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1、 民用建筑供配电设计应注意的几个问题中国建筑东北设计研究院有限公司 王金元 110003 序：在民用建筑电气设计中，经常遇到一些易于忽视的问题，这些问题涉及到不同负荷对供配电系统的 要求、火灾时消防设备的持续运行时间及供电安全等 方面，下面仅就消防负荷的供电要求、一级非消防负 荷和二级非消防负荷的供电、对消防设备的备用电源 的要求及线路敷设等问题予以分析和探讨力求给出了 符合规范要求的解决方案。 1 规范对消防负荷供电要求的一些变化众所周知，对一级（二级）消防负荷的供 电 应采用双回路（双回线）电源供电，并在末 端配电箱处自动切换。但是，为消防负荷供电的 供配电系统应如何设计就各不相同了。通常
2、有两 种方案，一种是在两路低压进线断路器后各设一 消防负荷专用母线段(如图一所示） ，另一种是 消防负荷与非消防负荷共用同一低压母线段(如 图二所示）无疑第一种受非消防负荷的影响要小 ，消防负荷供电可靠性要高。 图一：负荷分组方案 特点：消防负荷与非消防负荷分开，非消防负荷 对 消防负荷影响较小。图二：负荷不分组方案 特点：消防负荷与非消防负荷不分开，非消防负荷 对 消防负荷影响较大。上述两个方案，如果低压母线发生短路或由 于火灾时“切非”不利，消防水四溢导致配电线路 发生接地故障或短路，造成越级跳闸等都会使进 线断路器跳闸则是两个方案的共同特点。 G0.22/0.38kV非消防负荷消防负荷消
3、防负荷非消防负荷0.22/0.38kV3QF1QF2QF1QF1TM2TM电源电源正因如此，近年火灾案例中发生消防灭火设备在火灾初期可启动灭火，但在灭火过程中， 发生主电源跳闸，主电源虽然有电，但合不上闸 ，消防灭火设备不能启动，耽误了最佳灭火时间 ，火势蔓延造成重大损失的案例很多。因此，正 在修订的高层民用建筑设计防火规范 GB50045作了下述规定：消防负荷的正常工作 电源应独立设置,不应与普通负荷共用同一低压母线段。除电源进线设置的隔离电器外，亦不应 与普通负荷共用同一进线断路器。本次修订高规对消防电源提出了独立设置的要求，其宗旨是确保火灾期间消防电源不 受非消防负荷的影响。具体做法是从
4、建筑物变 电所低压侧封闭母线处就将消防电源分出各成 独立系统(如图三所示)。如果建筑物为低压电缆进线，则从进线隔离电器下端将消防电源和非 消防电源分开，从而确保消防电源相对建筑物 而言是独立的，提高了消防负荷供电的可靠性 。图三：负荷分组方案特点：消防负荷与非消防负荷分开，非消防负荷对 消防负荷影响较小。电源电源1TM2TM1QF2QF3QF4QF5QF6QF消防负荷消防负荷非消防负 荷非消防负 荷0.22/0.38kV0.22/0.38kV0.22/0.38kV0.22/0.38kV2 规范对“末端”的新解释一级（二级）消防负荷供电强调：双回路电源和双回线电源在末端配电箱处自动切换。末 端配
5、电箱至消防设备的距离多远才算末端呢？ 这一问题国家规范一直没有明确的规定，设计 人员的理解各不相同，审图人员与设计人员经 常为此事争执。为解决“末端” 问题，正在修订 中的火灾自动报警系统设计规范GB 50116规定：末端配电箱至消防设备的距离小于等于 30米，即可认为是“末端”。且不说此规定是否合理，但作为权威部门给出这一结论，对设计人 员来说就有章可循了。3 一级（二级）非消防负荷的供电要求对于消防负荷的供电，设计人员比较熟悉， 但对于一级（二级）非消防负荷如何供电相当 一部分设计人员的概念比较模糊。诸如下列的 问题：3.1非消防负荷与消防负荷的供电有何区别？消防负荷由双回路（双回线）电源
6、供电，并 在末端配电箱处自动切换。而非消防负荷未强 调自动切换，即可手动切换，也可自动切换。 设计中采取何种方式，应根据工程的规模、功 能的要求确定3.2 二级非消防负荷如何供电？ 1）当有两路10kV电源满足一级负荷供电时，可 在低压配电系统首端变电所或配电室切换，单 回线路到末端，利用双电源的可靠性弥补了单 回线路供电可靠性的不足； 2）一路10kV电源，两台变压器供电时，应采用 双回线至低压配电系统末端切换； 3.3 一路10kV电源，一台变压器供电，能否满足 非消防二级负荷要求？作为专用电源供某种二级负荷（如空调机组 ）可满足要求，应该指出这是为二级负荷供电 的最低要求，如果不为专用则
7、不能满足要求。3.4 一级（二级）非消防负荷的切换时间多长合理？此问题在国内的规范中均无明确交待，不像消防荷的切换时间均有较详细的规定。如何确 定其切换时间？就这一问题与业内人士多次交流 探讨，认为20min之内如能将备用电源投入运行，对建筑物运营不会产生太大影响，可认为符合 设计要求，据此确定采用手动切换还是自动切换 。如备用电源在20min之内能为全部一级（二级）负荷供电，则允许采用手动，否则，应采用自 动切换。这一观点是基于客梯、生活水泵及电动 扶梯等在短时中断供电不会造成太大影响来确定 的。4 对消防负荷的备用电源的要求对消防负荷备用电源的要求，在设计中也是 不好掌握且容易忽视的问题。
8、因此，正在修订 中的高层民用建筑设计防火规范GB50045 作了下述规定： 4.1消防设备的备用电源应满足消防设备持续运行 时间的要求； 4.2消防设备的配电箱和控制箱应满足消防设备运 行期间的耐火要求。消防设备的备用电源通常有三种: 1） 独立于工作电源的市电回路;2）柴油发电机; 3）EPS应急电源。 当采用柴油发电机、EPS作应急电源时，其容量应满足消防设备持续运行时间的要求。在此值得一提的是EPS应急电源装置的初装容量应保证蓄电池组在更换之前的任意时间 内都能满足消防设备持续运行时间的要求。消防设备的配电箱和控制箱,应采取耐火隔离措施。这也是确保火灾时配电箱和控制箱不会因 为自身防护不
9、好而影响消防设备运行。如配电箱 和控制箱不采取耐火防护措施，则火灾时箱体受 热很快就使箱内电器元件变形或跳闸,不能完成赋予的灭火任务。通常耐火隔离措施有两种：1） 将普通配电箱和控制箱安装在用防火墙 封闭起来的配电间或控制间里与火场隔离；2） 采用箱体内部作了耐火处理的配电箱。若配电箱和控制箱只能安装在现场，就应采用具有耐 火功能的配电箱。4.3 对于一些小型建筑物内的消防动力负荷如何供电？这些小型建筑物内的消防动力负荷主要为消火栓水泵和消防电梯，容量比较小，且供配电系 统为一路10 kV电源带一台小容量变压器， 显然，不能满足二级消防负荷的要求。通常工 程中可采用下列措施解决：如果建筑物内仅
10、有消火栓水泵，工作泵用一路 专用回路供电。备用泵可采用柴油机泵。火灾时， 工作泵故障或市电中断，备用泵自动点火启动灭火 。如果建筑物内不仅有消火栓水泵，还有消防电 梯，则应采用手推车电站，将其设置在房间内，作 为 消防动力负荷的备用电源。4.4 关于采用EPS应急电源装置作为消防动力负荷 的备用电源问题由于EPS无后续能源供应，且蓄电池组具有衰 变特性以及初装容量等等问题，在应用层面上， 国内尚未达成一致意见。从高规、建规 、火规和民规等国家标准的修订情况看 ，均不支持EPS作为消防动力负荷的备用电源使 用。因此，民用建筑电气设计中，消防动力负荷 暂不宜采用EPS应急电源装置。 5 消防泵、喷
11、洒泵、水幕泵火灾时持续工作时间为了合理的确定消防设备的备用电源容量和配 电线路，设计人员必须清楚消防设 备在火灾时的持续工作时间。 根据高层民用建筑设计防火规范GB50045- 95 第7.3.3条规定：商业楼、展览楼、综合楼、一类建 筑的财贸金融楼、图书馆、书库，重要的档案楼、 科 研楼和高级旅馆的火灾延续时间应按3.00h计算， 其它高层建筑可按2.00h计算。自动喷水灭火系统 可 按火灾延续时间1.00h计算。采用防火卷帘代替防火墙时，其防火卷帘应符 合 防火墙耐火极限的判定条件或在其两侧设闭式自动 喷 水灭火系统，该系统为独立系统，火灾延续时间 3.00h。上述条款根据建筑物的性质、类
12、别明确规 定 了火灾延续时间。换言之，消防泵在火灾时应满足 持 续工作时间为3.00h和2.00h；喷洒泵应满足持续工 作 时间1.00h；用于防火 卷帘的水幕泵系统应满足持续工作时间3.00h。6 加压送风机、排烟机及消防电梯火灾时持续工作 时间在高层民用建筑防火设计规范GB50045- 95和建筑设计防火规范GB50016 中对此均无明确的规定。那么正压风机、排烟机、 消防电梯在火灾时，持续工作时间究竟多少合适 呢？由高规知道：防排烟设施的功能主要是当 高层建筑发生火灾时，保证防烟楼梯间，消防电梯 井道及电梯前室内无烟或少烟，确保高层建筑内部 人员逃生的垂直疏散通道安全。因此，正压风机、
13、排烟机火灾时的持续工作时间应不小于人员的疏 散时间,应大于30min。 消防电梯的持续工作时间，应根据消防人员使 用消防电梯救火的时间确定，因此消防电梯的持续 工作时间应不小于消防泵的持续工作时间3.00h或 2.00h。在此值得注意的是：正压风机、排烟机火灾时 的持续工作时间大于30min仅考虑了普通人员的疏 散，没有考虑消防人员的撤离。 7 10kV电力电缆的防火和耐火要求上述所提消防设备火灾时的持续工作时间，为 设计人员提供了设计消防电源和消防配电线路的依 据，在这方面往往都将重点放在低压侧的防护上， 而忽略10kV电力电缆的防护。 譬如：在一座建筑物内有总变电所和几个分变电 所，由总变电所至分变电所的10kV电力电缆的选 择 和敷设应采取耐火措施。否则，火灾时.低压侧做 的 再好，高压侧烧毁亦不能保证消防负荷的供电安 全。如工程中遇到上述情况，可采取下列措施：1）采用10kV耐火型电力电缆用防火桥架敷设 ；2）采用10kV普通型电力电缆用耐火桥架敷设 。结束语：在民用建筑供配电系统设计中，正确掌握不同 负荷的供电要求，就会合理确定供配电系统方案 。 尤其消防负荷供电要求，国家规范均在不断修订 使 其更为合理。 上述供配电设计的要求结合了作 者参与规范修订所掌握的情况及本人对规范的理 解所书，因本人水平有限难免有错，望读者指正。谢谢！
