民用建筑电气消防负荷供配电设计的探讨

摘要:本文的目的分析民用建筑电气消防负荷供配电的要点。经分析主要得到以下结论: 消防负荷最重要的是供电的可靠性，一般为一级负荷、二级负荷；电力、照明、消防及其它防灾负荷应自成配电系统，消防应急电源和非消防备用电源应分开设置不可共用;消防负荷配电线缆无论敷设方式必须要采用耐火电缆电线，超高层要采用矿物绝缘电缆，而不需要无卤低烟。

关键词:消防负荷、应急电源、耐火电缆

中图分类号：TU24文献标识码： A

引言

消防负荷的供配电在建筑电气设计中占很重要的比重，尤其是供电的可靠性，线路暗敷设往往要在不燃烧体结构层内，明敷设穿金属管或金属线槽要涂防火涂料。消防负荷的控制必须具有自动和手动功能。

一．消防负荷概述

消防负荷是指在火灾时为了灭火，减少火灾的损失非火灾时不使用而火灾时使用用电负荷或火灾及非火灾时均要使用的负荷。关于消防负荷定义在目前国家规范标准中还没有明确，这只是笔者关于消防负荷的认识。仅火灾时使用的用电负荷如消防水泵、喷淋泵、防烟排烟风机、消防稳压泵、正压送风机、防火卷帘门、消防排污泵、消防送风机、电动的门窗以及阀门，火灾及非火灾时均要使用的负荷如消防控制室（火灾报警控制器及联动联动控制设备用电）、应急照明（应急照明和正常照明合用）、消防电梯（兼作平时客梯）等。消防负荷主要在火灾时为保护人民生命和财产的安全使用，人命关天。消防负荷为了供电的可靠性根据国家规范基本上为一级负荷、二级负荷。但是并不是所有的消防负荷都是一级、二级负荷，比如《建筑设计防火规范》GB50016-200611.1.1在多层建筑中，室外消防用水量小于25L/s的公共建筑，室外消防用水量小于30L/s的工厂、仓库，座位数小于1500个电影院、剧院的消防负荷就是三级负荷。

二．消防负荷电源

一级负荷由双重电源供电，引来两路供电线路在末端配电箱自动双切换。所谓双重电源，一个负荷的电源是由两个电路提供的，这两个电路就安全供电而言被认为是互相独立的。由于在实际工程中，取得两个相互独立的电源很难实现，所以只能提供两个相互独立安全的供电电路。这两个电路，在工程设计中，称为正常电源和应急电源。应急电源而不是备用电源，在设计中一定要明确，备用电源是指当正常电源断电时用于非安全原因用来维持电气装置或其某些部分所需的电源，而消防负荷是为了安全原因，故只能按应急电源。依据《供配电系统设计规范》GB50052-2009 3.0.9 备用电源严禁接在应急供电系统中，所以非消防的一、二级负荷不应接入消防应急电源，应该另设备用电源。这点在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 7.2.1.1、7.2.2.1两条也已经明确，电力、照明、消防及其它防灾负荷应自成配电系统，这也提出了消防应急电源和非消防备用电源应分开设置不可共用。规范如此规定的目的还是为了增加消防负荷供电的可靠性，如果合在一起非消防负荷可能导致备用电源的总断路器跳闸，影响到消防负荷的供电。两个电路可分别引自两路市电，两路市电可分别引自35KV区域变电站，很可能还是一个发电厂是一个电源。另外，一路引自城市电网，一路引自自备电源比如柴油发电机组、蓄电池(EPS)。柴油发电机在一类高层、多层建筑消防负荷应采用自动和手动启动装置应在30S内自动启动，二类高层消防负荷，当采用自启动有困难时可采用手启动装置。 柴油发电机可在30S内启动完全可以满足规范的要求，30s内达到额定转速、电压、频率后，投入额定负载运行。由于柴油发电机在30S内才能提供稳定的电压，所以在末端双切换箱的切换时间应设置大于30S，否则，双切换开关将重复切换，将导致自动双切换装置的损坏。

三．消防负荷的配电电缆及敷设

消防负荷的配电线路线缆的选择主要依据《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.10.4 第1款 按照《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98特级保护对象是指建筑高度超过100m的高层建筑，矿物绝缘电缆BTTQ采用氧化美金属护套防火性能是最高的电缆，不含有机材料，具有不燃、无烟、无毒和耐火的特性，使用在铜的熔点以下的火灾区域是安全的，而铜的熔点是1060摄氏度，一般民用建筑的火灾现场最高温度均在1000摄氏度以下，当采用矿物绝缘电缆应采用明敷设或在吊顶内敷设。第2款 一级对象包括建筑高度不超过100m的一类高层建筑、部分多层建筑、部分地下民用建筑，依据规范考虑到开发商的投入成本经济性在设计中常常采用有机绝缘耐火类电缆，此类电缆即是耐火电线电缆，其耐火温度为750摄氏度，90min，在设计中一定要采用耐火电缆并要采取防火保护措施，由此可见此类消防负荷线缆耐火即可没必要无卤低烟由于往往在桥架内成束敷设仍需阻燃，在电气竖井内或电缆沟内敷设时可不穿导管保护，但应采取与非消防用电电缆隔离措施；在电气竖井消防电缆往往在电缆桥架内敷设可采取设三隔离板将电缆桥架分为四部分一部分敷设一般电缆、一部分敷设消防常用电缆、一部分敷设消防备用电缆、一部分敷设一般负荷备用电缆，在电缆沟可与一般负荷电缆分别敷设在电缆沟的两侧支架上，采用明敷设、吊顶内敷设或架空地板内敷设，应穿金属导管或封闭式金属线槽保护；所穿金属导管或封闭式金属线槽应采取涂防火涂料等防火保护措施；当线路暗敷设时，应穿金属导管或难燃性刚性熟料导管保护，并应敷设在不燃烧结构内，且保护层厚度不应小于30mm;第3款二级保护对象包括二类高层建筑、部分多层建筑、部分地下民用建筑，这个类别的建筑必须采用耐火电缆，其敷设方式与第2款相同。第4款控制线路和分支线路由末端配电箱引出，在同一个防火分区内故可以降低耐火等级，耐火电缆有四个等级A、B、C、D可依次降低。

消防负荷线路的敷设，《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008

13.9.8 分支线路不应跨越防火分区，一般分支线路是消防末端配电箱配出的线路，这样规定也就保证了消防末端配电箱应放在本防火分区内。分支干线一般由配电间或变电所引来，在实际工程中往往有几个防火分区，而配电间和消防设备不一定在一个防火分区，比如地下车库可能十个以上的防火分区，由配电间至消防配电设备难免要穿越防火分区。规范规定不宜跨越防火分区而不是不应跨越防火分区，这样在实际工程便于实现。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 13.9.9第1款末端双电源自动切换配电箱安装于所在防火分区内。从防火分区的定义来看，防火分区主要是在一定范围内控制火灾。如果本防火分区的消防设备的末端双电源自动切换配电箱设在其它的防火分区，末端配电箱、分支线路及消防设备无法控制在同一个火灾范围内，很难实现供电的连续性。从本条还可以得出一个概念消防电梯、消防水泵、防烟及排烟风机等消防设备是在最末一级设置双电源自动切换装置，而其它消防设备在末端而不是最末端，比如防火卷帘门、应急照明等可在同一防火分区内设置一双电源自动切换箱，然后由双切箱引至防火卷帘门控制箱，引至应急照明末端配电箱，而同一防火分区的几个排烟风机就不可以设一个共用双切换箱，而每一个排烟风机在末端设置一个双切换箱。第2款放射式供电比树干式可靠性要高，故规范规定宜采用放射式供电，对小容量消防负荷采用一个分支回路供电，小容量的标准是设备不宜超过5台，总计容量不宜超过10KW。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.10 公共建筑物顶层，除消防电梯的其它消防设备，可采用一组消防双电源供电。由末端配电箱引至设备控制箱，应采用放射式供电。消防电梯在火灾时起到竖向的运输作用，是在建筑物发生火灾时供消防人员进行灭火与救援使用。消防电梯较其它消防设备在火灾时要重要的多，为了消防电梯供电可靠性必须单独设置消防双电源，而其它消防设备可共用一组消防双电源。有末端配电箱至设备控制箱应采用放射式供电，也是为了增加供电的可靠性。《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.11在12~18层普通住宅人员可通过楼梯疏散，消防电梯的重要性降低，消防电梯和普通客梯可共用一组消防电源及末端自动双切换装置，可节省一套配电线路及自动双切换箱，经济性好。《高层民用建筑电气设计规范》GB50045-95(2005年版) 9.1.3 高规的这一条其实在民规13.9.8条中已有说明，消防设备为了增加供电的可靠性不可与一般负荷共用供电线路，所以应采用专用的供电回路。多层建筑消防线路的敷设方式已在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008 13.10.4 第2款已有规定。

四．消防负荷的末端配电设备

消防水泵、喷淋泵、防烟排烟风机、消防控制室、消防电梯应在最末一级设置自动双切换配电装置，其它消防负荷如防火卷帘门、应急照明在末端设置自动双切换配电装置，在《民用建筑电气设计规范》JGJ16-200813.9.6、13.9.9，《高层民用建筑电气设计规范》GB50045-95(2005年版)9.1.2 、《建筑设计防火规范》GB50016-2006 11.1.5都有明确的规定。所谓的最末一级和末端的区别就是设备控制箱和双切换配电箱在一起是最末一级，末端是指设备控制箱和双切换配电箱不一定在一起。在末端双切换的目的还是为了增加供电的可靠性，如果不在末端切换，双切换箱引出线路长度长可能有故障产生。

五.消防设备的控制

消防设备的控制，主要是火灾时消防设备的启动，《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98有明确的规定。消防设备（如消防泵、喷淋泵、防烟排烟风机）在火灾时应由消防控制时火灾报警控制器自动启动，设有联动多线控制模块，1807A模块(上海松江飞繁电子有限公司产品)联动控制启动消防设备；另外，还可在消防控制室联动控制盘上手动直接控制。消防泵还可由消火栓按钮直接启动，喷淋泵湿式报警阀压力控制启动。防烟排烟风机的停止由280摄氏度防火阀控制联动停止。正压送风机的控制：由消防控制室自动和手动控制正压送风机的启停，自动还是通过多线联动控制模块1807A，风机启动时根据其功能位置连锁开启其相关的正压送风阀或火灾层及邻层的正压送风口, 并返回信号至消防控制中心。消防电梯由1825总线联动控制模块降至首层。

六．总结及展望

总之，消防负荷关系到火灾时人民生命财产的安全，最重要的供电的可靠性。随着电缆耐火性的提高，新材料的采用，自动控制技术的发展，消防负荷的供配电也必将取的新的发展。

参考文献:

《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）中国建筑工业出版社出版

《建筑设计防火规范》（GB50368-2005）中国计划出版社

《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116-98) 中国计划出版社出版

《供配电设计规范》(GB50052-2009) 中国计划出版社出版

《高层建筑设计防火规范》(GB50045-95(2005年版)) 中国计划出版社出版