第十四章 消防供配電

　　思維導(dǎo)圖

　　學(xué)習(xí)要求

　　通過對(duì)本章的學(xué)習(xí)，了解消防用電設(shè)備的范疇和消防電源的基本要求，熟悉消防用電負(fù)荷、消防備用電源、消防負(fù)荷的電源設(shè)計(jì)以及電線、電纜的選型原則。

　　當(dāng)建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，首先應(yīng)利用建筑物本身的消防設(shè)施進(jìn)行滅火和疏散人員、物資。如果沒有可靠的電源，則消防設(shè)施將無法正常工作，進(jìn)而導(dǎo)致不能及時(shí)報(bào)警與滅火，不能有效地疏散人員、物資和控制火勢(shì)蔓延，勢(shì)必造成重大的損失。因此，合理地確定消防用電負(fù)荷等級(jí)、科學(xué)地設(shè)計(jì)消防電源供配電系統(tǒng)，對(duì)保障建筑消防用電設(shè)備的供電可靠性是非常重要的。

　　第一節(jié) 消防用電及負(fù)荷等級(jí)

　　一、消防用電

　　正常條件下，消防用電設(shè)備依靠城市電網(wǎng)供給電能。一旦發(fā)生火災(zāi)，就會(huì)直接影響城市電網(wǎng)電能輸出的可靠性和安全性，也就直接影響消防用電設(shè)備在火災(zāi)條件下工作的可靠性和安全性。因此在建筑電氣防火設(shè)計(jì)的過程中，首要考慮的就是消防用電在火災(zāi)條件下的電能連續(xù)供給的可靠性及安全性。這種供給的安全性包括電能的限流和限壓，以保證消防用電設(shè)備在發(fā)生故障起火時(shí)的安全，也包括電氣線路的泄流引發(fā)觸電，危及應(yīng)急逃生人員及搶險(xiǎn)救援人員的生命安全。

　　消防電源是指在火災(zāi)時(shí)能保證消防用電設(shè)備繼續(xù)正常運(yùn)行的獨(dú)立電源。消防電源的基本要求包括以下幾個(gè)方面：

　　(一)可靠性

　　在火災(zāi)條件下，若消防電源停止供電，會(huì)使消防用電設(shè)備直接失去作用，貽誤了搶險(xiǎn)救援的時(shí)機(jī)，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重的后果，因此必須確保消防電源及配電系統(tǒng)的可靠性。

　　(二)耐火性

　　在火災(zāi)條件下，許多消防用電設(shè)備是在火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)或附近工作，因此消防電源的配電系統(tǒng)應(yīng)具有耐火、耐熱及防爆性能，同時(shí)還可以采用耐火材料在建筑整體防火條件下提高不間斷供電的能力和時(shí)間。

　　(三)有效性

　　消防用電設(shè)備在搶險(xiǎn)救援過程中需要持續(xù)一定的工作時(shí)間，因此消防電源應(yīng)能在火災(zāi)條件下保證持續(xù)供電時(shí)間，以確保消防用電設(shè)備的工作有效性。

　　(四)安全性

　　消防電源和配電系統(tǒng)在火災(zāi)條件下工作環(huán)境極為惡劣，必須采用相應(yīng)的保護(hù)措施，防止過電流、過壓導(dǎo)致消防用電設(shè)備的故障起火，防止電氣線路漏電引發(fā)的觸電事故。

　　(五)科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性

　　在保證可靠性、耐火性、有效性和安全性的前提下，要考慮系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，考慮電源的節(jié)能效果和電源質(zhì)量，考慮施工和操作的方便快捷，考慮投資、運(yùn)行和維護(hù)保養(yǎng)的費(fèi)用等等。

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　　二、消防用電的負(fù)荷等級(jí)

　　在供配電系統(tǒng)中，用電設(shè)備被稱為電力負(fù)荷，其大小以功率或電流表示。劃分消防負(fù)荷等級(jí)并確定其供電方式的基本出發(fā)點(diǎn)是建筑物的結(jié)構(gòu)、使用性質(zhì)、火災(zāi)危險(xiǎn)性、人員疏散和撲救難度、事故造成的后果等因素。

　　(一)基本概念

　　消防負(fù)荷就是指消防用電設(shè)備，根據(jù)供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響的程度，分為一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷及三級(jí)負(fù)荷。

　　(二)一級(jí)負(fù)荷

　　(1)一級(jí)負(fù)荷適用的場(chǎng)所。下列場(chǎng)所的消防用電應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷供電：

　　建筑高度大于50m的乙、丙類生產(chǎn)廠房和丙類物品庫房，一類高層民用建筑，一級(jí)大型石油化工廠，大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，大型物資倉庫等。

　　(2)一級(jí)負(fù)荷的電源供電方式。一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電，且兩個(gè)電源要符合下列條件之一：

　　1) 兩個(gè)電源之間無聯(lián)系。

　　2) 兩個(gè)電源有直接聯(lián)系，但符合下列要求：

　�、偃我浑娫窗l(fā)生故障時(shí)，兩個(gè)電源的任何部分均不會(huì)同時(shí)損壞。

　�、诎l(fā)生任何一種故障且保護(hù)裝置正常時(shí)，有一個(gè)電源不中斷供電，并且在發(fā)生任何一種故障且主保護(hù)裝置失靈以至兩個(gè)電源均中斷供電后，應(yīng)能在有人員值班的處所完成各種必要操作，迅速恢復(fù)一個(gè)電源供電。

　　(3)結(jié)合消防用電設(shè)備的特點(diǎn)，以下供電方式可視為一級(jí)負(fù)荷供電：

　　1)電源一個(gè)來自區(qū)域變電站(電壓在35KV及以上)，同時(shí)另設(shè)一臺(tái)自備發(fā)電機(jī)組。

　　2)電源來自兩個(gè)區(qū)域變電站。

　　3)電源來自兩個(gè)不同的發(fā)電站。

　　(三)二級(jí)負(fù)荷

　　(1)二級(jí)負(fù)荷適用的場(chǎng)所。下列建筑物、儲(chǔ)罐(區(qū))和堆場(chǎng)的消防用電應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷供電：

　　室外消防用水量大于30L/s 的廠房(倉庫)，室外消防用水量大于35L/s 的可燃材料堆場(chǎng)、可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐(區(qū))和甲、乙類液體儲(chǔ)罐(區(qū))，糧食倉庫及糧食筒倉，二類高層民用建筑，座位數(shù)超過1500 個(gè)的電影院、劇場(chǎng)，座位數(shù)超過3000 個(gè)的體育館，任一層建筑面積大于3000㎡的商店和展覽建筑，省(市)級(jí)及以上的廣播電視、電信和財(cái)貿(mào)金融建筑，室外消防用水量大于25L/s 的其他公共建筑。

　　(2)二級(jí)負(fù)荷的電源供電方式。二級(jí)負(fù)荷的電源供電方式可以根據(jù)負(fù)荷容量及重要性進(jìn)行選擇：

　　1)二級(jí)負(fù)荷的供電系統(tǒng)要盡量采用兩回線路供電。

　　2)負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件較困難的條件下，允許有一回6KV以上專線架空線或電纜供電。

　　當(dāng)采用架空線時(shí)，可為一回路架空線供電;當(dāng)用電纜線路供電時(shí)，由于電纜發(fā)生故障恢復(fù)時(shí)間和故障點(diǎn)排查時(shí)間長，故應(yīng)采用兩個(gè)電纜組成的線路供電，且每個(gè)電纜均應(yīng)能承受100%的二級(jí)負(fù)荷。

　　(四)三級(jí)消防負(fù)荷

　　三級(jí)消防用電設(shè)備采用專用的單回路電源供電，并在其配電設(shè)備設(shè)有明顯標(biāo)志。其配電線路和控制回路應(yīng)按照防火分區(qū)進(jìn)行劃分。

　　消防水泵、消防電梯、防排煙風(fēng)機(jī)等消防設(shè)備，應(yīng)急電源可采用第二路電源、帶自起動(dòng)的應(yīng)急發(fā)電機(jī)組或由二者組成的系統(tǒng)供電方式。

　　消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風(fēng)機(jī)等的供電，要在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。切換部位是指各自的最末一級(jí)配電箱，如消防水泵應(yīng)在消防水泵房的配電箱處切換、消防電梯應(yīng)在電梯機(jī)房配電箱處切換。

　　三、消防備用電源

　　當(dāng)建筑處于火災(zāi)條件下，為確保人員安全疏散和搶險(xiǎn)救援，許多消防用電設(shè)備仍需要堅(jiān)持工作，為消防用電設(shè)備應(yīng)急供電的獨(dú)立電源就稱為消防備用電源。

　　消防備用電源有應(yīng)急發(fā)電機(jī)組、消防應(yīng)急電源等。在特定防火對(duì)象的建筑物內(nèi)，消防備用電源種類不是單一的，應(yīng)多采用幾個(gè)電源的組合方案。一般根據(jù)建筑負(fù)荷等級(jí)、供電質(zhì)量、應(yīng)急負(fù)荷的數(shù)量與分布以及負(fù)荷特性等因素來決定方案的選擇。消防用電設(shè)備在正常條件下由主電源供電，火災(zāi)時(shí)由消防備用電源供電，當(dāng)主電源不論任何原因切斷時(shí)，消防備用電源應(yīng)能自動(dòng)投入以保證消防用電的可靠性。

　　(一)應(yīng)急發(fā)電機(jī)組

　　應(yīng)急發(fā)電機(jī)組有柴油發(fā)電機(jī)組和燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組兩種。

　　1)柴油發(fā)電機(jī)組是將柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)組合在一起的發(fā)電設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)組運(yùn)行不受城市電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的影響，是較理想的獨(dú)立可靠電源;機(jī)組功率范圍廣，可從幾千瓦到數(shù)十千瓦不等;機(jī)組操作簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制;機(jī)組工作效率高，對(duì)油質(zhì)要求不高。其缺點(diǎn)是工作噪音大、過載能力小、適應(yīng)啟動(dòng)沖擊負(fù)荷能力較差。

　　2)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組包括燃?xì)廨啓C(jī)、發(fā)電機(jī)、控制屏、啟動(dòng)蓄電池、油箱等設(shè)備。燃?xì)廨啓C(jī)的冷卻不需要水冷，需要空氣自行冷卻，加之燃燒需要大量空氣，所以，燃?xì)廨啓C(jī)組的空氣使用量是柴油機(jī)組的3.5倍～5倍。因此宜安裝在進(jìn)氣和排氣方便的地上層或屋頂，不宜設(shè)在地下等進(jìn)氣和排氣有難度的場(chǎng)所。

　　(二)消防應(yīng)急電源

　　消防應(yīng)急電源是指平時(shí)以市政電源給蓄電池充電，市電斷電后利用蓄電池繼續(xù)供電的備用電源裝置。

　　(三)消防備用電源的選型及設(shè)置

　　消防備用電源電源類型的選擇，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的容量、允許中斷供電的時(shí)間以及要求的電源為交流或直流等條件來進(jìn)行。

　　1.消防備用電源電源類型的選擇

　　消防用電設(shè)備及適宜備用電源種類見表3-14-1。

　　建筑內(nèi)設(shè)置的自備柴油發(fā)電機(jī)組一般作為備用電源外，可兼作建筑物內(nèi)消防設(shè)備的應(yīng)急電源，其確保的供電范圍如下：

　　1)消防設(shè)施用電，如消防水泵、消防電梯、防煙排煙設(shè)施、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火裝置、應(yīng)急照明和電動(dòng)的防火門、窗、卷簾門等。

　　2)保安設(shè)施、通信、航空障礙燈、電鐘等設(shè)備用電。

　　3)航空港、星級(jí)飯店、商業(yè)、金融大廈中的中央控制室及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。

　　4)大、中型電子計(jì)算機(jī)室等用電。

　　5)醫(yī)院手術(shù)室、重癥監(jiān)護(hù)室等用電。

　　6)具有重要意義場(chǎng)所的部分電力和照明用電。

　　當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，自備柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)能自動(dòng)切除所帶的非消防負(fù)荷。疏散照明燈具應(yīng)急電源應(yīng)采用自帶電池或集中電源組成的應(yīng)急電源系統(tǒng)，確保在救火過程中有可靠的電源供電來保證疏散人員的人身安全。疏散照明燈具的應(yīng)急電源可采用EPS集中供電或燈具自帶電池的應(yīng)急電源系統(tǒng)。當(dāng)燈具自帶電池組時(shí)，任何情況下充電電源均不得被切斷。

　　2.電源的切換

　　允許中斷供電時(shí)間為15s以上的供電，可選用快速自啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組。特別重要負(fù)荷中有需要驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，啟動(dòng)電流沖擊負(fù)荷較大，但允許停電時(shí)間為15s以上的，可采用快速自啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組，這是考慮一般快速自啟動(dòng)的發(fā)電機(jī)組的自啟動(dòng)時(shí)間為10s左右。

　　允許中斷供電時(shí)間為毫秒級(jí)的供電，可選用蓄電池靜止型不間斷供電裝置、蓄電池機(jī)械儲(chǔ)能電機(jī)型不間斷供電裝置或柴油發(fā)電機(jī)不間斷供電裝置。由于蓄電池裝置供電穩(wěn)定、可靠、無切換時(shí)間、投資較少，故允許停電時(shí)間為毫秒級(jí)，且容量不大的特別重要負(fù)荷，當(dāng)可采用直流電源時(shí)，應(yīng)由蓄電池裝置作為應(yīng)急電源。特別重要負(fù)荷要求交流電源供電，允許停電時(shí)間為毫秒級(jí)，且容量不大的，可采用靜止型不間斷供電裝置。若特別重要負(fù)荷中有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)需要的負(fù)荷，啟動(dòng)電流沖擊負(fù)荷較大，又允許停電時(shí)間為毫秒級(jí)，可采用機(jī)械貯能電機(jī)型不間斷供電裝置或柴油機(jī)不間斷供電裝置。

　　應(yīng)急電源與正常電源之間必須采取防止并列運(yùn)行的措施。禁止應(yīng)急電源與工作電源并列運(yùn)行，目的在于防止電源發(fā)生故障時(shí)，工作電源使應(yīng)急電源嚴(yán)重過負(fù)荷。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)或蓄電池采用熱備用時(shí)，發(fā)電機(jī)或蓄電池掛在工作電源上，平時(shí)原動(dòng)機(jī)不工作，不能認(rèn)為是并網(wǎng)，為了防止誤并網(wǎng)，原動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)指令必須由工作電源主開關(guān)的輔助接點(diǎn)發(fā)出，而不是由繼電器的觸點(diǎn)發(fā)出，因?yàn)槔^電器有可能誤動(dòng)作而造成與正常電源誤并網(wǎng)。具有頻率跟蹤環(huán)節(jié)的靜止型不間斷電源，可與工作電源并列運(yùn)行。