高层建筑消防供配电设计浅谈

高层建筑消防供配电设计浅谈王新杨泽忠青岛市旅游规划建筑设计研究院【摘要】：本文依据有关国家规范，结合设计实践，从消防电源设计、消防配电方式、消防配电线路等方面对高层建筑消防设备供配电设计进行探讨。职称论文代发表【关键词】：消防负荷分级；消防电源设计；消防配电；【正文】：随着近年来火灾的频繁发生，高层建筑消防安全问题越来越引起人们的重视。消防供配电是保证消防设施正常运行的关键,直接关系到高层建筑的消防安全。因此本文从消防电源配置、消防配电、消防电气配线对高层建筑供配电设计进行探讨。一、高层建筑消防电源设计：1．规范对消防电源的要求《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)规定，高层建筑的消防用电应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》的要求设计，一类建筑按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。2．各级负荷供电要求（1）特级负荷供电要求。对特级消防负荷除有两个电源供电外，还应增设自备应急电源并严禁将其他负荷接入应急供电系统。（2）一级消防负荷的供电要求。一级负荷应有两个独立电源供电。根据我国现有的实际情况，一级负荷供电可采用以下几种方式：①电源来自于两个不同的电厂②电源来自于两个不同的区域变电站③电源来自于一个区域变电站，但设有自备应急电源。（3）二级负荷供电要求。二级负荷宜由两回路供电，且变压器宜有两台。但是如果二级负荷容量较小，或者地区供电条件有限无法提供两回线路时，允许由一回6kV及以上的专用架空线或电缆供电。考虑到电缆发生故障后有时检查故障点和修复时间较长，故当用电缆线路供电时，应采用两根电缆组成的线路供电，并且每根电缆均能承受百分之百的二级负荷。(4)三级负荷对供电没有特殊要求。3.消防电源的选择（1）下列装置可作为应急电源：A.独立于正常电源的柴油发电机组；B.独立于正常电源的第二市电电源或专用馈电回路C.蓄电池组;D.EPS应急电源装置；E.UPS不间断电源装置等。（2）消防应急电源可根据实际市电电源情况按下表选取：应急电源配置表应急照明消防中心、计算机房、通信及监控中心等消防电力非消防重要负荷双市电+发电机+EPS双市电+EPS二路独立电源双市电+EPS一路独立电源一路公用电源双市电二路低压电源D市电+发电机+EPS市电+发电机+uPs市电+EPS市电+UPS-路独立电源市电+EPS双市电+UPS-路公用电源双市电市电+UPS二路公用电源二回路电源C二路低压电源一路独立电源市电+EPS市电+UPS双回路市电双回路市电用户负荷等级市电电源情况负荷名称特别重要负荷二路独立电源A双市电+发电机+UPS或双市电+UPS双市电+发电机双市电二级负荷双市电双市电双回路市电一级负荷双市电+UPS双市电双市电-路独立电源双回路+发电机双回路+发电机注：1应急电源的配置采用集中式EPS配置方案，具体工程中可以采用按防火分区、按楼号、按楼层配置或采用灯具内自带电源装置。2应急照明包括备用照明、疏散照明及安全照明，其允许断电时间，安全照明不大于0.25s，疏散照明及备用照明不大于5s，其中金融商业场所的备用照明不大于1.5s，宜采用EPS作为应急电源装置。3消防中心、计算机房、通信及监控中心等，是以计算机为主要的监控手段，进行实时性监控，要求应急电睡源在线运行，需要配置UPS不间断电源装置或工艺设备自带不间断电源装置。4应急电源配置说明：A.二路独立电源是指由不同的上级变电站引来的二路专用电源，或是由同一变电站不同的变压器母线段引来的二路专用电源，该不同变压器应由不同的高压电网供电B.一路公用电源是指引自公用干线的电源，即一路电源为二户或多户供电。C.二回路电源，是指由同一上级变电站的同一台变压器母线段引来的二路电源，或由不同变压器母线段引来的二路电源，但该变压器是由同一高压电网供电的。D.二路低压电源是指二路220\380V电源，该二路低压电源应是引自变电所的二台不同的变压器母线段，二、高层建筑消防配电设计：1．配电方式：（1）集中或大容量的消防负荷（如消防泵、喷淋泵等）因其在建筑中的重要性，大多由变电所放射式配电。（2）在设计中经常会遇到消防用电设备负荷较小且分布较分散，其配电若均由变电所馈出，会使得变电所低压柜馈出很多小电流回路，对断路器分断能力和导体的动、热稳定带来一定的影响。根据《高规》规定“消防用电设备应采用专用的供电回路，其配电设备应设有明显标志”。对供电回路的条文解释系指“从低压总配电室（包括分配电室）至最末一级配电箱，与一般配电线路均应严格分开”。在设计中，可采用增加一级配电的方法，即从变电所不同母线段上分别馈出一条消防专用回路，在适当位置设置两台配电柜，再由此配电柜放射式或树干式配至末端双电源互投箱，这样既满足了规范对专用供电回路的要求，又避免在变电所级馈出许多小电流回路。2．配电线路保护及设备保护：消防配电回路的不间断供电．是发生火灾时建筑物内消防设施有效灭火的先决条件。因此，消防配电线路的保护应以确保供电的连续性为首要原则。《低压配电设计规范》(GB50054—95)第4．3．5条规定：“突然断电比过负载造成的损失更大的线路．其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。因此消防配电回路的过负载保护只能作用于报警信号而不得作用于切断电路。据此，在配电回路出线开关上应选择带过载报警功能的断路器进行线路保护。《通用用电设备配电设计规范》(GB50055—93)第2．4．6条规定：“断电导致损失比过载更大时．不宜装设过载保护．或使过载保护动作于信号”此规定对无备用机组(如排烟风机等)的消防用电设备是合适的若有备用机组，则工作机组应设过载保护并作用于跳闸．以免过载引起短路故障而拖垮该组消防用电设备的两路电源．致使备用机组无法投入运行而备用机组不设过载保护或设过载保护只作用于信号．是为了尽量延长消防用电设备的运行时间．以利有效扑灭火灾所以．对有备用机组的消防用电设备设置保护装置时，工作机组过载时应动作于跳闸．自动投入备用机组。而备用机组过载时只能动作于报警信号。过载报警信号应引至有人值班的房间或场所。3.消防配电电线、电缆的选择：根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）（以下简称“民规“）要求消防配电线缆可按以下选择：（1）火灾自动报警系统保护对象分级为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用矿物绝缘电缆；（2）火灾自动报警保护对象分级为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆；当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用有机绝缘耐火类电缆；（3）火灾自动报警保护对象分级为二级的建筑物，其消防设备供电干线及分支干线，应采用有机绝缘耐火类电缆；（4）消防设备的分支线路和控制线路，宜选用与消防供电干线或分支干线耐火等级降一类的电线或电缆。4.消防配电线路敷设：（１）消防设备配电线路进行暗敷时一般是采用普通电线电缆，并将其穿金属管或阻燃塑料管后，埋设在不燃烧体结构内，且穿管暗敷保护层的厚度＞３ｃｍ。（２）当消防设备配电线路只能采用明敷方式时，对穿电线的金属管或金属线槽可采用涂防火涂料方法提高线路的耐燃性能，或是直接采用具有合适阻燃性能的阻燃型电线电缆、耐火型电线电缆和矿物质绝缘防火电缆等；（３）当消防设备配电线路采用绝缘层和护套为不延燃的电缆并敷设在电缆竖井中时，因电缆本身具有耐火耐热性能，可不用金属管保护。但是，当与延燃电缆敷设在同一个电缆井时，两者中间必须用耐火材料隔开。（4）在建筑物顶棚内的消防电气线路，一般宜采用金属管或金属线槽布线：在难燃型材料的吊顶内，可采用难燃型（如氧指数大于５０）硬质塑料管、塑料线槽布线。三、目前有些高层建筑消防配电存在的问题及其解决方案1.消防设备双电源切换位置不当。《高规》9.1.2条规定：高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。……此问题比较容易出现在一用一备的消防设备供电系统中，如消防泵房内消防泵和喷淋泵的配电，各消防泵均为一用一备的运行方式。有些设计人员很可能会按下图设计：以上设计可以看出，针对单台的消防泵来说，并没有达到的双电源末端切换的要求，所以不符合规范要求。改进方案：消防泵控制箱应该为独立式或隔离间隔式，每个泵均由单独回路供电，对应平面图、系统图如下所示：2.消防用电设备未采用专用回路供电。根据《高规》规定“消防用电设备应采用专用的供电回路，其配电设备应设有明显标志”。当消防控制室与安保控制室合用同一控制室且二者负荷等级相同时，设计人员往往仅设计一组双电源自切箱，由该双电源自切箱的专用回路分别为消防系统、保安监控系统供电。实际上此时是不符合规范要求的。问题解决：消防控制室与安保控制室合用同一个控制室，当系统规模较大且比较重要时，两个系统的供电回路及双电源自切箱应分别设置。但系统规模较小及重要性较低且两者负荷等级相同时，例如设置在独立的门卫内，同时考虑监控系统的闭路电视摄像机兼作为火灾的监视用，为简化配电系统可在门卫内设置一个双电源自切箱。火灾自动报警系统与安保系统分别由双电源自切箱专用回路放射式供电。【结束语】：建筑消防设施是确保建筑物消防安全,保障人们的生命和财产安全的重要设施,而消防供配电系统直接为消防设备提供动力,所以供配电系统设计是否合理也关系到建筑消防设施能否正常运行。建筑电气设计人员一定要充分认识消防供配电系统的重要性,并认真理解和执行规范,科学合理的进行设计,让消防电气的设计更加完善。参考文献[1]GB50045-1995（2005年版）高层民用建筑设计防火规范[S][2]JGJ16-2008民用建筑电气设计规范[S][3]．全国民用建筑工程设计技术措施2009年版－电气[S]