新型的火灾自动报警系统也越来越多地出现在各大厂矿企业以及高层建筑或人员密集场所中。此系统具有消防联动设计，在火灾发生的时候可以首先切断火灾区域及相关区域的非消防电源，而后进行自动喷淋、消火栓启动、打开门禁、降下防火门等一系列后续动作。这样基本省掉了值班人员或消防人员到达现场后人工断电的步骤，也就没有必要纠结于是否应该“在变压器低压侧出线段单独设置主断路器”。由此可见，一个设计合理、自动化程度较高的消防系统，完全可以做到在火灾出现的初期就迅速报警、广播，并进行灭火。给消防安全提供了极大的保障。

　　消防电源的设计看似仅为10kV/0.4kV配电设计中一环，但是其合理性、重要性却是电气设计中必不可少的。如果设计不合理就可能带来消防隐患，造成重大的人员及财产损失。为此，及时与消防部门协调沟通，不断掌握更加先进的消防自动化系统知识，这是广大电气设计人员应该引起注意和不断加强的。

　　参考文献

　　[1] 建筑设计防火规范(GB50016-2006)[S].北京：中国计划出版社，2006.

　　[2] 王素英.消防供电的思考[J].电气设计技术，2013，(3).