10kV變電站消防電源設計

摘要：隨著科技的發展，消防系統的技術水平也在不斷進步，各種新型探測、報警、噴淋等設備層出不窮，因此消防電源設計的重要性不言而喻。在變電站設計過程中，消防電源設計是保證各類消防設備能否正常工作的先決條件。文章根據10kV變電站的消防負荷和運行情況，對消防電源設計進行了分析探討。

關鍵詞：10kV變電站；消防電源設計；消防系統；消防設備；消防負荷 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM411 文章編號：1009-2374（2015）04-0011-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0289

在10kV變電站的設計工作過程中，消防電源的設計是必不可少的重要一環。近年來，我國火災事故頻發，威脅著廣大人民群眾的生命安全并且造成了嚴重的財產損失。隨著科技的發展，消防系統的技術水平也在不斷進步，各種新型探測、報警、噴淋等設備層出不窮，因此消防電源設計的重要性不言而喻。關于消防電源的設計，主要有兩本規范進行了規定。其中《建筑設計防火規范GB50016-2006》中11.1.4條規定：消防用電設備應采用專用的供電回路，當生產生活用電被切斷時，應仍能保證消防用電，其配電設備應有明顯標志。《高層民用建筑防火設計規范GB50045-95（2005年版）》中9.1.3條中也有類似規定。其用意是：根據實戰需要，消防人員到達現場進行滅火時，要切斷電源以防止火勢蔓延以及避免觸電事故。如果消防電源和其他配電線路混合敷設且無明顯標志時，則消防人員不得不切斷全部電源，致使建筑物內的報警、廣播、噴淋滅火等消防設備無法工作。因此，在10kV變電站的設計中，往往將消防負荷設為單獨的一面或幾面配出柜，并有明顯的消防電源標識。此外，由于消防電源也分為一、二、三級負荷（具體劃分見《建筑設計防火規范GB50016-2006》中11.1.1條）。其中的一、二級負荷應有雙電源供電，以保證消防設施的正常使用。下面將兩種我院設計的消防電源供電方式列出，并加以探討。

1 常見的10kV變電站供電主接線

常見的10kV變電站供電主接線如圖1所示：

圖1 常見10kV變電站供電主接線

圖1中變電站低壓側采用單母線分段形式。消防電源一路由變壓器提供，一路由發電機提供。有雙套變壓器的變電站第二路電源則由2號變壓器提供，滿足一、二級負荷雙電源的要求。雙電源設置自動投切裝置，并有機械和電氣聯鎖，以防止并列運行。圖中消防負荷配出均為雙套開關，在消防配電線路最末一級的配電箱處設置自動裝置進行切換，以滿足《建筑設計防火規范GB50016-2006》中11.1.5條的要求。當發生火災時，值班人員應立即切斷除消防負荷外的三級負荷，以防止發生火災蔓延及觸電事故。如果事故發生后發現主變壓器已經失電，則應立即啟動發電機（如發電機設置自動啟動，則應滿足在30秒內供電），保證消防設備及一、二級負荷的供電需求。這樣的設計筆者認為是滿足規程要求且比較合理的。

2 根據消防部門意見修改的10kV變電站供電主接線

根據消防部門意見修改的10kV變電站供電主接線如圖2所示：

圖2 根據消防部門意見修改的10kV變電站供電主接線

圖2為按照消防部門意見修改的10kV變電站供電主接線。與圖1相比，變壓器的低壓側增加了一面主受開關柜，用以單獨控制消防負荷。經過咨詢消防部門，其依據為由《建筑設計防火規范GB50016-2006》及《高層民用建筑防火設計規范GB50045-95（2005年版）》合并而來的新版《建筑設計防火規范（報批意見稿）》中12.1.7條之規定：消防用電設備的電源應該在變壓器的低壓出線端設置單獨的主斷路器。此新版規范尚處于報批階段，并未作為新版標準頒布。且這樣設置筆者認為有以下兩個方面尚待商榷：

第一，如圖所示，變壓器所帶非消防負荷及消防負荷分別由兩面主受柜饋出。表面上看對于消防負荷的操作比圖1方式更加簡單明了。但消防人員并不一定了解火災現場的電氣運行方式，且火災情況緊急，到達現場后勢必只保留消防負荷的主受開關而斷開另一主受開關。致使變壓器所帶的非消防負荷中的一、二級負荷斷電，這顯然是不允許的。因為火災初期往往發生在有限的范圍內，停電的范圍應該以不影響火災的撲救以及危險區域人員及設備安全為界。而一、二級負荷的定義是：停電可能造成人員傷亡或重大政治、經濟損失。斷開一、二級負荷造成的后果很可能比小范圍的火災更加巨大。

第二，如圖所示，這樣設計消防電源需增加一套主受開關柜。而10kV變電站的變壓器隨著國民經濟的發展已經越來越大，2000kVA、2500kVA、3150kVA的容量并不少見，其低壓側出線電流往往達到3000～5000A。達到此級別的主受開關多為框架式智能斷路器（如正泰NA8系列、華通ZW1系列），價格昂貴。與之配套的柜體及隔離刀閘等配件均是一筆不小的投資，給用戶帶來額外的經濟負擔，況且消防負荷正常情況下并不工作或僅有少量負荷（如監視、遙感、報警等回路）工作。由此可見，單獨設置一面專供消防負荷的主受柜是十分不經濟的。對于變壓器低壓側雙主受開關的設計，國家電網公司《配電網工程典型設計（10kV配電分冊）》中并無涉及，短期內也沒有運行經驗。其運行穩定性、開關操作流程、維護難易度等還需要時間驗證。

綜上，圖2的消防電源供電方式增加了設備投資，操作維護復雜，降低了運行可靠性，增加了一、二級負荷的供電風險，并不值得落實推廣。但遺憾的是，根據近期客戶反映，如不按照圖2所示進行設計，往往得不到消防部門的認可，驗收難以合格。這也是設計部門所面臨的一大難題，新版《建筑設計防火規范》遲遲難以出爐，也應有此因素考慮。希望電力設計主管部門協調消防部門加以解決，找到一條滿足各方面需求，同時具有安全性、可行性、投資合理、運維可靠的方法。

最后，關于電氣設計中的消防安全環節，筆者認為應該是一個統一的整體。在10kV變電站設計的初期就應該結合現場實際做好消防負荷的統計，對可能出現的各種情況做好科學的預測。從設備的選用、現場施工安裝到最后的驗收投運等各個環節都應該嚴格執行國家的各項標準及強制性條文，把電氣火災的隱患消滅在萌芽

狀態。

隨著科技的發展以及政府主管單位對于消防安全的重視，新型的火災自動報警系統也越來越多地出現在各大廠礦企業以及高層建筑或人員密集場所中。此系統具有消防聯動設計，在火災發生的時候可以首先切斷火災區域及相關區域的非消防電源，而后進行自動噴淋、消火栓啟動、打開門禁、降下防火門等一系列后續動作。這樣基本省掉了值班人員或消防人員到達現場后人工斷電的步驟，也就沒有必要糾結于是否應該“在變壓器低壓側出線段單獨設置主斷路器”。由此可見，一個設計合理、自動化程度較高的消防系統，完全可以做到在火災出現的初期就迅速報警、廣播，并進行滅火。給消防安全提供了極大的保障。

消防電源的設計看似僅為10kV/0.4kV配電設計中一環，但是其合理性、重要性卻是電氣設計中必不可少的。如果設計不合理就可能帶來消防隱患，造成重大的人員及財產損失。為此，及時與消防部門協調溝通，不斷掌握更加先進的消防自動化系統知識，這是廣大電氣設計人員應該引起注意和不斷加強的。

參考文獻

[1] 建筑設計防火規范（GB50016-2006）[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[2] 王素英.消防供電的思考[J].電氣設計技術，2013，（3）.

作者簡介：張望（1981-），男，吉林市吉電電力工程勘察設計有限公司工程師，研究方向：電氣設計。

（責任編輯：周 瓊）