高層住宅消防負荷供電形式的研究

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【摘 要】結(jié)合自身的工作經(jīng)驗，筆者對高層住宅消防負荷的供電形式進行了深入研究，為了合理的選擇高層住宅消防負荷的供電形式，詳細闡述了高層住宅消防負荷的多種不同種供電形式，針對不同類型的高層住宅，其消防負荷應(yīng)采用不同的供電形式。合理地選擇高層住宅消防負荷的供電形式，能夠提高高層住宅消防負荷供電的可靠性、經(jīng)濟性等。

【關(guān)鍵詞】高層住宅；消防負荷；供電形式

引言

隨著我國大中型城市人口的不斷增加，土地價值的不斷升高，普通的多層住宅建筑不能滿足人口密集型的大中型城市的發(fā)展，越來越多的高層住宅被興建，高層住宅現(xiàn)主要有單單元、雙單元和三單元這三種類型。與多層住宅建筑相比，高層住宅由于火災(zāi)隱患點多，發(fā)生火災(zāi)的可能性會大大增加，且火勢蔓延快，人員疏散及救援困難，火災(zāi)時的自救及建筑物內(nèi)的消防設(shè)施及時補救尤為重要[1]，因此，高層住宅中的消防設(shè)施對最大化地減小人民群眾的生命和財產(chǎn)損失起著至關(guān)重要的作用，消防負荷供電的可靠性更是重中之重。

1高層住宅的消防設(shè)施及其供電要求

高層住宅（本文中的高層住宅均指一類建筑）的消防設(shè)施用于發(fā)生火災(zāi)時保障建筑消防安全和人員疏散安全。根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗，目前高層住宅的消防設(shè)施主要包括正壓風機、排煙風機、消防補風機、消防電梯、消防排污泵、消火栓、自動噴淋、火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制設(shè)備、應(yīng)急照明等。根據(jù)《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范（JGJ16-2008）》[2]（以下簡稱《民規(guī)》）3.2.3第1條規(guī)定：“一類高層民用建筑的消防控制室、火災(zāi)自動報警及聯(lián)動控制裝置、火災(zāi)應(yīng)急照明及疏散指示標志、防煙及排煙設(shè)施、自動滅火系統(tǒng)、消防水泵、消防電梯及其排水泵、電動的防火卷簾及門窗以及閥門等消防用電應(yīng)為一級負荷，二類高層民用建筑內(nèi)的上述消防用電應(yīng)為二級負荷”。因此，高層住宅中消防負荷均為一級負荷。

根據(jù)《民規(guī)》3.2.3規(guī)定：“一級負荷應(yīng)由兩個電源供電，當一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不應(yīng)同時受到損壞”。《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB50052-2009）》[3]3.0.2規(guī)定：“一級負荷應(yīng)由雙重電源供電，當一電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)同時受到損壞”。又《民規(guī)》13.9.6規(guī)定：“消防水泵、消防電梯、防煙及排煙風機等的兩個供電回路，應(yīng)在最末一級配電箱處自動切換。消防設(shè)備的控制回路不得采用變頻調(diào)速器作為控制裝置”。因此，高層住宅中消防負荷均需要兩個不同時損壞的電源供電，且兩電源應(yīng)在最末一級配電箱進行自動切換。

2住宅小區(qū)的兩種供電方案

目前住宅小區(qū)主要有兩種供電方案。

2.1第一種供電方案

由市政引來一路高壓電源，為了滿足高層住宅中一級用電負荷的需求，再設(shè)一臺或多臺柴油發(fā)電機組作為一級用電負荷的備用電源。平時柴油發(fā)電機組不啟動，當市政電源由于某種原因發(fā)生故障時，油發(fā)電機組啟動，為整個小區(qū)的一級用電負荷和二級用電負荷供電，二級負荷主要包括小區(qū)的生活泵房、鍋爐房和換熱站用電等（《民規(guī)》3.2.6規(guī)定：“區(qū)域性的生活給水泵房、采暖鍋爐房及換熱站的用電負荷，應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、重要性等因素合理確定負荷等級，且不應(yīng)低于二級”）；當小區(qū)某棟建筑或地下車庫發(fā)生火災(zāi)時，柴油發(fā)電機組應(yīng)能在30秒內(nèi)啟動且僅為發(fā)生火災(zāi)建筑的消防用電負荷供電。

2.2第二種供電方案

由市政引來兩路能夠滿足一級用電負荷的高壓電源，兩路電源互為主備用，為小區(qū)一級用電負荷和二級用電負荷供電。與第一種供電方案相比，第二種供電方案平時變電所兩臺變壓器低壓配電母線均帶電，可以靈活地選擇住宅配電室內(nèi)為消防負荷供電配電柜出線回路的主用與備用狀態(tài)，簡化了變電所系統(tǒng)及住宅配電系統(tǒng)的設(shè)計。

3不同類型高層住宅的供電形式

3.1單單元高層住宅消防負荷的供電形式

高層住宅一般均設(shè)配電室，多數(shù)單單元類型高層住宅配電室設(shè)在地下一層，如果沒有地下層，配電室一般設(shè)在首層。單單元類型高層住宅消防負荷主要有一種供電形式，如圖1所示。

在配電室設(shè)置兩個為消防負荷供電的配電柜，分別為AP1和AP2，配電柜AP1由變電所內(nèi)變壓器1配電母線引來，配電柜AP2由變電所內(nèi)變壓器2配電母線引來，建筑內(nèi)消防負荷配電箱ATE分別由配電柜AP1和配電柜AP2各引一路電源，滿足高層住宅消防負荷供電要求。當變壓器2為小區(qū)柴油發(fā)電機組時，配電柜AP1為主用柜，出線回路均為主用回路，配電柜AP2為備用柜，出線回路均為備用回路。

3.2雙單元高層住宅消防負荷的供電形式

雙單元類型高層住宅一般每個單元均設(shè)一配電室為本單元建筑供電，雙單元類型高層住宅的消防負荷主要有兩種供電形式，分別如圖2和圖3所示

與單單元類型高層住宅類似，供電形式一的每個單元配電室內(nèi)均設(shè)兩個為消防負荷供電的配電柜，配電柜AP1和AP2為一單元消防負荷供電，配電柜AP3和AP4為二單元消防負荷供電，一單元與二單元消防負荷供電互不影響，供電可靠性高。

當變壓器2為小區(qū)柴油發(fā)電機組時，配電柜AP1的出線回路作為兩個單元消防負荷的主用電源，配電柜AP2的出線回路作為兩個單元消防負荷的備用電源。

供電形式二的每個單元配電室僅設(shè)一個為消防負荷供電的配電柜，配電柜AP1中為一單元消防負荷供電的出線回路均作為主用電源，為二單元消防負荷供電的出線回路均作為備用電源，配電柜AP2中為二單元消防負荷供電的出線回路均作為主用電源，為一單元消防負荷供電的出線回路均作為備用電源。

當變壓器2為小區(qū)柴油發(fā)電機組時，一單元中配電柜AP1為主用柜，平時一單元與二單元消防負荷均由配電柜AP1供電，當市電因某種故障停電時，由配電柜AP2供電。

與供電形式一相比，供電形式二減少了配電柜數(shù)量，也減少了由變電所和柴發(fā)機房引來的電纜數(shù)量，但雙單元類型高層住宅地下層的每個單元配電室一般均設(shè)在不同的兩個防火分區(qū)，為消防負荷供電的回路跨越了防火分區(qū)。作為獨立的建筑，配電柜AP1和AP2可以理解為本建筑的第一級配電，其配出的回路認為是配電干線，雖然《民規(guī)》13.9.8中只規(guī)定：“消防用電設(shè)備配電系統(tǒng)的分支線路，不應(yīng)跨越防火分區(qū)，分支干線不宜跨越防火分區(qū)”，規(guī)范中沒有規(guī)定配電干線是否可以跨越防火分區(qū)，其原因筆者認為主要是考慮電纜豎井內(nèi)的豎向配電，同一樓層內(nèi)的水平布線，即使配電干線筆者認為最好也不要跨越防火分區(qū)，所以筆者認為供電形式二仍降低了系統(tǒng)供電的可靠性，同時后期的維修不方便且管理復雜。

3.3 三單元高層住宅消防負荷的供電形式

三單元類型高層住宅與二單元類型相同，每個單元均設(shè)一配電室，三單元類型高層住宅的消防負荷主要有三種供電形式，分別如圖4、圖5和圖6所示。

與雙單元類型高層住宅類似，供電形式一的每個單元配電室內(nèi)均設(shè)兩個為消防負荷供電的配電柜，配電柜AP1和AP2為一單元消防負荷供電，配電柜AP3和AP4為二單元消防負荷供電，配電柜AP5和AP6為三單元消防負荷供電，這種供電形式可靠性高。當變壓器2為小區(qū)柴油發(fā)電機組時，配電柜1、3、5分別為一單元、二單元、三單元的主用柜，配電柜2、4、6分別為一單元、二單元、三單元的備用柜。

供電形式二的每個單元配電室僅設(shè)一個為消防負荷供電的配電柜，配電柜AP1、AP2、AP3均作為主用電源分別為一單元、二單元、三單元的消防負荷供電。

一單元配電柜AP1的部分出線回路作為二單元消防負荷的備用電源；二單元配電柜AP2的一部分出線回路作為一單元消防負荷的備用電源，另一部分出線回路作為三單元消防負荷的備用電源；三單元配電柜AP3的出線回路只作為主用電源為三單元消防負荷供電。

配電柜AP1、AP2、AP3的出線回路數(shù)量均不相同，二單元配電柜AP2出線回路最多，三單元配電柜AP3出線回路最小。

當變壓器2為小區(qū)柴油發(fā)電機組時，出線回路最多的二單元配電柜AP2作為三個單元的備用電源為三個單元的消防負荷供電，配電柜AP1為一單元和二單元提供主用電源，配電柜AP3為三單元提供主用電源。

供電形式三的三個單元只設(shè)兩個為消防負荷供電的配電柜AP1和配電柜AP2，其中配電柜AP1設(shè)在一單元配電室，配電柜AP2設(shè)在二單元配電室，三單元配電室內(nèi)不設(shè)為消防負荷供電的配電柜。

配電柜AP1為一單元消防負荷提供主用電源，為二單元和三單元消防負荷提供備用電源；配電柜AP2為二單元和三單元消防負荷提供主用電源，為一單元消防負荷提供備用電源。

當變壓器2為小區(qū)柴油發(fā)電機組時，三個單元消防負荷的主用電源均由配電柜AP1提供，備用電源均由配電柜AP2提供。

與供電形式二和供電形式三相比，供電形式一具有最高的供電可靠性，但配電設(shè)備及配電柜的進線數(shù)量增加了成本；供電形式二在供電形式一的基礎(chǔ)上降低了系統(tǒng)成本，但為消防負荷供電線路跨越了防火分區(qū)，可靠性會降低；

供電形式三在供電形式二的基礎(chǔ)上減少了三單元配電柜AP3，同時，由供電形式二的三個電源進線減少到兩個電源進線，但為三單元消防負荷供電的供電線路跨越防火分區(qū)數(shù)量多，且供電線路長度增加，大大降低了系統(tǒng)供電的可靠性。

3結(jié)語

本文介紹高層住宅消防負荷的多種供電形式均能滿足高層住宅消防負荷的供電要求，與經(jīng)濟性相比，高層住宅消防負荷供電的可靠性更為重要。筆者認為對于雙單元類型高層住宅，首選供電形式一，供電形式二也可以采用；對于三單元類型高層住宅，供電形式一的供電可靠性最高，應(yīng)作為首選，在特別強調(diào)經(jīng)濟性時，可以采用供電形式二和供電形式三，與供電形式三相比，供電形式二應(yīng)優(yōu)先選擇。以上僅是筆者對高層住宅消防負荷供電形式的一些淺見，如有不妥之處，懇請批評指正。

參考文獻：

[1]陳志剛. 高層建筑消防負荷供電方案的比較[J] . 給排水與建筑電氣， 2006（5）：81-82

[2]JGJ 16-2008 民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB 50052-2009 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[S].