消防配电设计常见问题的探讨

　　【摘要】针对目前消防配电设计中经常遇到的一些问题，结合现行的有关规范进行了具体分析，并提出了作者的见解。
　　【关键词】消防配电、消防用电设备保护控制装置、双电源自动转换开关、非消防电源
　　
　　消防作为一种必备的防灾减灾手段，已成为现代建筑的重要组成内容。而消防配电的合理设计是消防系统正常运行的先决条件。本文就消防配电设计的几个常见问题谈一点认识和体会，以期与同行们进行探讨。
　　1消防配电方式的选择
　　消防设备的配电系统应满足安全性，可靠性，有效性和科学性的要求，在确保供电持续时间和供电质量的同时力求配电系统接线简单。常用的配电方式为放射式和树干式，现就其优缺点分别论述如下：
　　1.1放射式
　　放射式配电的特点是配电线路相互独立，但采用放射式配电接线方式时，从低压配电柜引出的干线较多，使用的开关设备等也较多。这种接线方式一般适用于供电可靠性要求高或容量较大的用电设备，如消防水泵、消防电梯、消防控制室等。
　　1.2树干式
　　树干式配电接线方式的特点与放射式配电方式相反，树干式配电具有一定的灵活性，但干线一旦发生故障将造成较大范围的影响，因而其供电可靠性相对较差。该接线方式一般适用于负荷容量较小，且分布均匀的用电设备。
　　如对于应急照明电源就适合用树干式配点方式，《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）第13.9.12条有规定，当建筑物消防用电负荷为一级时，且采用交流电源供电时，宜有主电源和应急电源提供双电源，并以树干式或放射式供电。而对于除此之外的其它情况，如当建筑物消防用电负荷不为一级时、或消防用电负荷虽然为一级，但采用了集中蓄电池或灯具内附电池组，此规范推荐采用树干式供电。综上所述，在消防配电方式选择时，笔者认为应灵活搭配，兼顾两种配电方式的特点，将两种方式结合起来进行消防配电。
　　2非消防电源的切除
　　《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-2008)第8.9.3规定：“消防联动控制器应在自动喷水系统动作前联动切断本防火分区的正常照明电源和非安全电压输出的集中电源型消防应急照明系统的电源输出。”《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)第13.4.9条规定:“火灾确认后，应在消防控制室自动切除相关区域的非消防电源。”
　　可见,规范对非消防电源的切断作了严格的规定,即火灾确认后,才能切断非消防电源。这说明非消防电源的切断是个很严肃的问题,不能一出现火警就立刻自动切断非消防电源。笔者认为应区分非消防电源的性质,进而采取对应的切断措施。
　　2.1非消防照明用电电源
　　火灾报警后，若马上切断照明用电，极易造成人们的心理恐慌,引起混乱，不利于人员疏散。再者在火灾初期，组织人员疏散、灭火，亦需要有足够的照度。所以，对照明电源的切断应十分慎重，在火灾确认后，根据火情，宜由消防控制室手动或联动切除着火防火分区的照明电源。
　　2.2空调、送排风、电热及其他非消防用电电源
　　建议此类设备在火灾报警后，根据建筑物的重要程度采取自动断电措施。对十分重要的建筑可按相关区域自动切除这类负荷，对一般建筑可从配电室自动按回路切除。主要原因:
　　1）此类设备断电，虽然可能会给人们的生活带来诸多不便，但不致引起恐慌和混乱。
　　2）由于现代建筑物大多需二次装修，所需要的照明用电量大大超过原有设计照明用电量。另外，随着日后用电设备的增加，致使建筑物内的变压器接近满负荷运行。所以火灾发生后，若不能尽快切除部分非消防用电设备，很可能致使变压器过负荷运行，导致变压器主开关跳闸，进而影响灭火工作。
　　3消防配电线缆的选择和敷设
　　3.1消防配电线缆的选择
　　消防配电线路在火灾时的完好性，对于及时扑灭火灾，降低经济损失和减少人员伤亡起着至关重要的作用。因此所有消防线路，应采用铜芯导线或电缆，并应与火灾自动报警系统保护对象分级相匹配。规范中有明确要求，不再赘述，但应注意以下三点：
　　1）在施工图设计中，设计人员常忽略低压消防线缆的耐压标准。根据有关规范规定，低压消防线缆的耐压标准为不低于450/750v。
　　2）根据《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）第13.10.4条及《电气技术措施》（2009年版）的有关规定，火灾自动报警系统保护对象分级为二级的建筑物（如常见的二类高层建筑）中的消防配电干线也应选用有机绝缘耐火类电缆。这是因为普通阻燃类电缆明敷时即使采用了符合规范要求的防火措施后，其持续供电时间也不能达到30min。这对消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟风机等需要供电时间较长的消防设备的供电是不利的。
　　3）重要的建筑物，特别是在人员密集的商场、超市、展览类建筑物中宜采用低烟无卤类耐火电缆或矿物绝缘类电缆，以降低火灾中发生的次生危害。普通的耐火类电缆氧指数达到百分之32以上，虽然增加了电缆的阻燃能力，但燃烧时产生的浓烟的透光率均在10%以下，其能见度降到两米以内，因此一旦发生火灾，阻碍人员的疏散；而且燃烧时产生的浓烟中含有HCL、CL2等毒性气体可以使人窒息身亡，严重威胁人们的生命安全。所以，无论从消防角度还是环保角度考虑逐步限制其使用。
　　3.2消防配电线缆的敷设
　　根据有关规范条文的规定，可以明确得出这样的结论：在火灾延续期间，消防配电线缆应满足连续供电的需要。在规范中根据不同情况也做了具体的规定，下面就结合这些规定，浅析消防配电线缆敷设需要注意的问题。
　　1）消防配电支线的敷设：暗敷时，穿金属管暗敷在不燃烧体结构内，保护层厚度不小于30mm，完全满足防火要求，是比较经济安全的敷设方式；明敷时，穿金属管并刷防火涂料，这也符合规范要求。
　　2）消防配电干线的敷设：消防配电干线是指从低压变配电室出线开关的下端到消防用电设备控制箱的部分。由于其外径较大，所以干线敷设很少采用暗敷。通常情况下，干线电缆的敷设多采用以下几种方式：
　　（1）电缆井敷设方式：采取此种方式时，应注意两点：其一是按规范要求采取隔离措施或与普通电缆保持不小于300mm的间距。这一点在施工图设计中经常被忽略，设计人员理应注意；其二是线缆穿越竖井楼板时必须做好防火封堵，避免电气竖井一旦发生火灾产生烟筒效应，加速火灾的蔓延。
　　（2）采用矿物绝缘电缆，直接明敷：矿物绝缘电缆具有防水、耐腐蚀、不燃、无烟无毒、抗机械撞击等优点。
　　（3）穿钢管或防火金属线槽并采取防火保护措施后明敷设：采用有机绝缘耐火电缆时，消防配电干线宜尽量使用穿防火金属线槽的敷设方式，尽量少用穿金属管的方式。这是因为根据公安部四川消防科学研究所和有关电缆企业于2001年参照英国消防研究所的实体火灾试验方法得出的实验结果看，耐火类电缆采用防火线槽敷设在火灾条件下的连续供电时间为1h，而采用穿金属钢管敷设（金属管刷防火涂料）时持续供电时间仅为23min。显然穿钢管敷设（金属管刷防火涂料）时电缆的持续供电时间不符合规范要求。
　　4双电源自动转换开关（ATSE）的选用
　　在配电工程设计中，重要的消防负荷经常采用电源自动转换装置（ATSE），在选择时要注意产品的结构特点。
　　ATSE由于结构不同可分为PC级和CB级两类产品。PC级ATSE能接通、承载，但不能分断短路电流。需配短路保护电器，当供电回路发生短路故障时短路保护电器动作后ATSE开始转换，可确保重要负荷继续供电。
　　CB级ATSE产品也符合《自动转换开关电器标准》GB/T14048.11，其使用类别也为AC-33B。但ATSE由断路器构成，在供电回路发生过电流故障时，引起断路器断开后则CB级ATSE不能转换，不能保证重要负荷的继续供电。因此断路器应仅有短路保护功能，不应有过载保护功能。
　　综上所述，在消防负荷的配电设计中不推荐采用CB级ATSE产品。
　　5消防用电设备保护控制装置
　　根据有关规范规定，在发生火灾时，为确保消防设备连续运行，避免发生更大损失，消防设备的电动机过载保护应仅作用与信号。但笔者认为对于无备用机组的保护设备和有备用机组的保护设备的保护要区别对待。
　　对于无备用机组的消防设备，如排烟风机等，应严格按照规范要求设计保护控制装置，过负荷保护仅作用于信号而不切断电源的目的。
　　但对于有备用机组的消防用电设备（如消防泵等）则需要灵活使用。设置保护装置时，工作机组过载时应作用于跳闸，自动投入备用机组；而备用机组过载时只能作用于报警信号。工作机组应设过载保护并作用于跳闸，是为了避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，以致备用机组无法投入运行；而备用机组不设过载保护或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。
　　对有备用机组的消防用电设备设置保护装置时，均设计成过载时不切断电路，只发出报警信号，这是不合理的。
　　6结束语
　　本文只是针对消防配电中的几个常见问题做了简要的分析，如何进行合理的消防配电设计，还需要设计人员结合具体工程项目的特点做深入的探讨。
　　
　　
　　参考文献
　　（1） 陈汉民.关于消防用电设备配电线路的讨论.建筑电气，2009（1）：3－6．

《消防配电设计常见问题的探讨》

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