消防用电设备的供配电系统设计

消防用电设备的供配电系统设计

[摘要] 建筑物消防用电设备的供配电系统设计是建筑电气设计的重要组成部分，消防用电设备的供电可靠性、安全性直接影响到火灾的扑救。本文就消防用电设备的供电负荷分级及供电要求进行了探讨，并提出了电气工程消防用电设备供配电系统设计方面的常见问题及正确的解决方法。

[关键词] 消防用电设备 负荷分级 双重电源 应急电源 备用电源 过负荷保护

1． 引言

1.1 建筑物消防用电设备的供配电系统设计是建筑电气设计的重要组成部分，建筑物消防用电设备通常有消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动的防火门、窗、卷帘、阀门等。消防用电设备的供电可靠性、安全性直接影响到火灾的扑救。

1.2 消防用电设备的供配电系统设计应符合的主要国家标准、规范有：

2. 供电负荷分级及供电要求

2.1 在供配电系统中，用电负荷应根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。

2.2 一级负荷的供电电源应符合下列规定： 一级负荷应由双重电源供电；当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏，只有满足这个基本条件，才可能维持其中一个电源继续供电，这是必须满足的要求。双重电源可一用一备，亦可同时工作，各供一部份负荷。

2.3 一级负荷中特别重要的负荷供电，应符合下列要求：

除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁其它负荷接入应急供电系统。设备的供电电源的切换时间，应满足设备允许中断供电的要求。

2.3 二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。

2.4 备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。

3． 消防用电设备的供电负荷分级及供电要求

3.1 对于适用于《高层民用建筑设计防火规范》的高层建筑，其消防用电设备一类高层建筑应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。

对于适用于《建筑设计防火规范》的建筑物，其消防用电设备的供电要求应满足下列要求：

1．除粮食仓库及粮食筒仓工作塔外，建筑高度大于50m的乙丙类厂房和丙类仓库的消防用电应按一级负荷供电；

2．下列建筑物、储罐（区）和堆场的消防用电应按二级负荷供电：

1）室外消防用水量大于30L/s的工厂、仓库；

2）室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐（区）和甲、乙类液体储罐（区）；

3）座位数超过3000个的体育馆、任一层建筑面积大于3000m2的商店、展览建筑、省（市）级及以上的广播电视楼、电信楼和財贸金融楼，室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑；

4．消防用电设备配电系统设计应注意的问题：

备用电源的负荷严禁接入应急供电系统。

备用电源与应急电源是两个完全不同用途的电源。备用电源是当正常电源断电时，由于非安全原因用来维持电气装置或某些部分所需的电源；而应急电源，又称安全设施电源，是用作应急供电系统组成部分的电源，主要是为生命安全，以及避免对环境或其他设备造成损失的电源。

我们在设计一些金融建筑项目的数据中心时常常采用柴油发电机组作为数据中心双重市电电源的备用电源，需要注意的是该柴油发电机组不应同时也用作消防用电设备的应急电源，消防用电设备应另设柴油发电机组作为应急电源，在电源上形成独立的应急供电系统。

4.2 消防用电设备应采用专用的供电回路，当生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电，其配电设备应有明显标志。

工程设计中，对消防用电设备，一般均能满足双重电源(对一级消防用电负荷)或双回路(对二级消防用电负荷)在末端配电箱设置自动切换装置，以保障消防用电设备供电的可靠性。

《建筑设计防火规范》(GB 50016-2006)第11．1．4条规定：“消防用电设备应采用专用的供电回路，当生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电，其配电设备应有明显标志。” 《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95 2005年版)第9．1．3条规定：“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。”

我们需要注意的是消防用电设备应严格采用专用供电回路的问题。下列常见错误应该在电气设计中注意避免：

1）、在消火栓泵、喷淋泵的双电源供电回路中，接人生活水泵非消防用电设备，使消防用电设备供电回路变为非专用供电回路。有的生活水泵可能为一级用电负荷，但生活水泵毕竟不是消防用电设备。为使生活水泵在市电主供电源停电的情况下保证生活用水，应单独采用双电源供电回路。

2）、消防用电配电设备，在电气设计文件中，未要求设置明显标志。低压配电系统施工图设计中，对消防用电设备配电的配电柜，其面板上应要求开关柜生产厂家标注“消防”或“消防用电”等红色字样的明显标志，以防止发生火灾时，手动切除非消防电源时发生误操作，而影响消防用电设备供电的可靠性。

3）、火灾应急照明和疏散指示标志配电电源与正常照明电源未分开，没有采用独立的配电线路。

4.3 低压配电线路过负载保护问题。 其实质为如何选择配电线路导线截面问题。电气火灾的主要原因之一是由于低压配电线路缺少有效的过负荷保护。

根据《低压配电设计规范》(GB50054—95)第4．3．4条规定：过负载保护电器的动作特性应同时满足下列条件：

IB≤In≤Iz。 (1)

I2≤1．45Iz (2)

式中：IB——线路计算负载电流(A)；

In——熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或整定电流(A)；

Iz——在一定敷设方式和环境温度下导体额定载流量(A)；

I2——保证保护电器可靠动作的电流(A)。当保护电器为低压断路器时，I2为约定时间内的约定动作电流；当为熔断器时，I2为约定时间内的约定熔断电流。

由(2)式推导出：In≤Iz (3)

用(3)式代替(2)式与(1)式比较后可见：若满足IB≤In≤In的条件即能满足I2≤1．45Iz的条件。

因此，只要低压断路器长延时脱扣器整定电流和熔断器熔体额定电流(In)小于或等于导线的额定载流量(Iz)，就可有效满足配电线路过负载保护。

实际施工图设计中，有人往往只注重前部条件即IB≤In，而忽视后部条件In≤Iz，使配电线路过负载保护得不到保证。

对一般用电设备的配电线路，其配线截面的额定载流量Iz，按GB50054—95第4．3．3条要求，即IB≤In≤Iz即可满足线路过负载保护要求。

在IB≤In的前提下，《低压配电装置及线路设计规范》(GBJ54—83)4．0．7条又规定Iz≥1．25In。导线的额定载流量Iz留有一定裕量，这是明智之举。随着人们物质生活水平的不断提高，对生活质量生活环境的高标准要求“高配电，新生活”，对配电线路要求的提高是必然趋势。配电回路导线的额定载流量按Iz≥1．25In考虑较为适宜；对于消防用电设备配电回路，允许过负载运行而不允许切断电源的规定，所以对消防用电设备配电回路线缆额定载流量宜按Iz≥1．25In考虑。

对爆炸性气体危险环境1区、2区内的配电线路的配线截面，其额定载流量Iz应按《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》(GB50058—92)第2．5．13条规定，即Iz≥1．25In选取。

4.4 消防用电设备配电回路过负载保护问题

《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源。”

《通用用电设备配电设计规范》(GB50055—93)第2．4．6条也明确规定： “……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。”

《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)第7.6.4条也规定：“对于突然断电比过负载造成的损失更大的线路，该线路的过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。”

上述设计规范的有关条款均被列为国家《工程建设标准强制性条文》和建设部《施工图设计文件审查要点》 。

对于运行中不允许断电的配电回路短时间过负载不会立即引起灾害，所以用牺牲导线的一些使用寿命来换取不中断电源的目的。这就是上述设计条款的实质。消火栓泵、喷淋泵、防排烟风机等消防用电设备配电回路，应该严格执行上述规范条款的要求。

5. 结 语

消防用电设备的供配电系统的安全可靠是消防设计的重要课题，对消防供配电系统从电源上、保护上、线路路上进行仔细研究与总结，能在很大程度上提高我们消防设计水平，从而更好地保证生命和财产的安全。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。