、 消防用電及負荷等級

一、消防用電

在正常條件下，消防用電設備依靠城市電網(wǎng)供給電能。一旦發(fā)生火災，就會直接影響城市電網(wǎng)電能輸送的可靠性和性，也就直接影響消防用電設備在火災條件下工作的可靠性和性。因此，在建筑電氣防火設計的過程中，首要考慮的就是消防用電在火災條件下的電能連續(xù)供給的可靠性和性。這種供給的性包括電能的限流和限壓，以保證消防用電設備在電氣故障情況下不會引起火災;還包括電氣線路漏電引發(fā)的觸電，危及應急逃生人員和搶險救援人員的生命

消防電源是指在發(fā)生火災時能保證消防用電設備繼續(xù)正常運行的獨立電源。消。防電源的基本要求包括以下幾個方面:

(一)可靠性

在火災條件下，若消防電源停止供電，會使消防用電設備直接失去作用，貽誤了搶險救援的時機，給人民的生命財產(chǎn)造成嚴重的損失，因此必須確保消防電源及配電系統(tǒng)的可靠性。

(二)耐火性

在火災條件下，許多消防用電設備是在火災現(xiàn)場或附近工作，因此消防電源的配電系統(tǒng)應具有耐火、耐熱及防爆性能，同時還可以采用耐火材料，在建筑整體火條件不變的情況下，可以通過采用耐火電線電纜提高供電的能力和時間。

(三)有效性

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

(四)性

消防電源和配電系統(tǒng)在火災條件下工作環(huán)境極為惡劣，必須采取相應的保護措施，防止過電流、過電壓導致消防用電設備的故障起火，防止電氣線路漏電引發(fā)的觸電事故。

(五)科學性和經(jīng)濟性

在保證可靠性、耐火性、有效性和性的前提下，要考慮系統(tǒng)設計的科學性，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、運行和維護保養(yǎng)費用等。

二、消防用電的負荷等級

在供配電系統(tǒng)中，用電設備被稱為電力負荷，其大小用功率或電流表示。劃分消防負荷等級并確定其供電方式的基本出發(fā)點是建筑物的結構、使用性質(zhì)、火災險性、人員疏散和撲救難度、事故造成的后果等因素。

(一)基本概念

消防用電負荷是指消防用電設備根據(jù)供電可靠性及中斷供電所造成的損失或影響程度，分為一級負荷、二級負荷和三級負荷。

(二)一級負荷

(1)一級負荷適用的場所。下列場所的消防用電應按一級負荷供電: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)一級負荷的電源供電方式。一級負荷供電應由兩個電源供電，且要符合下列條件:

1)當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應同時受到破壞。

2)一級負荷中特別重要的負荷，除由兩個電源供電外，還應增設應急電源并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng)。應急電源可以是獨立于正常電源的發(fā)電機組、供電網(wǎng)中獨立于正常電源的專用的饋電線路、蓄電池或干電池。

(3)結合消防用電設備的特點，以下供電方式可視為一級負荷供電:

1)電源來自兩個不同的發(fā)電廠。

2)電源來自兩個區(qū)域變電站(電壓在35kV及以上)。

3)電源來自一個區(qū)域變電站，同時另設一臺自備發(fā)電機組。

(三)二級負荷

(1)二級負荷適用的場所。下列建筑物、儲罐(區(qū))和堆場的消防用電應按二級負荷供電:室外消防用水量大于30L/s的廠房(倉庫)，外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆場、可燃氣體儲罐(區(qū))和甲、乙類液體儲罐(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個的電影院、劇場，座位數(shù)超過3000個的體育館，任一層建筑面積大于3000㎡的商店和展覽建筑省(市)級及以上的廣播電視、電信和財貿(mào)金融建筑，室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑。

(2)二級負荷的電源供電方式。二級負荷的電源供電方式可以根據(jù)負荷容量及重要性進行選擇:

1)二級負荷的供電系統(tǒng)要盡可能采用兩回路供電。

2)在負荷較小或地區(qū)供電條件較困難的情況下，允許有一回路6kV以上專線架空線或電纜供電。

當采用架空線時，可為一回路架空線供電;當用電纜線路供電時，由于電纜發(fā)生故障恢復時間和故障點排查時間長，故應采用兩根電纜組成的線路供電，且每根電纜均應能承受的二級負荷。

(四)三級負荷

級消防用電設備采用專用的單回路電源供電，并在其配電設備上設有明顯標志。其配電線路和控制回路應按照防火分區(qū)進行劃分。

消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機等消防設備，應急電源可采用第二路電源、帶自啟動的應急發(fā)電機組或由兩者組成的系統(tǒng)供電方式。

消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機等的供電，要在末一級配電箱處設置自動切換裝置。切換部位是指各自的末一級配電箱，如消防水泵應在消防水泵房的配電箱處切換，消防電梯應在電梯機房配電箱處切換。

三、消防備用電源

當建筑處于火災條件下，為確保人員疏散和搶險救援，許多消防用電設備仍需要堅持工作，為消防用電設備應急供電的獨立電源稱為消防備用電源。消防備用電源通常有三種:①獨立于工作電源的帶電回路;②柴油發(fā)電機;③應急供電電源(EPS)。在特定防火對象的建筑物內(nèi)，消防備用電源種類不是單一的，應采用幾個電源的組合方案。一般根據(jù)建筑負荷等級、供電質(zhì)量、應急負的數(shù)量與分布以及負荷特性等因素來決定方案的選擇。消防用電設備在正常條下由主電源供電，發(fā)生火災時由消防備用電源供電，當主電源不論何種原因被切斷時，消防備用電源應能自動投入以保證消防用電的可靠性。這些備用電源的供電時間和容量，均要求滿足各消防用電設備設計持續(xù)運行時間長者的要求。

(一)柴油發(fā)電機組

柴油發(fā)電機組是將柴油機與發(fā)電機組合在一起的發(fā)電設備，其優(yōu)點是機組運行不受城市電網(wǎng)運行狀態(tài)的影響，是較理想的獨立可靠電源;機組功率范圍廣，可從幾千瓦到數(shù)十千瓦不等;機組操作簡單，容易實現(xiàn)自動控制;機組工作效率高，對油質(zhì)要求不高。其缺點是工作噪聲大，過載能力小，適應啟動沖擊負荷能力較差

(二)應急供電電源

應急供電電源是指平時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。

第二、 消防電源供配電系統(tǒng)

消防用電設備的配電方式正確選擇建筑物內(nèi)低壓配電系統(tǒng)主接線方案，是民用建筑電氣設計的重要節(jié)，設計中應根據(jù)建筑物的高度、規(guī)模和性質(zhì)來合理確定。通常建筑高度越高、量越大，發(fā)生火災時撲救的難度也越大。當建筑高度超過100m時，只能靠自救火。因此，保證消防用電設備的可靠供電非常重要。為了保證消防負荷供電不受消防負荷的影響，低壓配電系統(tǒng)主接線采用分組設計方案，這無疑將大幅提高配系統(tǒng)的可靠性。要根據(jù)負荷性質(zhì)及容量合理設置短路保護、過負荷保護、接地故保護和過、欠電壓保護。

(一)消防負荷的電源設計

消防電源要在變壓器的低壓出線端設置單獨的主斷路器，不能與非消防負荷共用同一路進線斷路器和同一低壓母線段。消防電源應獨立設置，即從建筑物變電所低壓側(cè)封閉母線處或進線柜處就將消防電源分出而各自成獨立系統(tǒng)。如果建筑物低壓電纜進線，則從進線隔離電器下端將消防電源分開，從而確保消防電源相對建筑物而言是獨立的，提高了消防負荷供電的可靠性。

當建筑物雙重電源中的備用電源為冷備用，且備用電源的投入時間不能滿足消防負荷允許中斷供電的時間時，要設置應急發(fā)電機組，機組的投入時間要滿足消防負荷供電的要求。

(二)消防備用電源的設計

當消防電源由自備應急發(fā)電機組提供備用電源時，消防用電負荷為一級或二級的要設置自動和手動啟動裝置，并在30s內(nèi)供電;當采用中壓柴油發(fā)電機組時，確認火災后要在60s內(nèi)供電。

工作電源與應急電源之間要采用自動切換方式，同時按照負載容量由大到小的原則順序啟動。電動機類負載啟動間隔宜在10~20s。

當采用柴油發(fā)電機組作為消防備用電源時，其電壓等級要符合下列規(guī)定:

(1)供電半徑不大于 400m時，宜采用低壓柴油發(fā)電機組。

(2)供電半徑大于400m時，宜采用中壓柴油發(fā)電機組。

(3)線路電壓降不應大于供電電壓的 5%。

備用消防電源的供電時間和容量，應能滿足該建筑火災延續(xù)時間內(nèi)各消防用電設備的要求。

當采用消防設備應急電源(FEPS)作為備用電源時，電池初裝容量應為使用容量的3倍;三相供電的EPS單機容量不宜大于120kW，單相供電的EPS單機容量不宜大于 30kW，且應有單節(jié)電池保護和電能均衡裝置。

（三)、配電設計

消防水泵、噴淋水泵、、水幕泵和消防電梯要由變、配電站或主配電室直接出線，采用放射式供電;防煙排煙風機、防火卷簾以及疏散照明可采用放射式或樹千式供電。消防水泵、防煙排煙風機及消防電梯的兩路低壓電源應能在設備機房內(nèi)自動切換，其他消防設備的電源應能在每個防火分區(qū)配電間內(nèi)自動切換;消防

控制室的兩路低壓電源應能在消防控制室內(nèi)自動切換。消防水泵、防煙排煙風機和正壓送風機等設備不能采用變頻調(diào)速器作為控制裝置。電動機類的消防設備不能采用EPS/UPS(UPS為不間斷電源)作為備用電源。主消防泵為電動機水泵，備用消防泵為柴油機水泵，主消防泵可采用一路電源供電。消防設備的配電箱和控制箱宜安裝在配電室、消防設備機房、配電小間或電氣豎井內(nèi);當必須在其他場所安裝時，箱體要采取防火措施，并滿足發(fā)生火災時消防設備持續(xù)運行時間的要求。

消防負荷的配電線路所設置的保護電器要具有短路保護功能，但不宜設置過負荷保護裝置，如設置只能動作于報警而不能用于切斷消防供電，因為消防水泵因軸封銹蝕而使消防水泵堵轉(zhuǎn)，啟動電流會很大使電纜發(fā)熱，溫度在達到設定值時為保護電器動作而切斷電源，這是不允許的。如果不設置過負荷保護而出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)，電纜溫度上升 100 ℃或 200 ℃時，對于耐火 750 ℃或 950 ℃的電纜影響不是很大，在轉(zhuǎn)矩的作用下，有可能克服電動機軸封阻力，使電動機逐漸轉(zhuǎn)動起來。

消防負荷的配電線路不能設置剩余電流動作保護和過、欠電壓保護，因為在火災這種特殊情況下，不管消防線路和消防電源處于什么狀態(tài)或出現(xiàn)什么故障，為消防設備供電是重要的。

消防設備的配電裝置與非消防設備的配電裝置宜分列安裝;若必須并列安裝則分界處應設防火隔斷。消防配電設備應設有明顯標志，專用消防配電柜宜采用紅色柜體。

二、電線電纜的選擇

火災報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)的布線要選擇銅芯絕緣導線或銅芯電纜?；馂淖詣訄缶到y(tǒng)的傳輸線路和采用 50V以下電壓供電的控制線路，應采用電壓等級不低于交流 300/500V的銅芯絕緣導線或銅芯電纜。采用交流 220/380V的供電和控制線路，應采用電壓等級不低于交流 450/750V的銅芯絕緣導線或銅芯電纜。

電線電纜種類及敷設方式要根據(jù)消防電線電纜在火災條件下的持續(xù)工作時間因素進行選擇;消防設備的配電線路要滿足消防設備在發(fā)生火災時持續(xù)運行時間的要求。要根據(jù)使用場所對線纜的毒性、煙密度、引發(fā)和傳播火災的可能性等要求來選擇普通負荷的配電線路、控制線路和電子信息系統(tǒng)線路的類型及敷設方式。

消防用電設備配電系統(tǒng)的水平分支線路不宜跨越防火分區(qū)，當跨越防火分區(qū)時應采取防止火災延燃的措施。