1、 民用建筑供配電設計應注意的幾個問題中國建筑東北設計研究院有限公司 王金元 110003 序： 在民用建筑電氣設計中，經常遇到一些易于忽視的問題，這些問題涉及到不同負荷對供配電系統的要求、火災時消防設備的持續運行時間及供電安全等方面，下面僅就消防負荷的供電要求、一級非消防負荷和二級非消防負荷的供電、對消防設備的備用電源的要求及線路敷設等問題予以分析和探討力求給出了符合規范要求的解決方案。 1 規范對消防負荷供電要求的一些變化 眾所周知，對一級（二級）消防負荷的供電 應采用雙回路（雙回線）電源供電，并在末端配電箱處自動切換。但是，為消防負荷供電的供配電系統應如何設計就各不相同了。通常有兩種方案，

2、一種是在兩路低壓進線斷路器后各設一消防負荷專用母線段(如圖一所示） ，另一種是消防負荷與非消防負荷共用同一低壓母線段(如圖二所示）無疑第一種受非消防負荷的影響要小，消防負荷供電可靠性要高。 圖一：負荷分組方案特點：消防負荷與非消防負荷分開，非消防負荷 對 消防負荷影響較小。 圖二：負荷不分組方案特點：消防負荷與非消防負荷不分開，非消防負荷 對 消防負荷影響較大。 上述兩個方案，如果低壓母線發生短路或由于火災時“切非”不利，消防水四溢導致配電線路發生接地故障或短路，造成越級跳閘等都會使進線斷路器跳閘則是兩個方案的共同特點。 G0.22/0.38kV非消防負荷消防負荷消防負荷非消防負荷0.22/0

3、.38kV3QF1QF2QF1QF1TM2TM電源電源 正因如此，近年火災案例中發生消防滅火設備在火災初期可啟動滅火，但在滅火過程中，發生主電源跳閘，主電源雖然有電，但合不上閘，消防滅火設備不能啟動，耽誤了最佳滅火時間，火勢蔓延造成重大損失的案例很多。因此，正在修訂的高層民用建筑設計防火規范GB50045作了下述規定：消防負荷的正常工作電源應獨立設置,不應與普通負荷共用同一低壓母線段。除電源進線設置的隔離電器外，亦不應與普通負荷共用同一進線斷路器。 本次修訂高規對消防電源提出了獨立設置的要求，其宗旨是確保火災期間消防電源不受非消防負荷的影響。具體做法是從建筑物變電所低壓側封閉母線處就將消防電源

4、分出各成獨立系統(如圖三所示)。如果建筑物為低壓電纜進線，則從進線隔離電器下端將消防電源和非消防電源分開，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。 圖三：負荷分組方案特點：消防負荷與非消防負荷分開，非消防負荷對消防負荷影響較小。電源電源1TM2TM1QF2QF3QF4QF5QF6QF消防負荷消防負荷非 消 防 負荷非 消 防 負荷0.22/0.38kV0.22/0.38kV0.22/0.38kV0.22/0.38kV2 規范對“末端”的新解釋 一級（二級）消防負荷供電強調：雙回路電源和雙回線電源在末端配電箱處自動切換。末端配電箱至消防設備的距離多遠才算末端呢？這一問

5、題國家規范一直沒有明確的規定，設計人員的理解各不相同，審圖人員與設計人員經常為此事爭執。為解決“末端” 問題，正在修訂中的火災自動報警系統設計規范GB 50116規定：末端配電箱至消防設備的距離小于等于30米，即可認為是“末端”。且不說此規定是否合理，但作為權威部門給出這一結論，對設計人員來說就有章可循了。3 一級（二級）非消防負荷的供電要求 對于消防負荷的供電，設計人員比較熟悉，但對于一級（二級）非消防負荷如何供電相當一部分設計人員的概念比較模糊。諸如下列的問題： 3.1非消防負荷與消防負荷的供電有何區別？ 消防負荷由雙回路（雙回線）電源供電，并在末端配電箱處自動切換。而非消防負荷未強調自動

6、切換，即可手動切換，也可自動切換。設計中采取何種方式，應根據工程的規模、功能的要求確定3.2 二級非消防負荷如何供電？1）當有兩路10kV電源滿足一級負荷供電時，可在低壓配電系統首端變電所或配電室切換，單回線路到末端，利用雙電源的可靠性彌補了單回線路供電可靠性的不足；2）一路10kV電源，兩臺變壓器供電時，應采用雙回線至低壓配電系統末端切換；3.3 一路10kV電源，一臺變壓器供電，能否滿足非消防二級負荷要求？ 作為專用電源供某種二級負荷（如空調機組）可滿足要求，應該指出這是為二級負荷供電的最低要求，如果不為專用則不能滿足要求。3.4 一級（二級）非消防負荷的切換時間多長合理？ 此問題在國內的

7、規范中均無明確交待，不像消防荷的切換時間均有較詳細的規定。如何確定其切換時間？就這一問題與業內人士多次交流探討，認為20min之內如能將備用電源投入運行，對建筑物運營不會產生太大影響，可認為符合設計要求，據此確定采用手動切換還是自動切換。如備用電源在20min之內能為全部一級（二級）負荷供電，則允許采用手動，否則，應采用自動切換。這一觀點是基于客梯、生活水泵及電動扶梯等在短時中斷供電不會造成太大影響來確定的。4 對消防負荷的備用電源的要求 對消防負荷備用電源的要求，在設計中也是不好掌握且容易忽視的問題。因此，正在修訂中的高層民用建筑設計防火規范GB50045作了下述規定：4.1消防設備的備用電

8、源應滿足消防設備持續運行時間的要求；4.2消防設備的配電箱和控制箱應滿足消防設備運行期間的耐火要求。 消防設備的備用電源通常有三種: 1） 獨立于工作電源的市電回路; 2）柴油發電機; 3）EPS應急電源。 當采用柴油發電機、EPS作應急電源時，其容量應滿足消防設備持續運行時間 的要求。在此值得一提的是EPS應急電源裝置的初裝容量應保證蓄電池組在更換之前的任意時間內都能滿足消防設備持續運行時間的要求。 消防設備的配電箱和控制箱,應采取耐火隔離措施。這也是確保火災時配電箱和控制箱不會因為自身防護不好而影響消防設備運行。如配電箱和控制箱不采取耐火防護措施，則火災時箱體受熱很快就使箱內電器元件變形或

9、跳閘,不能完成賦予的滅火任務。 通常耐火隔離措施有兩種： 1） 將普通配電箱和控制箱安裝在用防火墻 封閉起來的配電間或控制間里與火場隔離； 2） 采用箱體內部作了耐火處理的配電箱。若配電箱和控制箱只能安裝在現場，就應采用具有耐火功能的配電箱。 4.3 對于一些小型建筑物內的消防動力負荷如何供電？ 這些小型建筑物內的消防動力負荷主要為消火栓水泵和消防電梯，容量比較小，且供配電系統為一路10 kV電源帶一臺小容量變壓器， 顯然，不能滿足二級消防負荷的要求。通常工程中可采用下列措施解決： 如果建筑物內僅有消火栓水泵，工作泵用一路 專用回路供電。備用泵可采用柴油機泵。火災時，工作泵故障或市電中斷，備用

10、泵自動點火啟動滅火。 如果建筑物內不僅有消火栓水泵，還有消防電梯，則應采用手推車電站，將其設置在房間內，作為消防動力負荷的備用電源。4.4 關于采用EPS應急電源裝置作為消防動力負荷的備用電源問題 由于EPS無后續能源供應，且蓄電池組具有衰變特性以及初裝容量等等問題，在應用層面上，國內尚未達成一致意見。從高規、建規、火規和民規等國家標準的修訂情況看，均不支持EPS作為消防動力負荷的備用電源使用。因此，民用建筑電氣設計中，消防動力負荷暫不宜采用EPS應急電源裝置。5 消防泵、噴灑泵、水幕泵火災時持續工作時間 為了合理的確定消防設備的備用電源容量和配電線路，設計人員必須清楚消防設備在火災時的持續工

11、作時間。 根據高層民用建筑設計防火規范GB50045-95第7.3.3條規定：商業樓、展覽樓、綜合樓、一類建筑的財貿金融樓、圖書館、書庫，重要的檔案樓、科研樓和高級旅館的火災延續時間應按3.00h計算，其它高層建筑可按2.00h計算。自動噴水滅火系統可按火災延續時間1.00h計算。 采用防火卷簾代替防火墻時，其防火卷簾應符合防火墻耐火極限的判定條件或在其兩側設閉式自動噴水滅火系統，該系統為獨立系統，火災延續時間3.00h。上述條款根據建筑物的性質、類別明確規定了火災延續時間。換言之，消防泵在火災時應滿足持續工作時間為3.00h和2.00h；噴灑泵應滿足持續工作時間1.00h；用于防火卷簾的水幕

12、泵系統應滿足持續工作時間3.00h。6 加壓送風機、排煙機及消防電梯火災時持續工作時間 在高層民用建筑防火設計規范GB50045-95和建筑設計防火規范GB50016中對此均無明確的規定。那么正壓風機、排煙機、消防電梯在火災時，持續工作時間究竟多少合適呢？由高規知道：防排煙設施的功能主要是當高層建筑發生火災時，保證防煙樓梯間，消防電梯井道及電梯前室內無煙或少煙，確保高層建筑內部人員逃生的垂直疏散通道安全。因此，正壓風機、排煙機火災時的持續工作時間應不小于人員的疏散時間,應大于30min。 消防電梯的持續工作時間，應根據消防人員使用消防電梯救火的時間確定，因此消防電梯的持續工作時間應不小于消防泵的持續工作時間3.00h或2.00h。 在此值得注意的是：正壓風機、排煙機火災時的持續工作時間大于30min僅考慮了普通人員的疏散，沒有考慮消防人員的撤離。7 10kV電力電纜的防火和耐火要求 上述所提消防設備火災時的持續工作時間，為設計人員提供了設計消防電源和消防配電線路的依據，在這方面往往都將重點放在低壓側的防護上，而忽略10kV電力電纜的防護。 譬如：在一座建筑物內有總變電所和幾個分變電所，由總變電所至分變電所的10kV電力電纜的選擇和敷設應采取耐火措施。否則，火災時.低壓側做的再好，高壓側燒毀亦不能保證消防負荷的供電安全。如工