基于建筑電氣設(shè)計(jì)的消防配電設(shè)計(jì)分析

【關(guān)鍵詞】建筑電氣設(shè)計(jì)；消防配電設(shè)計(jì)；消防配電系統(tǒng)

引言

建筑電氣設(shè)計(jì)，尤其是消防配電設(shè)計(jì)，對于保障人員安全和減少財(cái)產(chǎn)損失具有至關(guān)重要的作用。本文首先闡述了建筑電氣保護(hù)的必要性及其重要性，然后詳細(xì)討論了消防配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素，包括消防負(fù)荷的確定、線路選擇與敷設(shè)、供電與啟動(dòng)時(shí)間的要求，以及所需設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。最后，文章提出了加強(qiáng)消防配電系統(tǒng)保護(hù)的措施，旨在希望為相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員提供一些參考價(jià)值。

一、建筑電氣保護(hù)的必要性和重要性

建筑電氣保護(hù)不僅關(guān)系到電力供應(yīng)的穩(wěn)定性，更是建筑安全的重要組成部分。在緊急情況下，如火災(zāi)，其作用尤為關(guān)鍵。

首先，人員與財(cái)產(chǎn)安全保障。建筑電氣保護(hù)系統(tǒng)的核心任務(wù)是在緊急情況下保障人員的安全撤離和減少財(cái)產(chǎn)損失。通過為消防泵、疏散照明、緊急廣播系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備提供穩(wěn)定電力，電氣保護(hù)系統(tǒng)有助于快速反應(yīng)，爭取寶貴的逃生時(shí)間。其次，提升建筑安全性能。良好的電氣設(shè)計(jì)可以預(yù)防電氣火災(zāi)、減少電力故障，并通過智能監(jiān)控系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的安全隱患，從而提高建筑的整體安全性能。然后，適應(yīng)多樣化的工作場所需求。電氣保護(hù)設(shè)計(jì)需綜合考慮建筑的使用目的、人員活動(dòng)模式、建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素，以確保各類建筑的消防安全。此外，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)性。建筑電氣保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的可持續(xù)性。通過優(yōu)化電力使用效率和采用節(jié)能技術(shù)，可以減少能源消耗，降低運(yùn)營成本，同時(shí)減少對環(huán)境的影響。總結(jié)而言，建筑電氣保護(hù)是確保建筑安全、提升建筑性能、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、增強(qiáng)市場競爭力、支持智能建筑發(fā)展和應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的關(guān)鍵。

二、消防配電系統(tǒng)概述

（一）建筑電氣系統(tǒng)中的電氣保護(hù)

電氣保護(hù)是指在建筑電氣系統(tǒng)中采取的一系列措施，用以預(yù)防電氣故障，降低電氣事故的風(fēng)險(xiǎn)，并在發(fā)生故障時(shí)能夠快速響應(yīng)，保護(hù)人員和財(cái)產(chǎn)安全。這些措施包括但不限于過載保護(hù)、短路保護(hù)、接地保護(hù)、漏電保護(hù)等。

首先，過載保護(hù)防止電氣設(shè)備因長時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)行而導(dǎo)致的過熱和損壞。其次，短路保護(hù)在電路發(fā)生短路時(shí)，能夠迅速切斷電源，避免設(shè)備損淮和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。然后，接地保護(hù)是為了確保電氣系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，能夠安全地將電流導(dǎo)向地面，減少觸電危險(xiǎn)。最后，漏電保護(hù)則是檢測到漏電時(shí)立即切斷電源，防止電擊事故和電氣火災(zāi)。

（二）消防配電系統(tǒng)中的電氣保護(hù)

消防配電系統(tǒng)中電氣保護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：（1）關(guān)鍵設(shè)備供電。確保消防水泵、消防電梯、疏散照明等關(guān)鍵設(shè)備在緊急情況下能夠獲得穩(wěn)定的電力供應(yīng)。（2）非消防負(fù)荷控制。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，能夠自動(dòng)切斷非消防負(fù)荷，優(yōu)先保證消防設(shè)備和疏散通道的電力需求。（3）應(yīng)急電源切換。在主電源失效時(shí)，能夠迅速切換到應(yīng)急電源，如發(fā)電機(jī)或不間斷電源系統(tǒng)。（4）智能監(jiān)控與報(bào)警。集成智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測電力系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并發(fā)出警報(bào)，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。（5）耐火與耐高溫設(shè)計(jì)。消防配電線路和設(shè)備應(yīng)具備耐火和耐高溫特性，以保證在火災(zāi)條件下仍能正常工作一段時(shí)間。消防配電系統(tǒng)中的電氣保護(hù)能夠顯著提高建筑的消防安全性能，為人員疏散和火災(zāi)撲救爭取寶貴時(shí)間，減少火災(zāi)可能造成的損失。

（三）消防配電系統(tǒng)的主要部件

消防配電系統(tǒng)各個(gè)部件之間的協(xié)同工作對于實(shí)現(xiàn)建筑的消防安全目標(biāo)至關(guān)重要。在選擇和配置這些部件時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的需求和場景進(jìn)行綜合考慮，以確保系統(tǒng)運(yùn)行的高效性和安全性。

消防配電系統(tǒng)組成的主要部件包括以下幾個(gè)方面：（1）斷路器是用于保護(hù)電路免受過載和短路的電氣開關(guān)。在檢測到異常電流時(shí)，斷路器會(huì)自動(dòng)斷開電路，防止進(jìn)一步的損害。（ 2）過載繼電器裝置用于監(jiān)測電機(jī)或其他電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，一旦檢測到過載，繼電器會(huì)觸發(fā)斷路器斷開電路。（3）接觸器是一種用于遠(yuǎn)程控制高電流負(fù)載的開關(guān)設(shè)備，常用于啟動(dòng)和停止電機(jī)或大型設(shè)備的電源。（4）電機(jī)啟動(dòng)器是專門設(shè)計(jì)來控制電機(jī)啟動(dòng)、停止和過載保護(hù)的設(shè)備，通常包含接觸器、過載繼電器和斷路器。（5）不間斷電源（UPS）系統(tǒng)能夠在主電源失效時(shí)提供臨時(shí)電力，保證關(guān)鍵設(shè)備如消防控制系統(tǒng)、緊急照明和通信系統(tǒng)不間斷運(yùn)行。（6）在長時(shí)間停電或主電源不可用時(shí)，發(fā)電機(jī)作為備用電源，可以為建筑提供持續(xù)的電力供應(yīng)。（7）配電盤是用于分配電力至不同電路的裝置，它通常包含多個(gè)斷路器和保護(hù)裝置，以確保電力的合理分配和安全使用。（8）應(yīng)急照明控制器是在緊急情況下，這些控制器會(huì)自動(dòng)激活應(yīng)急照明系統(tǒng)，確保人員能夠安全疏散。（9）火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)包括煙霧探測器、溫度感應(yīng)器和手動(dòng)報(bào)警按鈕等，它們與消防配電系統(tǒng)相連，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警。（10）高質(zhì)量的電纜和電線是消防配電系統(tǒng)的重要組成部分，它們需要符合耐火和耐高溫的標(biāo)準(zhǔn)，以保證在火災(zāi)情況下仍能安全傳輸電力。（11）接地系統(tǒng)對于確保電氣安全至關(guān)重要，它可以在發(fā)生故障時(shí)安全地導(dǎo)引電流至地面，減少觸電和火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

三、消防配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法

下面將詳細(xì)論述消防配電系統(tǒng)的電源選擇、配電線路的設(shè)計(jì)以及消防用電設(shè)備的配電要求。

（一）消防負(fù)荷的分級(jí)及供電方案

消防負(fù)荷的分級(jí)是消防配電設(shè)計(jì)的首要步驟，它決定了供電方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB51348-2019附錄A和GB50016-2014的10.1.1條及10.1.2條，建筑高度大于150m的超高層公共建筑消防負(fù)荷按一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷供電；一類高層民用建筑、建筑高度大于50m的乙、丙類廠房和丙類倉庫消防用電按一級(jí)負(fù)荷供電；室外消防用水量大于30L/s的廠房（倉庫）、室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆場、可燃?xì)怏w儲(chǔ)罐（區(qū)）和甲、乙類液體儲(chǔ)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(gè)的電影院、劇場，座位數(shù)超過3000個(gè)的體育館，任一層建筑面積大于3000m2的商店和展覽建筑，省（市）級(jí)及以上的廣播電視、電信和財(cái)貿(mào)金融建筑，室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑的消防用電按二級(jí)負(fù)荷供電；除上述建筑的消防用電可按三級(jí)負(fù)荷供電。

在供電方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)GB51348-2019的13.7.4條，一級(jí)負(fù)荷是那些對消防工作至關(guān)重要的設(shè)備和系統(tǒng)，如消防泵、排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯等，一級(jí)負(fù)荷會(huì)由兩個(gè)獨(dú)立的電源供應(yīng)，通常是一主一備。這兩個(gè)電源應(yīng)來自不同的變電站甚至不同的電網(wǎng)，以確保其中一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)可以立即接替其工作；消防用電負(fù)荷等級(jí)為一級(jí)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)由雙重電源的兩個(gè)低壓回路或一路市電和一路自備應(yīng)急電源的兩個(gè)低壓回路在最末一級(jí)配電箱自動(dòng)轉(zhuǎn)換供電；消防用電負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)負(fù)荷時(shí)，應(yīng)由一路10kV電源的兩臺(tái)變壓器的兩個(gè)低壓回路或一路10kV電源的一臺(tái)變壓器與主電源不同變電系統(tǒng)的兩個(gè)低壓回路在最末一級(jí)配電箱自動(dòng)切換供電；消防用電負(fù)荷等級(jí)為三級(jí)負(fù)荷時(shí)，消防設(shè)備電源可由一臺(tái)變壓器的一路低壓回路供電或一路低壓進(jìn)線的一個(gè)專用分支回路供電。綜合考慮建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用功能和消防設(shè)備的重要性，選擇最合適的供電方式．如放射式、樹干式、鏈?zhǔn)降龋_保消防配電系統(tǒng)的高效性和可靠性。

（二）消防配電線路的選擇和敷設(shè)

消防配電線路的選擇和敷設(shè)直接關(guān)系到系統(tǒng)的安全性和可靠性。根據(jù)GB31247《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》的規(guī)定，消防配電線路應(yīng)選用具有良好耐火性能和低煙無鹵特性的電線、電纜。這樣的電線、電纜在火災(zāi)情況下能夠延緩火勢蔓延，減少有毒煙霧的產(chǎn)生，為人員疏散爭取寶貴時(shí)間。

同時(shí)，根據(jù)GB50016-2014的10.1 .10條線路明敷時(shí)（包括敷設(shè)在吊頂內(nèi)），應(yīng)穿金屬導(dǎo)管或采用封閉式金屬槽盒保護(hù)，金屬導(dǎo)管或封閉式金屬槽盒應(yīng)采取防火保護(hù)措施；當(dāng)采用阻燃或耐火電纜并敷設(shè)在電纜井、溝內(nèi)時(shí)，可不穿金屬導(dǎo)管或采用封閉式金屬槽盒保護(hù)；當(dāng)采用礦物絕緣類不燃性電纜時(shí)，可直接明敷；線路暗敷時(shí)，應(yīng)穿管并應(yīng)敷設(shè)在不燃性結(jié)構(gòu)內(nèi)且保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30mm。

（三）消防用電設(shè)備的持續(xù)供電時(shí)間和應(yīng)急電源啟動(dòng)時(shí)間

消防用電設(shè)備的持續(xù)供電時(shí)間和應(yīng)急電源的啟動(dòng)時(shí)間是衡量消防配電系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。根據(jù)GB51348-2019的13.7.16條對不同消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間，最少持續(xù)供電時(shí)間提出了具體要求：

根據(jù)GB51348-2019的13.7.9條，當(dāng)一級(jí)消防應(yīng)急電源由低壓發(fā)電機(jī)組提供時(shí)，應(yīng)設(shè)自動(dòng)啟動(dòng)裝置，并應(yīng)在30s內(nèi)供電；當(dāng)采用高壓發(fā)電機(jī)組時(shí)，應(yīng)在60s內(nèi)供電。當(dāng)二級(jí)消防應(yīng)急電源由低壓發(fā)電機(jī)組提供，且自動(dòng)啟動(dòng)有困難時(shí)，可手動(dòng)啟動(dòng)。

（四）消防設(shè)備配電要求

GB51348-2019的相關(guān)規(guī)定中對一些消防設(shè)備提出特定的配電要求：（1）消防水泵、防煙風(fēng)機(jī)和排煙風(fēng)機(jī)不得采用變頻調(diào)速器控制。由于頻調(diào)速器為電子控制器，其故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于接觸器，對于消防水泵、防煙及排煙風(fēng)機(jī)這些重要的消防設(shè)備，IEC標(biāo)準(zhǔn)中也是采用接觸器控制。（2）民用建筑內(nèi)的消防水泵不宜設(shè)置自動(dòng)巡檢裝置。按照《建筑消防設(shè)施的維護(hù)管理》GB 25201-2010的規(guī)定按時(shí)維護(hù)管理，民用建筑內(nèi)消防水泵軸封不可能生銹。（3）除防火卷簾的控制箱外，配電箱及控制箱的位置應(yīng)避免易燃易爆區(qū)域，且應(yīng)位于易于接近且便于操作的區(qū)域。這關(guān)乎火災(zāi)等緊急情況下供電與控制設(shè)備的可靠性與安全性。

總之，消防配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜而細(xì)致的工作，它需通過精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格實(shí)施，消防配電系統(tǒng)能夠有效地支持消防設(shè)備在緊急情況下的運(yùn)行，為保護(hù)人員安全和減少財(cái)產(chǎn)損失提供堅(jiān)實(shí)的保障。

四、消防配電系統(tǒng)的保護(hù)措施

保護(hù)措施是確保消防配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，包括電氣保護(hù)、防雷與接地等多個(gè)方面。第一，電氣保護(hù)。GB50054-2014 6.3.6條相關(guān)要求過負(fù)荷斷電將引起嚴(yán)重后果的線路，其過載時(shí)不應(yīng)自動(dòng)切斷電源，可以設(shè)置一個(gè)預(yù)警系統(tǒng)作用于信號(hào)。由于消防用電設(shè)備在火災(zāi)的撲救中的重要性，故要求消防設(shè)備在過載時(shí)繼續(xù)工作，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，而不切斷電路。第二，防雷與接地。防雷與接地是消防配電系統(tǒng)的重要保護(hù)措施。防雷設(shè)施可以有效地防止雷電對系統(tǒng)的破壞；而良好的接地系統(tǒng)則可以確保電流在異常情況下能夠迅速流人大地，從而避免電擊和火災(zāi)的發(fā)生。

結(jié)論

在所有現(xiàn)代建筑中，配電系統(tǒng)是關(guān)系人類生命財(cái)產(chǎn)安全的用電安全的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和建筑電氣技術(shù)的快速發(fā)展，電氣保護(hù)將面臨許多發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。未來消防系統(tǒng)的發(fā)展將更加智能化，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)對消防系統(tǒng)實(shí)施智能化控制和監(jiān)控，提高自動(dòng)化水平和響應(yīng)速度?？傊?，消防系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要組成部分之一，必須對其進(jìn)行不斷地更新和完善，以保障人類生命和財(cái)產(chǎn)的安全。