專用消防電話系統(tǒng)中電話線極限長度的計算

劉浩愷，王吉鑫，侯猛

（中鐵電氣化勘測設(shè)計研究院有限公司）

1 問題的提出

建筑物的專用消防電話系統(tǒng)是一個獨立于普通電話的通信系統(tǒng)，它由專用的消防電話線路和消防電話產(chǎn)品構(gòu)成，為建筑物/建筑群的消防控制室與各個消防設(shè)備之間提供通信服務(wù)。在一個規(guī)模很大的建筑群中單根消防電話線路的長度可能長達(dá)3km～4km，如果線纜選型不當(dāng)將造成通話質(zhì)量不清晰，影響緊急情況下的消防救災(zāi)工作開展，因此有必要對消防電話系統(tǒng)的電話線極限長度進(jìn)行計算。

2 消防電話產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)限制

目前，國內(nèi)銷售的消防電話產(chǎn)品通常均按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》GB 16806-2006進(jìn)行檢測和制造，本標(biāo)準(zhǔn)對消防電話總機性能要求中有關(guān)電話線路參數(shù)的要求為：“在線路條件為環(huán)路電阻不大于300Ω（不含話機電阻）、線間絕緣電阻不小于20kΩ、線間電容不大于0.7μF條件下，消防電話總機和消防電話分機之間應(yīng)能清晰通過，無振鳴現(xiàn)象（見表1）?！?/p>

表1 消防電話產(chǎn)品清晰通話時對線路的技術(shù)參數(shù)要求

因此，在進(jìn)行設(shè)計時，必須保證電話線路的上述參數(shù)滿足產(chǎn)品規(guī)范中規(guī)定的線路參數(shù)最低要求，即可保證清晰的通話質(zhì)量。

3 影響消防電話線路長度的因素以及計算方法

根據(jù)消防電話系統(tǒng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，在消防電話主機的性能滿足GB16806-2006的最低條件下，電話線路長度取決于以下幾個參數(shù)：線路電阻（與線纜長度、芯線截面、芯線材料有關(guān)），線間絕緣電阻（與芯線絕緣材料、線纜長度等因素有關(guān)），線間電容（與電話線的長度、芯線絞合系數(shù)、填充介質(zhì)、工作電壓等因素有關(guān)），如表2所示。

表2 影響消防電話線路長度的因素

需要指出的是，影響消防電話線路電阻的因素除了與電話線有關(guān)，還有電話分機接線的接觸電阻有關(guān)，特別是當(dāng)一路消防電話線路帶有多個電話機或者電話插孔時必須考慮接觸電阻。通常每個串聯(lián)設(shè)備的接觸電阻可按照100mΩ考慮。

消防電話系統(tǒng)分為多線式和總線式兩種，多線式消防電話系統(tǒng)中同一路電話線上的設(shè)備均被主機認(rèn)為是一個地址點（1個位置或區(qū)域），而總線式消防電話系統(tǒng)中一路電話線路上的分機可通過編碼呼叫的方式分時占用線路。因此需要特別注意的是，總線式消防電話系統(tǒng)中一路電話線可能帶有很多設(shè)備，在這種情況話就不能忽略串接設(shè)備的接觸電阻，串接設(shè)備的接觸電阻Ck計算可采用公式：

式中：n為單路電話線上串接的電話或電話插孔的數(shù)量，0.1為每處的接觸電阻，Ω。

關(guān)于電話線的線間電容，表2 中給出的公式是按照平行雙導(dǎo)線的方式進(jìn)行計算，如果采用多芯電纜時則可以按照《通信電纜》（鄭玉東）中的3-14公式計算。消防電話系統(tǒng)通常使用的電話線均為0.75mm2～2.5mm2截面的屏蔽控制電纜，不論是芯線絞接還是平行，其芯線中心間距都非常小，因此可直接采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，即PVC 絕緣控制電纜為0.06μF/km～0.1μF/km 左右，XLPE 絕緣控制電纜為0.1μF/km～0.2μF/km左右[1]。

4 各種電話線參數(shù)的計算結(jié)果

根據(jù)前文所列的方法我們對幾種主要的控制電纜在消防電話線路中應(yīng)用時的參數(shù)進(jìn)行了計算，得出了線纜單位長度線路電阻、單位長度線間絕緣電阻、單位長度線間電容這幾個限制參數(shù)，如表3所示。

根據(jù)表3 計算得到的電話線參數(shù)，結(jié)合消防電話產(chǎn)品對線路的不同參數(shù)要求可以得到各種電話線路的長度限值，如表4所示。

表3 各種電話線參數(shù)的計算結(jié)果

5 單路電話線路上有多個電話插孔或分機的情況

當(dāng)單路電話線路上有多個電話插孔或分機時必須考慮串接設(shè)備接觸電阻的影響，假設(shè)每個串接設(shè)備的接觸電阻為0.1Ω，則對不同規(guī)格的線纜其減少長度與線路所接設(shè)備數(shù)量的關(guān)系如表5所示。

表5 電話線路長度限值核減量與線路終端數(shù)量對應(yīng)關(guān)系

從表4-5對比可見，線路上的終端數(shù)量主要影響線路電阻，而電話線路長度的主要影響因素是線間絕緣電阻和線間電容，在工程上可以忽略，線路所接終端設(shè)備的數(shù)量可參考設(shè)備廠商的產(chǎn)品說明書。

表4 各種電話線路的長度限值

6 結(jié)語

根據(jù)本文總結(jié)的工程計算用表，影響消防專用電話系統(tǒng)通話質(zhì)量的因素主要是電話線的線間絕緣和線間電容這兩個因素。其中，影響線間電容的主要決定因素是所選用的電話線是聚氯乙烯（PVC）絕緣還是交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣，如果采用PVC電纜將嚴(yán)重限制電話線路的長度，因此對規(guī)模較大的建筑群，為了保證消防電話系統(tǒng)的通話質(zhì)量，線路應(yīng)優(yōu)先選擇銅芯交聯(lián)聚乙烯(XLPE)絕緣控制電纜。同時，由于線間電容的限制，電話線路的長度不宜超過3.5km。