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试论用电负荷分级及供电电源
摘要就国家标准《供配电系统设计规范》（GB 50052 - 95） 中有关用电负荷分级及供电电源问题， 参照IEC 相关标准以及行业内部分专家的意见，提出了作者的看法及建议。
关键词 用电负荷分级 供电电源 可靠性 合理性 安全负荷 应急电源 备用电源
近悉《供配电系统设计规范》（GB 50052 - 95，以下简称《规范》） 正在修订中。该规范是适用于工业与民用电力用户（以下简称“用户”） 供配电系统设计的主要基础性规范之一， 其重要性及权威性不言而喻， 因此受到了广大电气设计人员的普遍关注。
关键词 用电负荷分级 供电电源 可靠性 合理性 安全负荷 应急电源 备用电源
近悉《供配电系统设计规范》（GB 50052 - 95，以下简称《规范》） 正在修订中。该规范是适用于工业与民用电力用户（以下简称“用户”） 供配电系统设计的主要基础性规范之一， 其重要性及权威性不言而喻， 因此受到了广大电气设计人员的普遍关注。
该规范在总则中明确提出： 供配电系统设计必须“贯彻执行国家的技术经济政策”， 做到“保障人身安全、供电可靠、技术先进和经济合理”； 因此应“按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案”。
笔者从事工业与民用工程供配电设计数十年， 从计划经济时代到现今的市场经济时代， 深感广大企业用户供配电系统设计的安全可靠性和经济合理性是至关重要的。然而实际工程设计中受某些方面的制约，不能完全按照国家规范进行， 且常常事与愿违。各地供电公司按《中华人民共和国电力法》的有关规定，在批准的供电营业区内向用户供电， 对用户执行电力法律、行政法规的情况进行监督检查。即使是其所“服务” 的用户， 也必须遵从其要求； 而用户又是设计院的“上帝”， 因此， 用户的供配电系统设计必须首先符合各地供电公司的要求， 其次必须符合用户（业主） 的要求， 再其次才是符合行业标准及国家规范的相关要求（特别是“强条” 的要求）。笔者列出的三个符合的顺序是现时工程设计的现状， 本应是工程设计依据之首的GB 标准， 被排到了最后。所以实际工程中的供配电系统设计很难真正做到安全可靠、经济合理； 按照规范制定的合理方案几经修改，有时就只能按当地供电公司或业主的要求， 变成了一个明显欠合理的方案； 设计只要能通过， 用户只要能通电就行。笔者数十年来在工程设计一线摸爬滚打，个中感受颇多， 愿与业界同仁作一交流， 限于篇幅，本文仅就用电负荷分级及供电电源问题作一讨论。
1 《规范》关于电力负荷分级及供电可靠性问题的规定
《规范》就电力负荷（即用电负荷） 分级及供电可靠性要求， 按中断供电在“政治、经济上造成的损失或影响” 的程度将用户电力负荷分为三级。为便于分析及比较， 将规范条文概括如表1 所示。
《规范》的制定者为了界定电力负荷的供电可靠性需求， 以便“恰当地” 满足用户需求并“选择符合我国实际水平的供电方式”， 确是字斟句酌； 要把各行各业、各类场所的用电设备电力负荷对供电的可靠性需求进行分级并在一条简短的规范条文中作出原则性规定确属不易。然而， 要正确理解并执行上述强制性条文， 对供配电专业设计人员来说常感困惑。
1． 1 困惑一： 电力负荷是按“用电设备” 分级还是按“用电单位（用户）” 分级
笔者从事工业与民用工程供配电设计数十年， 从计划经济时代到现今的市场经济时代， 深感广大企业用户供配电系统设计的安全可靠性和经济合理性是至关重要的。然而实际工程设计中受某些方面的制约，不能完全按照国家规范进行， 且常常事与愿违。各地供电公司按《中华人民共和国电力法》的有关规定，在批准的供电营业区内向用户供电， 对用户执行电力法律、行政法规的情况进行监督检查。即使是其所“服务” 的用户， 也必须遵从其要求； 而用户又是设计院的“上帝”， 因此， 用户的供配电系统设计必须首先符合各地供电公司的要求， 其次必须符合用户（业主） 的要求， 再其次才是符合行业标准及国家规范的相关要求（特别是“强条” 的要求）。笔者列出的三个符合的顺序是现时工程设计的现状， 本应是工程设计依据之首的GB 标准， 被排到了最后。所以实际工程中的供配电系统设计很难真正做到安全可靠、经济合理； 按照规范制定的合理方案几经修改，有时就只能按当地供电公司或业主的要求， 变成了一个明显欠合理的方案； 设计只要能通过， 用户只要能通电就行。笔者数十年来在工程设计一线摸爬滚打，个中感受颇多， 愿与业界同仁作一交流， 限于篇幅，本文仅就用电负荷分级及供电电源问题作一讨论。
1 《规范》关于电力负荷分级及供电可靠性问题的规定
《规范》就电力负荷（即用电负荷） 分级及供电可靠性要求， 按中断供电在“政治、经济上造成的损失或影响” 的程度将用户电力负荷分为三级。为便于分析及比较， 将规范条文概括如表1 所示。
《规范》的制定者为了界定电力负荷的供电可靠性需求， 以便“恰当地” 满足用户需求并“选择符合我国实际水平的供电方式”， 确是字斟句酌； 要把各行各业、各类场所的用电设备电力负荷对供电的可靠性需求进行分级并在一条简短的规范条文中作出原则性规定确属不易。然而， 要正确理解并执行上述强制性条文， 对供配电专业设计人员来说常感困惑。
1． 1 困惑一： 电力负荷是按“用电设备” 分级还是按“用电单位（用户）” 分级
纵观规范条文及其说明， 条文说明似乎是指为了界定用户对供电的可靠性需求， 以便“恰当地选择符合我国实际水平的供电方式”； 从条文中对一级或二级负荷的供电要求来看， 揣摩应是按用电单位（用户） 进行分级。然而， 规范条文中却又有“用电单位中的重要电力负荷” 的表述， 又表明是按用电单位内部的各类“用电设备” 进行分级， 从文献［1］ 对规范最初编制情况的介绍来看， 确曾有过这方面的不同意见； 因为规范制定的初衷是不仅要满足重点工程用电设备的供电可靠性需求， 而且还要作为供电局审批工程供电电源和系统配置及国家控制投资规模的依据， 实际情况也是如此。进一步的佐证则是在行业规范《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16 - 2008）中对各类民用建筑内部的重要电力负荷（一级或二级负荷） 进行了细化， 并列表说明； 于是在工程设计文件中定义用户的主要用电负荷等级时， 就有了表述为“一、二级” 或“二、三级” 的现象。
任何用电单位中除了有一级和（或） 二级负荷外， 必定还有部分三级负荷， 那么供电公司又如何审批用户的供电电源呢？ 有鉴于此， 深圳供电局在其企业标准《深圳市城市中低压配电网规划设计及用户供电技术导则》（Q / 3SG - 1. 03. 02 - 2001） 中， 将用户内部的各级用电负荷按其比例大小定义为“一类用户” （二级及以上负荷超过50 %）、“ 二类用户”（二级及以上负荷超过20 %）、“三类用户” （大部分为三级负荷）； 据此作为对用户审批供电电源及系统配置的依据。这就又难为了工程设计人员， 不仅要区分主要用电设备的负荷等级， 还要统计计算各级用电负荷的百分比。
从供电部门的角度看， 按用电单位进行的供电可靠性分级或分类是必要的； 不管是过去的计划经济时代还是现在的市场经济时代， 供电公司对用户供电电源和系统配置的审批都是必须的。从用电单位来说， 如只要是按一级负荷配置了两个电源供电，则所有常用一、二级负荷设备甚至全部常用负荷均接入了双路电源供电系统， 又有何必要按“用电设备”分为一级、二级负荷和（或） 三级负荷呢（仅当常用电源容量与备用电源容量不相等时， 将普通的“三级” 用电负荷分离出去才是必须的）？
1． 2 困惑二： 规范条文中对用电负荷分级的界定过于原则化， 缺乏可操作性
例如： 何为“重大损失”， 何为“较大损失”，如何界定“政治损失”， 现今如何区分“重点企业”和“国民经济中的重点企业”， 哪些属于“重要原料”， 多长时间为“长时间” 或“较长时间” 等等，实际工程中常常难以界定。于是工程设计就通常按工艺设备对供电连续性要求或业主方的要求、行业或专门规范的要求、工程投资规模、工程重要程度或关注度等等因素来估定用电单位的用电负荷等级为“一、二级” 或“二、三级”。其中某些专门规范如《建筑设计防火规范》（GB 50016 - 2006）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045 - 95， 2005 年版）， 将建筑物消防用电负荷按建筑规模或高度分类划分为一级、二级或三级负荷。这些涉及人身或财产安全的负荷， 对某些建筑物可以为二级或三级负荷， 是否可能被错误引用而产生不安全的后果呢？这又带来了新的困惑。
从供电部门的角度看， 按用电单位进行的供电可靠性分级或分类是必要的； 不管是过去的计划经济时代还是现在的市场经济时代， 供电公司对用户供电电源和系统配置的审批都是必须的。从用电单位来说， 如只要是按一级负荷配置了两个电源供电，则所有常用一、二级负荷设备甚至全部常用负荷均接入了双路电源供电系统， 又有何必要按“用电设备”分为一级、二级负荷和（或） 三级负荷呢（仅当常用电源容量与备用电源容量不相等时， 将普通的“三级” 用电负荷分离出去才是必须的）？
1． 2 困惑二： 规范条文中对用电负荷分级的界定过于原则化， 缺乏可操作性
例如： 何为“重大损失”， 何为“较大损失”，如何界定“政治损失”， 现今如何区分“重点企业”和“国民经济中的重点企业”， 哪些属于“重要原料”， 多长时间为“长时间” 或“较长时间” 等等，实际工程中常常难以界定。于是工程设计就通常按工艺设备对供电连续性要求或业主方的要求、行业或专门规范的要求、工程投资规模、工程重要程度或关注度等等因素来估定用电单位的用电负荷等级为“一、二级” 或“二、三级”。其中某些专门规范如《建筑设计防火规范》（GB 50016 - 2006）、《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045 - 95， 2005 年版）， 将建筑物消防用电负荷按建筑规模或高度分类划分为一级、二级或三级负荷。这些涉及人身或财产安全的负荷， 对某些建筑物可以为二级或三级负荷， 是否可能被错误引用而产生不安全的后果呢？这又带来了新的困惑。
1． 3 困惑三： 关于消防用电负荷等级的界定和供电电源问题
从《规范》的条文及其说明来看， 并未明确说明用于火灾报警及扑救用的消防用电负荷等级， 仅有“当中断供电将发生……火灾等情况的负荷” 才列入一级负荷中的特别重要负荷， 而“中断供电将造成人身伤亡的负荷” （此处是否应包括火灾报警及扑救用的消防用电负荷） 仅为一级负荷， 而非“一级负荷中的特别重要负荷”， 从而不要求设置应急电源。但应由两个电源供电（当一个电源发生故障时， 另一个电源不应同时受到损坏）。但按照《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》等“专门规范” 的要求， 建筑物按其高度、规模及火灾危险性类别， 其消防用电负荷等级又可分别为一级、二级甚至为三级负荷（见GB 50016 - 2006 第11 . 1. 1 条）。
由此可见， 《规范》与《建筑设计防火规范》对消防用电负荷等级的界定是不一致的。虽然后者在该条文中特别另列一款： “消防电源的负荷分级应符合现行GB 50052 的有关规定”， 但上述不一致依然存在。业主及设计人员当然愿意执行《建筑设计防火规范》， 因为在某些情况下消防用电负荷可按二级甚至三级负荷的要求供电（虽然实际工程中担心消防审查通不过很少按三级负荷供电）。如某建筑用电负荷等级为三级， 但消防用电负荷等级却为二级， 如从公用供电环网引入一路电源， 则从两台配电变压器各引出一路低压干线至末端互投箱给消防用电设备配电， 是否能满足《规范》对消防用电负荷的供电要求呢？
从《规范》的条文及其说明来看， 并未明确说明用于火灾报警及扑救用的消防用电负荷等级， 仅有“当中断供电将发生……火灾等情况的负荷” 才列入一级负荷中的特别重要负荷， 而“中断供电将造成人身伤亡的负荷” （此处是否应包括火灾报警及扑救用的消防用电负荷） 仅为一级负荷， 而非“一级负荷中的特别重要负荷”， 从而不要求设置应急电源。但应由两个电源供电（当一个电源发生故障时， 另一个电源不应同时受到损坏）。但按照《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》等“专门规范” 的要求， 建筑物按其高度、规模及火灾危险性类别， 其消防用电负荷等级又可分别为一级、二级甚至为三级负荷（见GB 50016 - 2006 第11 . 1. 1 条）。
由此可见， 《规范》与《建筑设计防火规范》对消防用电负荷等级的界定是不一致的。虽然后者在该条文中特别另列一款： “消防电源的负荷分级应符合现行GB 50052 的有关规定”， 但上述不一致依然存在。业主及设计人员当然愿意执行《建筑设计防火规范》， 因为在某些情况下消防用电负荷可按二级甚至三级负荷的要求供电（虽然实际工程中担心消防审查通不过很少按三级负荷供电）。如某建筑用电负荷等级为三级， 但消防用电负荷等级却为二级， 如从公用供电环网引入一路电源， 则从两台配电变压器各引出一路低压干线至末端互投箱给消防用电设备配电， 是否能满足《规范》对消防用电负荷的供电要求呢？
而在《建筑物电气装置第5 部分： 电气设备的选择和安装第56 章： 应急供电》（IEC 60364 - 5- 56： 2002） 中， 将要求“在火灾情况下工作” 的用电设备（即消防用电负荷） 列入应急供电系统。该应急供电注明“可以存在两种形式的供电电源： 应急电源和正常电源”。而对应急电源则有如下要求：
a . 分开的独立馈电线不能分别作为正常电源和应急电源， 除非供电方能给出书面保证， 两条馈电线不会同时中断。
b . 具有两个独立馈电线的双（重） 供电系统可以被采用。例如： 从公用电力网和一个独立的电源；两个独立的公用电力网（不可能同时故障） ……
c . 可采用柴油发电机组或其它往复式内燃机作为原动机的发电机组……此外， 还有其他各种相关要求……
a . 分开的独立馈电线不能分别作为正常电源和应急电源， 除非供电方能给出书面保证， 两条馈电线不会同时中断。
b . 具有两个独立馈电线的双（重） 供电系统可以被采用。例如： 从公用电力网和一个独立的电源；两个独立的公用电力网（不可能同时故障） ……
c . 可采用柴油发电机组或其它往复式内燃机作为原动机的发电机组……此外， 还有其他各种相关要求……
显然， IEC 标准对涉及人身及财产安全的消防负荷的供电要求比我国相关标准更明确、详尽。
1． 4 困惑四： 中断供电将造成人身伤亡的用电负荷是否应为“一级负荷中的特别重要负荷”
如上所述， 从《规范》的条文（见表1） 字面上来看， “当中断供电将发生……火灾等情况的负荷”才列入一级负荷中的特别重要负荷； “中断供电将造成人身伤亡的负荷” 按其条文排列位置及顺序， 则仅为一级负荷， 而非“一级负荷中的特别重要负荷”。这在当今“以人为本” 的社会环境下， 是否又是《规范》使用中难于界定的一个误区呢？ 比如文献［2］ 第3 章第一部分单选题之18 和19 题就说明了此问题。
2 IEC标准的相关内容及部分行业专家的意见
2． 1 IEC 标准的相关内容
在IEC 标准中虽无明确的用电负荷“分级” 要求， 但有针对不同类别供电电源的特性要求， 笔者为简明扼要， 仍按上述列表方式概括见表2。
《建筑物电气装置第5 部分： 电气设备的选择和安装第56 章： 应急供电》（IEC 60364 - 5 - 56：2002） 中对应急供电电源及供电系统的下列要求应予以注意：
1． 4 困惑四： 中断供电将造成人身伤亡的用电负荷是否应为“一级负荷中的特别重要负荷”
如上所述， 从《规范》的条文（见表1） 字面上来看， “当中断供电将发生……火灾等情况的负荷”才列入一级负荷中的特别重要负荷； “中断供电将造成人身伤亡的负荷” 按其条文排列位置及顺序， 则仅为一级负荷， 而非“一级负荷中的特别重要负荷”。这在当今“以人为本” 的社会环境下， 是否又是《规范》使用中难于界定的一个误区呢？ 比如文献［2］ 第3 章第一部分单选题之18 和19 题就说明了此问题。
2 IEC标准的相关内容及部分行业专家的意见
2． 1 IEC 标准的相关内容
在IEC 标准中虽无明确的用电负荷“分级” 要求， 但有针对不同类别供电电源的特性要求， 笔者为简明扼要， 仍按上述列表方式概括见表2。
《建筑物电气装置第5 部分： 电气设备的选择和安装第56 章： 应急供电》（IEC 60364 - 5 - 56：2002） 中对应急供电电源及供电系统的下列要求应予以注意：