分组设计 消防负荷分组设计方案对比

变电站低压侧分组消防和非消防负荷的设计方案来自《建筑消防设计规范》(GB 50016-2014)10 . 1 . 6的规定。文章描述中建议变电站将消防负荷和非消防负荷从变压器低压侧分别分成两段母线进行分配，以避免消防负荷受到非消防负荷故障的影响。这个群体设计是设计行业的新生事物，设计师们意见不一。——树中鸟教的电气设计

第1.6条具体说明了中国建筑协会建筑电气工程设计分会主编的《建筑电气设计难点分析及强制性条文》中是否分组设计。书中认为，对于工程规模小、消防负荷小的项目(例如只有一条或两条消防线路)，仍可采用不分组的设计。但当工程规模较大，消防负荷较大时，建议设置消防专用母线段，因为如果此时同一母线段上混有大量消防负荷和非消防负荷，当非消防负荷发生故障或共用母线发生故障时，会影响其他大型消防负荷供电的可靠性。因此，当工程规模大、消防负荷大时，然而，有业内人士建议”...二三线城市消防员专业素质相对较低的中小型项目，应采用分组方案(简单、直接、不)；多变电站、消防联动控制设计完整的大型工程，可不采用分组方案。

可见，有人认为大型项目需要分组设计，有人认为大型项目不需要分组设计。1传统低压母线无分组设计图1是变电站低压母线无分组的传统设计方法。见GB50016-2014《建筑防火设计规范》P374页“无分组荷载设计方案(一)”。每台变压器低压侧设置一段母线，两台变压器低压侧两段母线上设置母联开关，平时分段运行。一个电源故障退出后，母联QF3闭合，另一个电源继续在两段母线上的重要负荷下工作。发生火灾时，为了避免建筑物内非消防电源引起的电气火灾事故扩大或防止火灾现场发生触电事故，有必要对非消防电源采取拆除措施。

火灾和非火灾荷载采用分组设计——树上鸟教育电气设计

图2为低压母线分组设计方案，采用特殊母线段进行消防和配电。见GB50016-2014《建筑防火设计规范》P375页“荷载分组设计方案(一)”。与图1中的方法相比，每台变压器低压侧有两个母线段，分别为消防母线段和非消防母线段。规范的编制者认为，这种连接方式的优点是，当非火灾负载发生故障或者非火灾母线发生短路故障时，不会影响火灾段母线的可靠性，并且在发生火灾时，切断非火灾电源非常方便，重要的火灾电路不会被误切断。

三种分组与非分组设计技术的比较——树鸟教育的电气设计

GB50016-2014《建筑防火设计规范》也对上述两种方法进行了分析比较，即传统的不分组方案，主接线简单，成本低，但这种方案使得火灾负荷受非火灾负荷故障影响较大。因为规范没有说明哪些因素会导致火灾荷载受非火灾荷载影响较大。我怀疑可能有以下几种可能:一是火灾时非火灾负荷出口开关损坏，不能切断非火灾电源，线路短路不能实现跳闸保护功能，导致变压器低压侧主开关跳闸，影响该段母线上火灾负荷的正常运行；第二，火灾时拆除非消防电源的程序不合理。例如，相关人员未能准确切除非火灾负荷，甚至直接切断变压器低压侧的主开关，导致共享母线上的火灾负荷失去供电。

另外，如果不综合考虑设计，不设计联动切断非消防电源的措施，低压柜内断路器不考虑上下级配合。那么在设计不分组的情况下，非消防线路火灾引起的短路可能会直接打开低压侧的总开关，导致共用母线上的消防负荷掉电；此时如果采用分组设计，消防母线和非消防母线是独立的，消防设备和线路采用防火措施，短时间内消防线路不会因火灾而短路。即使不考虑层间配合，也不会影响变压器低压侧消防母线的总开关，此时也能体现分组设计的优势。

下面从技术角度进一步分析分组方法的其他特点。图3是根据图2中的主接线形式补充的一些配电设备，使其更接近工程实际。从图3可以看出，低压侧每台变压器的出口分为两个主断路器进行保护，所以这里有一个配电的过程，属于一次配电。

两个主断路器与下级母线上的出口断路器之间的电流水平差必然会变小，导致级间保护配合困难。

从图3中还可以看出，终端机房消防设备的配电等级高达4级，非消防负荷很可能达到5级甚至6级，这与供配电系统要简单可靠、低压不超过3级的规范相悖。分布层次多，系统保护复杂，故障率会增加。此外，一旦发生火灾，图3虚线框中的非消防负荷将被切断，以确保消防负荷不受影响。此时，两个电源的低压侧没有母线。当一个电源出现故障时，虽然有另一个电源保证供电，但是两个电源的两端互相切换是没有意义的。其实两根电缆到末端只有一根线有电，并不是成组设计的。即使一个电源出现故障，母线仍然可以保证双回路电缆在末端相互切换，更能经受住火灾的考验。

此外，作者认为这种接线方案的另一个优点是可以方便、准确地切断非火灾负荷的总开关。因为在不分组设计时，逐个切断非火灾荷载会导致误操作切断重要荷载。但根据GB50016-2014《建筑消防设计规范》的解释，只要供电线路没有发生火灾，就不能先切断电源，尤其是正常照明的情况下。

正常照明、生活水泵等非消防电源，只要在水系统运行前切断，就不会造成触电事故和次生灾害，而其他不需要继续工作或切断后不会带来损失的电源，在确认火灾后可以立即切断。由此可见，切断非火灾负荷的支路是合理的，直接切断非火灾负荷的总开关是不可取的。在实际工程中，非消防电源可以通过火灾报警系统的联动控制来切断，可以根据消防控制室的类别分为几类，分阶段切断，没有错切。已建议采用分组设计，照明、生活水泵、客梯可挂在消防段公交车上。而这些非火灾荷载在与火灾荷载分担总线后，随着编辑的“非火灾荷载失效，火灾荷载受影响很大”而供不应求。

综上，非分组设计和分组设计的优缺点见表1。

从表1的对比中可以看出，火灾荷载和非火灾荷载的分组设计存在很多弊端。在业界没有普遍共识的情况下，这个阶段还是采用传统做法比较好。

4.柴油发电机的非分组设计——树上教育鸟的电气设计

配有柴油发电机的配电系统还有一个问题，就是上述消防负荷是否是成组设计的。如图4所示，是一种没有分组设计的传统布线方案。柴发作为第三电源，用于特别重要的项目，消防和支撑负荷分两段母线设计；也可以共用一个消防和保障负荷的母线设计，在这种情况下，柴发只需要将供电电路引出到消防和保障的母线段。

5柴油发电机的分组设计——树上教育鸟的电气设计

图5是从说明书中摘录的柴油机低压分组设计的接线图。发生火灾时，中间部分的非消防配电系统被切断。除了增加木柴作为备用电源外，优缺点与图2相同。

6 .提高供电可靠性的其他措施——树鸟教育的电气设计

为了提高消防设备的供电可靠性，各种规范或技术手册中给出了许多技术措施。比如消防负荷采用专用母线段的目的是为了提高消防供电可靠性。此外，增加消防电源监控系统、采用矿物绝缘电缆或采用消防专用电气竖井等措施也可以提高消防设备的供电可靠性，但会增加系统的复杂性或增加成本。有没有简单的方法可以在不增加投资成本的情况下提高供电的可靠性？我提出以下两个问题，供同事们思考。

一、能否降低规范要求的消防设备双向电源端子相互切换的要求。如果以前认为电缆的耐火性差，很难满足火灾时供电连续性的要求，所以双向供电端子相互切换，那么现在消防设备中广泛使用矿物绝缘电缆供电，线路的耐火性得到了保证。是否没有必要使用双向电源端子相互切换？双向供电仅由变电站低压侧的母联完成，从变电站通向消防设备末端的配电箱仅使用单向矿物绝缘电缆。这种设计是经济的，满足火灾时供电连续性的要求。

其次，充分利用IT系统供电的高可靠性，火灾时将TN-S配电系统改造成IT系统。我们常规的TN-S配电系统可以采用如图6所示的一点接地形式。发生火灾时，切断一点接地点的接地线，将低压配电系统的接地形式临时转换为信息技术系统。由于IT系统的电源中性点没有接地，所以在首次发生单相接地故障时，系统可以继续工作，不会发生人体单相触电的伤害事故。因此，采取该措施后，灭火期间系统供电的可靠性和安全性得到了提高。

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