博物館建設(shè)是一項(xiàng)龐大的系統(tǒng)工程，需要運(yùn)用建筑、安裝、展陳等專業(yè)技術(shù)。博物館建設(shè)與其他建筑的建設(shè)相比有諸多差異，前者要求精細(xì)、全面，且有比較特殊的功能需求，特別是對(duì)文物保護(hù)有一定要求。在確保文物安全方面，基礎(chǔ)保障系統(tǒng)中的電氣系統(tǒng)扮演著重要角色，人們也對(duì)其提出了較高要求；而對(duì)其細(xì)節(jié)的處理對(duì)文物安全的影響巨大。現(xiàn)基于對(duì)博物館現(xiàn)有電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行方式中存在的安全隱患的分析，就博物館基礎(chǔ)保障系統(tǒng)中易被忽視的問(wèn)題進(jìn)行整改，以期為博物館設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理提供借鑒。

隨著我國(guó)博物館事業(yè)的蓬勃發(fā)展，新技術(shù)、新設(shè)備不斷在實(shí)踐中得到運(yùn)用。2022年，為深入貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于文物保護(hù)和文物安全工作的重要指示批示精神，國(guó)家文物局制定出臺(tái)了《文物安全防控“十四五”專項(xiàng)規(guī)劃》，指出要把確保文物安全放在首要位置，堅(jiān)持預(yù)防為主、源頭治理，強(qiáng)化文物安全責(zé)任，加強(qiáng)安全設(shè)施建設(shè)，全面增強(qiáng)安全預(yù)警和防控能力，通過(guò)壓實(shí)文物安全責(zé)任、實(shí)施安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、完善文物安全制度標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)安全防護(hù)工程建設(shè)、建立健全防災(zāi)減災(zāi)體系等方式，提升安全管理水平，筑牢文物安全底線。

文物保護(hù)工作不僅包括對(duì)文物本體的保管與修復(fù)，還包括對(duì)文物的預(yù)防性保護(hù)，以及為文物提供適宜、安全的保存環(huán)境。在此過(guò)程中，基礎(chǔ)設(shè)施正常運(yùn)行非常重要，這對(duì)博物館基礎(chǔ)保障系統(tǒng)中的建筑電氣設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行提出了新的要求。本文以在文物安全體系建設(shè)中改善電氣系統(tǒng)的運(yùn)行方式為例探索博物館基礎(chǔ)保障系統(tǒng)中目前仍存在的一些易被忽視或不易被發(fā)現(xiàn)的安全隱患和亟待改善之處。

雙重電源運(yùn)行方式中易被忽視的問(wèn)題

雙重電源是指由不同電網(wǎng)提供的電源，或是雖來(lái)自同一電網(wǎng)但相互之間運(yùn)行基本互不聯(lián)系或相互之間電氣距離較遠(yuǎn)，當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電源仍能正常供電。

《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 66-2015）規(guī)定：博物館建筑的供配電設(shè)計(jì)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50052）的規(guī)定執(zhí)行，并且供電電源應(yīng)符合以下規(guī)定：特大型、大型及高層博物館建筑應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷要求供電，其中重要設(shè)備及部位用電應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷的要求供電；大中型、中型及小型博物館建筑的重要設(shè)備及部位用電負(fù)荷應(yīng)按不低于二級(jí)負(fù)荷要求供電。因此，特大型、大型博物館的10kV高壓進(jìn)線采用雙重電源供電；消防、安防、電子信息系統(tǒng)、珍貴文物庫(kù)房、展廳、電梯、設(shè)備機(jī)房及通道照明等一級(jí)負(fù)荷采用0.4kV雙重電源供電；而消防、安防為一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除采用雙重電源供電外還增設(shè)了第三電源UPS，消防應(yīng)急照明多采用EPS電源；有恒溫恒濕要求的藏品庫(kù)房、陳列展覽區(qū)的空調(diào)用電負(fù)荷的可靠性要求也較高，一旦斷電將給藏品庫(kù)房、陳列展覽區(qū)等的藏品造成不利影響，故此類區(qū)域用電負(fù)荷不應(yīng)低于二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)采用0.4kV雙重電源供電。總之，雙重電源的供電方式在博物館中被大量采用，但在實(shí)際的運(yùn)行管理中，其運(yùn)行方式的合理性、安全性經(jīng)常被忽視，存在一定安全隱患。

高壓進(jìn)線部分加裝機(jī)械聯(lián)鎖裝置

目前，高壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)加裝機(jī)械聯(lián)鎖裝置存在的問(wèn)題是：兩路電源采用全供全備方式，主備供進(jìn)線開(kāi)關(guān)加裝機(jī)械聯(lián)鎖裝置，在運(yùn)行中，其弊端為一路電源停電或故障后，另一路電源投入運(yùn)行需要人工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行倒閘操作。操作人員按供電運(yùn)行操作規(guī)程進(jìn)行規(guī)范操作，一般需要15分鐘左右，此時(shí)間段勢(shì)必會(huì)造成全博物館停電，影響范圍大，除了會(huì)給觀眾帶來(lái)不必要的恐慌之外，也會(huì)給文物安全造成一定威脅。

為了提高供電的安全性和可靠性，應(yīng)充分利用現(xiàn)有電力網(wǎng)的先進(jìn)性，對(duì)機(jī)械互鎖方式供電進(jìn)行相應(yīng)改造，即取消兩路電源的機(jī)械聯(lián)鎖，加裝備用電源自投裝置，實(shí)現(xiàn)兩路進(jìn)線自動(dòng)備投。這樣一來(lái)，工作電源線路停電時(shí)就能跳開(kāi)工作電源自動(dòng)投入備用電源，投入時(shí)間可調(diào)（1—60秒），延長(zhǎng)投入時(shí)間即可避開(kāi)系統(tǒng)閃絡(luò)現(xiàn)象；另外，還需要注意，不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品工作原理存在差異，在改造選型時(shí)要根據(jù)自身供電系統(tǒng)的特性選用更符合實(shí)際需求的備自投產(chǎn)品，以免造成接線復(fù)雜或需再新增其他設(shè)備才能完成改造的情況。

變壓器運(yùn)行方式中停用一臺(tái)變壓器

在實(shí)際使用過(guò)程中，一些運(yùn)行管理人員未能深入了解雙重電源的作用，或是施工設(shè)計(jì)圖中未具體說(shuō)明投運(yùn)后的運(yùn)行方式，認(rèn)為只要一臺(tái)變壓器就能帶動(dòng)所有使用負(fù)荷，能滿足使用需求，不超載運(yùn)行就能長(zhǎng)期停用另一臺(tái)變壓器并將其作為備用；這一過(guò)程通過(guò)操作低壓側(cè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)合閘就能實(shí)現(xiàn)，還能節(jié)省運(yùn)行成本。然而，采用這種運(yùn)行方式會(huì)違背設(shè)計(jì)初衷，使雙電源變成單電源，使供電的可靠性降低，一旦斷電，將會(huì)給藏品等造成不利影響。另外，博物館的防火要求較高，現(xiàn)在一般會(huì)使用干式變壓器。而干式變壓器不宜長(zhǎng)期停運(yùn)，應(yīng)定期充電和啟動(dòng)風(fēng)冷裝置，以防其絕緣受潮，影響變壓器的運(yùn)行壽命。

變壓器運(yùn)行方式中變壓器并列運(yùn)行

變壓器并列運(yùn)行是指將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器的高壓側(cè)及低壓側(cè)極性相同的接線端子間分別進(jìn)行連接的一種運(yùn)行方式。

變壓器并列運(yùn)行的條件：一是接線組別相同；二是變比相同（允許有不超過(guò)±0.5%的差值）；三是短路電壓相等（允許有不超過(guò)±10%的差值）。并列運(yùn)行要符合上述三個(gè)條件，同時(shí)，變壓器的容量之比一般不宜超過(guò)3∶1。

變比相同是為了確保變壓器空載時(shí)繞組內(nèi)不會(huì)有環(huán)流產(chǎn)生；短路電壓相等是為了確保負(fù)荷分配與變壓器容量成正比。同時(shí)，考慮到容量不同的變壓器短路電壓值不相同，容量小的變壓器短路電壓小，因此對(duì)容量之比有一定的要求。

變壓器并列運(yùn)行的目的有二。第一，經(jīng)濟(jì)節(jié)能。當(dāng)一臺(tái)變壓器的容量不能滿足負(fù)荷增加的需求時(shí)，可以并列投入另一臺(tái)；當(dāng)用電負(fù)荷減少到只需一臺(tái)變壓器供電時(shí)，可以將另一臺(tái)退出運(yùn)行。這種方式減少了變壓器自身的運(yùn)行損耗，能達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)能的目的。第二，使供電可靠性提升。當(dāng)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)其中一臺(tái)出現(xiàn)故障，快速將其解除運(yùn)行，剩下的變壓器即可正常工作；或者維護(hù)檢修一臺(tái)變壓器，其他變壓器可以不受影響，正常運(yùn)行，這能使停電范圍變小。

雙重電源的兩路進(jìn)線采用單母線分段供電運(yùn)行方式時(shí)，從電氣連鎖中保證了變壓器不能采用并列運(yùn)行。但雙重電源的兩路電源也可一用一備，采用單母線并列運(yùn)行方式；當(dāng)變壓器滿足上述并列運(yùn)行條件時(shí)，可采用并列運(yùn)行方式。一般合理的運(yùn)行是一大一小，平時(shí)用大變壓器，功率不夠時(shí)，小變壓器投入運(yùn)行；負(fù)荷小時(shí)只投入小變壓器。對(duì)于明顯的季節(jié)性用電負(fù)荷，可以依據(jù)負(fù)荷大小投切并列運(yùn)行的變壓器數(shù)量，通過(guò)減少變壓器自身的損耗，達(dá)到節(jié)約用電、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。雖然滿足了并列運(yùn)行的各個(gè)條件，但是由于變壓器制造中總是存在差異，變壓器的各項(xiàng)參數(shù)無(wú)法完全一致，因此會(huì)在并列變壓器之間存在環(huán)流，而環(huán)流也將占用變壓器的容量，使得并列后變壓器總出力小于變壓器銘牌容量之和；如果并列運(yùn)行的變壓器參數(shù)匹配不夠嚴(yán)格，就會(huì)造成系統(tǒng)損耗較大，在極端情況下甚至可能提高故障概率。鑒于博物館的特殊性，當(dāng)冷水機(jī)組（包括其附屬設(shè)備）等季節(jié)性負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷時(shí)，可由一臺(tái)專用變壓器供電?？傊?，博物館高低壓配電室的變壓器不建議并列運(yùn)行，最好采用低壓母線解列運(yùn)行方式。

0.4kV雙重電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選用三極開(kāi)關(guān)，上下級(jí)開(kāi)關(guān)不匹配

目前，博物館的供電系統(tǒng)大多采用TN-S系統(tǒng)，按《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51348-2019）執(zhí)行：三相四線制系統(tǒng)中使用四極開(kāi)關(guān)時(shí)，具有轉(zhuǎn)換功能的開(kāi)關(guān)必須控制所有帶電導(dǎo)體，并且所連接電源不能有并聯(lián)情況發(fā)生；TN-C-S、TN-S系統(tǒng)中的電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，必須使用四級(jí)開(kāi)關(guān)且能切斷連接的所有導(dǎo)體；當(dāng)使用隔離開(kāi)關(guān)型自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)時(shí)，其額定電流必須大于回路計(jì)算電流的125%，并且必須要能耐受回路的預(yù)期短路電流。

但是在實(shí)際應(yīng)用中常采用三極和四極兩種形式的0.4kV雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，與其配套使用的上級(jí)開(kāi)關(guān)也有三極和四極兩種形式。同時(shí)還存在雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的極數(shù)與上級(jí)斷路器極數(shù)不匹配的問(wèn)題，如選用四極雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)但上級(jí)斷路器卻是三極；選用三極雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)但上級(jí)斷路器是四極。另外，斷路器的整定值與雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的額定電流不匹配，如斷路器的整定值為100A、50A，雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的額定電流值為20A。同時(shí)，要注意與斷路器連接的電纜，看電纜的實(shí)際載流量與斷路器的整定值是否相匹配，如截面積為16m2的電纜所配斷路器的整定值可能有80A、50A、40A等。另外，還有一些不符合規(guī)范或要求的問(wèn)題存在，如末端雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換二次控制回路中的運(yùn)行指示燈等二次回路設(shè)備零線共用；當(dāng)配電室等上級(jí)各出線回路上裝有電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置或出線斷路器上裝有漏電報(bào)警裝置時(shí)，漏電報(bào)警會(huì)影響正常供電。

針對(duì)以上問(wèn)題的改進(jìn)措施：把末端三極雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)全部改為四極開(kāi)關(guān)，同時(shí)為了后期維護(hù)管理，在滿足其額定電流大于回路計(jì)算電流的125%的基礎(chǔ)上能統(tǒng)一選用同一規(guī)格的均要統(tǒng)一；對(duì)斷路器的整定值大于電纜載流量的進(jìn)行調(diào)整，使之與實(shí)際敷設(shè)電纜的載流量（按敷設(shè)環(huán)境因素修正）及實(shí)際負(fù)荷大小相匹配；按規(guī)范要求，有雙電源切換要求的系統(tǒng)必須選用四極斷路器，以滿足系統(tǒng)的維護(hù)、測(cè)試和檢修時(shí)的隔離需要，把上級(jí)配電室出線斷路器由三極改為四極；末端雙電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的二次回路設(shè)備零線按不同回路分別接線，以避免零線共用，同時(shí)加大末端雙電源轉(zhuǎn)換箱體尺寸，避免后期運(yùn)行時(shí)因檢修空間過(guò)小而無(wú)法檢修。

恒溫恒濕設(shè)備配電運(yùn)行方式中易被忽視的問(wèn)題

隨著文物保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)、技術(shù)的進(jìn)步和館藏文物保存環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)范及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的實(shí)施，在展廳、庫(kù)區(qū)安裝使用恒溫恒濕機(jī)逐漸常態(tài)化，其有效性、安全性應(yīng)引起重視。

展柜恒溫恒濕設(shè)備電源與照明電源共回路

在博物館基建時(shí)期，一般按舒適型標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成博物館展廳的環(huán)境設(shè)計(jì)施工，但是這種環(huán)境的溫濕度控制往往達(dá)不到文物對(duì)保存環(huán)境的要求，因此在展廳或展柜中使用恒溫恒濕機(jī)成為最常見(jiàn)的微環(huán)境控制手段。

后期在展柜中單獨(dú)加裝恒溫恒濕機(jī)會(huì)受到各種條件的限制，對(duì)于設(shè)計(jì)時(shí)就有恒溫恒濕電源的展柜需考慮原展柜電源的承載能力；對(duì)于舊博物館中的一般展柜而言，其電源一般是按照明負(fù)荷設(shè)計(jì)的，一條電源回路為多個(gè)展柜提供照明，恒溫恒濕機(jī)功率雖然不大卻是動(dòng)力負(fù)荷，照明與動(dòng)力負(fù)荷采用同一回路供電容易在設(shè)備啟動(dòng)時(shí)相互影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因超載引起跳閘，存在線路過(guò)載的安全隱患。另外鑒于文物保護(hù)及節(jié)能需求，展示照明回路會(huì)在閉館時(shí)統(tǒng)一關(guān)閉，而保證展柜微環(huán)境穩(wěn)定的恒溫恒濕機(jī)需要全天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，閉館后展柜的恒溫恒濕機(jī)斷電停止工作，會(huì)使展柜內(nèi)的溫濕度出現(xiàn)波動(dòng)，長(zhǎng)此以往會(huì)對(duì)藏品造成嚴(yán)重的損壞。

藏品庫(kù)房?jī)?nèi)恒溫恒濕設(shè)備電源與照明電源共回路

隨著藏品保護(hù)意識(shí)的提升，庫(kù)房的現(xiàn)代化水平也不斷提高，因此要從改善博物館文物藏品的保存環(huán)境入手，提升文物藏品保存環(huán)境監(jiān)測(cè)、微環(huán)境控制、分析檢測(cè)等能力，完善庫(kù)房設(shè)施設(shè)備，在藏品庫(kù)房中加裝恒溫恒濕機(jī)。按《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 66-2015）中10.4.6，藏品庫(kù)房的電源開(kāi)關(guān)應(yīng)統(tǒng)一安裝在藏品庫(kù)區(qū)的藏品庫(kù)房總門之外，并設(shè)置防剩余電流的安全保護(hù)裝置。只有這樣，才能方便藏品庫(kù)電源的有效管理，并且能從庫(kù)房外切斷電源，保障用電安全。因此，一般庫(kù)房?jī)?nèi)無(wú)動(dòng)力電源，如加裝的恒溫恒濕機(jī)供電電源采用藏品庫(kù)房原有照明電源同樣存在電源不能滿足使用需求的情況，故需要按規(guī)范對(duì)供電線路進(jìn)行改造。

有恒溫恒濕要求的博物館藏品庫(kù)房、陳列展區(qū)空調(diào)用電負(fù)荷應(yīng)該按不低于二級(jí)負(fù)荷的要求供電，二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng)宜由兩回線路供電，因此無(wú)恒溫恒濕電源的展廳和藏品庫(kù)房需要按照規(guī)范要求對(duì)供電線路進(jìn)行改造。

從配電室單獨(dú)敷設(shè)兩路電源通過(guò)雙電源轉(zhuǎn)換箱為展廳展柜或藏品庫(kù)房提供單獨(dú)的恒溫恒濕供電回路時(shí)，應(yīng)該對(duì)供電回路設(shè)置防剩余電流的安全保護(hù)裝置。一是供電回路可以選用合適的漏電斷路器進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)漏電電流超過(guò)預(yù)定值時(shí)，自動(dòng)切斷電源；二是在供電回路上加裝電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置，對(duì)監(jiān)測(cè)部位的電流、電壓、溫度、剩余電流、故障電弧等進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)和超前預(yù)警預(yù)報(bào)，用以預(yù)判線路絕緣老化問(wèn)題，做到防患于未然，盡早發(fā)現(xiàn)電氣安全隱患，并將隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

綜上所述，文物安全，防勝于救。從近年來(lái)的文物消防安全統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，文物博物館發(fā)生火災(zāi)的原因以電氣故障為主。文物不同于一般物資，一旦發(fā)生火災(zāi)，即使及時(shí)撲滅，也會(huì)給文物帶來(lái)不可逆的損壞，同時(shí)還會(huì)伴隨著巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失以及巨大的社會(huì)負(fù)面影響。因此，要對(duì)博物館基礎(chǔ)保障系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行認(rèn)真的研究和分析，明確哪種運(yùn)行方式是正常的，目前還存在哪些異常，以便對(duì)存在的安全隱患提前做出科學(xué)預(yù)判，真正做到防患于未然。

（作者單位：山西博物院）