民用建筑消防用电设备配电线路可靠性分析
摘要：本文对民用建筑中消防设备的配电线路相关规范要求进行了综述，并从配电线路设计、保护方面分析了正常工作中消防配电线路的可靠性，从线路选型与敷设方式等方面对火灾过程中的供电有效性进行了分析，提出了民用建筑消防用电设备配电线路的可靠性设计思路。
关键词：民用建筑 消防配电线路 可靠性
1．消防设别配电线路的要求：
消防用电设备的配电线路是指从低压总配电室（包括分配电室） 出线开关的下端到消防用电设备的电源进线端，一般由配电干线、配电箱或设备控制箱、配电支线3个部分组成。
火灾实例证明，有了可靠电源，而消防设备的配电线路不可靠，仍不能保证消防用电设备的安全供电。如某高层建筑发生火灾，设有备用电源，由于消防用电设备的配电线路与一般配电线路合在一起，当整个建筑用电线拉闸后，电源被切断，消防设备不能运转发挥灭火作用，造成严重损失。
对消防设备配电线路的要求主要包括可靠性和火灾时供电的持续性两方面。一是，保证消防配电线路在平时运行过程中具有高可靠性，在《建规》《高规》规定了专用回路，电源末端切换，二是，在火灾过程中，一旦处于火场之中，仍能持续供电，以便实施有效的疏导和初期火灾扑救。在《建规》《高规》分别对不同场所消防用电设备计算用火灾延续时间进行了总体规定。《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16 -2008）列出了消防用电设备在火灾发生期间的最少持续供电时间，并规定了耐火耐热配线措施。 2．消防配电线路设计
根据《建规》《高规》的规定：消防设备的供配电应采用专用的供电回路，即消防供配电线路从低压总配电室或分配电室开始直至消防设备或消防设备室（如水泵房、消防控制室、消防电梯机房）的最末级配电箱（或控制箱/ (柜)）的配电线路均应与非消防用电设备的配电线路严格分开，不等混接。消防设备的供配电按防火分区进行，消防水泵、消防电梯、防烟及排烟风机等的两个供电回路，应在最末一级配电箱处自动切换。消防设备的控制回路不得采用变频调速器作为控制装置。消防系统的配电方式力求简单灵活，便于维护管理，能适应负荷的变化，并留有必要的发挥余地。 3. 消防设备配电线路保护
3.1 过载保护
《低压配电设计规范》(GB50054—95) 第41315 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21416 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》(GJ/T16—92) 第8161315 条也规定: “对于突然断电会导致比因过负载而造成的损失更大的配电线路, 不应装设切断电路的过负荷保护电器(如消防水泵的供电线路等) ,但应装设过负荷报警电器。” 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》。
结合实际工程针对消防设备的过负荷保护应考虑以下方面：
（1) 消防设备的专用配电线路的各级保护开关原则上不应装设作用于切断电路的热动或电子过载脱扣器, 设计选型应予明确. 如微型断路器、带热动或电子过载脱扣器的塑壳开关不适用, 但对于容量小、工作时间较短的设备如防火卷帘, 选择塑壳开关不合理时, 允许采用微型断路器, 并应在满足短路保护前提下适当放大开关整定值。
（2）消防设备电动机回路随着水泵和风机转速的升高，此类设备很容易过载。所以对于消防水泵、防排烟风机等容易过载的消防设备，应根据具体情况设置作用于切断电路或只报警的过载保护:仅当有备用设备,并能在过载时实现备用互投, 才允许作用于切断电路. 对单机设备过负荷保护只允许作用于报警。 如：无备用的正压（送）风机、防火卷帘、防火门等应设置仅作用于报警信号的过负荷保护；无备用的排烟风机应根据实际情况设置过负荷保护。单速排烟风机应设置仅作用于报警信号的过负荷保护。对于双速排烟（风）机，当工作于低速排风或高速排风状态时（通风专业特殊要求），其过负荷保护应作用于切断电源和报警信号；当工作于高速排烟状态时，其过负荷保护应仅作用于报警而不断电。消防电梯正常运行时过负荷保护应切断电源和发出报警信号；火灾时过负荷保护仅作用于报警信号；有备用机组的消防排水泵，其主、备用机组的过负荷保护应同时作用于切断电源和报警，因设备可能长时间正常运行，所以采用自动轮流转换的运行方式。
3.2 漏电保护
消防配电线路不设漏电保护装置，可依据需要设置单相接地报警装置，以便检测电路发生接地故障。公共场所的疏散通道照明、应急照明，消防电梯及确保公共场所的安全设备，消防电源、防盗照明电源、其它不允许停电的特殊设备和场所)应装设动作于信号的漏电保护装置，将信号发给消防值班室，由值班人员视情况采用手动方式处理，确保了重要设备供电的不间断性和用电的安全性。前后都不可以安装漏电保护器，但可以安装带报警的漏电保护器。
4.消防设备配电线路选型与敷设
消防配电线路一般采用穿管保护，埋设在不燃烧体结构内,这种敷设方式比较经济、安全，在实际工程中应用最广，对于消防用电设备配电线路的保护, 比较经济、安全的敷设方法一般是采用穿管保护埋设在不燃烧体结构内，并要求保护层厚度不小于30mm。消防用电设备的这种敷线方式在实际工程中应用最广，试验表明，保护层达到30mm 以上的穿管暗敷线路在实际火灾中也能够保障继续供电。
当考虑到装配式钢筋混凝土建筑结构（如消防配电线路的主线路外径较大，要穿管并敷设在不燃烧体结构内影响钢筋混凝土构件的安全）或建筑物某些部位配电线路不能穿管暗设,只能明敷时(包括敷设在吊顶或闷顶内)，可穿金属管或封闭式金属线槽或耐火电缆槽盒进行敷设，因容易受火或高温直接作用, 还应采取防火保护措施, 如在保护管外表面涂刷丙烯酸乳胶防火涂料或采用隔热材料包覆以提高线路的耐燃性能，或是直接采用矿物类不燃电缆进行明敷。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。
消防用电设备的配电线路当采用阻燃或耐火电缆时, 可直接敷设在电缆井、电缆沟内, 因电缆本身具有耐火耐热性能, 可不用金属管保护。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,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。
各消防设备的配电线路的选型及敷设要求如下：
火灾自动报警装置是预报火灾的重要设施，由于其作用主要表现在非火灾时期和火灾初期，因此火灾自动报警总线制系统的干线因为回路干线线路较长，有时可能穿越不同的防火分区，且多为明敷，一旦干线出现故障，会造成回路内的所有监测点处于无监视状态，应采用耐火电缆敷设于耐火电费桥架内，有条件的建议采用铜皮防火电缆。系统的支线部分可采用阻燃型导线穿保护管敷设在不烯的结构层内（保护层厚度≥30mm）。
水泵房供电电源一般均由变电所直接提供。水泵电动机配电支线线路敷设方法主要选阻燃型电缆穿管埋地暗敷和选用耐火电缆沿耐火型电缆桥架架空明敷，当变电所与水泵房贴邻或相距较近或属一个防火分区时，可采用耐火电缆或耐火母线沿耐火型电缆桥架明敷，当变电所与水泵房相距较远（如穿越不同的防火分区）时，应采用防火型铜皮电缆。
防排烟设施一般布置比较分散，配电线路明敷时应采用耐火型交联低压电缆或防火铜皮电缆，暗敷时可采用耐火电缆。联动和控制线路亦应采用耐火电缆。线路敷设应尽量缩短线路距离，避免穿越不同的防火分区。
防火卷帘，为便于线路敷设和检修方便，当水平线路较长时，宜采用耐火电
缆，在吊顶内耐火电缆桥架明敷，以保证火灾发生。
消防电梯，多同变电所敷专线（两路）配电至电梯机房。由于电梯机房一般都在建筑物的顶层，而变电所大多设在地下室或底层，因此上述配电线路一般都比较长，路由也可能比较复杂，因此为了提高供电可靠性，消防电梯配电线路可采用耐火电缆。当要求特别高时，二路电源中的一路可采用防火铜皮电缆。消防电梯垂直敷设的配电线路应尽量敷设在电气竖井内。
应急照明线路应采用阻燃型导线穿钢管保护暗敷于不燃结构层内或采用耐火或耐热型导线明敷于吊顶内。
消防通讯包括消防广播、消防电话、人工报警信号等，其线路设计应体现其保证通讯指挥的功能。在条件许可的情况下，应优先采用暗敷线路，此时导线可先用阻燃型。当必须采用明敷线路时，建议对线路做耐火处理。 5.结论
综上所述，在进行高层建筑的消防供电设计时，在应根据建筑物的性质特点，确定其负荷等级，满足消防电源选择合理性的同时，以对配电线路的进行合理的设计并选择正确的保护方式和敷设方式才能确保消防供电安全及可靠性。
参考文献：
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民用建筑消防用电设备配电线路可靠性分析
