石油化工消防泵房電氣設計

童 濤

陜煤集團勝幫科技股份有限公司 西安 710065

隨著我國石油化工行業的迅速發展，同時也伴隨著安全生產問題不斷涌現，石油化工消防問題顯得尤為重要。目前，石油化工全廠重要設施——消防泵房的負荷等級、供電方式、消防泵過載與堵轉及應急照明啟動等因現行相關標準規范存在模糊之處，以及石油化工消防電氣自身特殊性，不僅讓設計者困惑，也使審圖者無法做到標準統一。筆者結合石油化工多年的工程設計和審圖經驗，就此展開闡述，希望對石油化工消防泵房電氣設計有借鑒意義。

1 設計依據

石油化工行業電氣消防設計依據的防火規范主要有：《石油化工企業設計防火標準》(2018版)GB50160-2008、《建筑設計防火規范》(2018版)GB50016-2014和《石油天然氣工程設計防火規范》GB50183-2004。

按照GB50160-2008(2018版)第9.1.1，大中型石油化工企業消防水泵房用電負荷為一級負荷。這里需要特別區分并重點說明的是，對于存在“兩重點一重大”(即重點監管危險化工工藝、重點監管危險化學品和危險化學品重大危險源)，雖規模較大，但其本身屬于精細化工，比如：樹脂、涂料等，按照《關于進一步加強危險化學設計管理的通知》(安監總管三〔2013〕76號)第14條，以最嚴格的安全條款，即防火應按GB50160-2008(2018版)執行。

如上所述規模較大的精細化工，存在“兩重點一重大”，但其僅是總圖專業對防火間距的嚴苛執行，其產品物料性質并不屬于石油化工類，所以電氣不能“生搬硬套”地混淆執行GB50160-2008(2018版)，而是應該從實際產品物料性質類別出發，電氣防火規范應依照GB50016-2014(2018版)第10.1.2，室外消防用水量大于30L/s的廠房(倉庫)，或室外消防用水量大于35L/s可燃材料堆場、可燃氣體儲罐(區)和甲乙類液體儲罐(區)，消防用電按二級負荷供電實施。

2 消防泵房的供電

2.1 負荷等級

綜上所述，除了大中型石油化工企業消防用電為一級負荷外，其他的石油化工企業、規模較大的“兩重點一重大”，僅總圖防火間距按GB50160-2008(2018版)執行的精細化工等，消防用電負荷均為二級。

依據《供配電系統設計規范》GB50052-2009第3.0.2，一級負荷應由雙重電源供電，當一電源發生故障時，另一電源不應同時受到損壞；同時由GB50052-2009第3.0.7，二級負荷供電系統由兩回路供電。一級負荷供電要求電源備份和線路備份，并在末端配電箱切換；二級負荷供電不要求電源備份，但線路要備份并在末端配電箱切換。二者都要求線路有兩個獨立的部分，前者還強調電源的獨立性。一、二級負荷的區別與聯系見表1。

表1 一、二級負荷的區別與聯系

2.2 電源來源

依據GB50016-2014(2018版)第10.1.6，消防用電設備應采用專用的供電回路，當建筑內的生產、生活用電被切斷時，應仍能保證消防用電。所謂“專用供電回路”指從低壓總配電室或分配電室至消防設備或消防設備室(消防水泵房)最末級配電箱配電線路。同時按照《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008第7.2.1，照明、電力、消防及其他防災用電負荷，應分別自成配電系統，這就需要明確“專用供電回路”與“自成配電系統”在實際設計中實施的問題，尤其是當建筑采用低壓進線時，是否需要單獨消防進線。

就單體建筑而言，不設變電所，則其低壓進線就是該建筑的供電電源，因石油化工在高(中)壓電源進線時，已滿足一、二級負荷的“雙重電源”或“雙回路”的要求，且消防和非消防回路在廠區總變配電室低壓側封閉母線處各成獨立體系，保證了建筑單體內消防設備的專用回路配電，所以對于僅服務于本建筑單體的消防設備，不需要單獨消防進線。

但諸如消防泵等還服務于其他建筑單體的消防設備，則需要采用單獨消防進線。當然，也并不像一些審圖公司過分強調的消防進線必須引自廠區總變配電站，其引自就近車間、裝置或單元的分配電室即可，這就是GB50016-2014(2018版)第10.1.6條文解釋“分配電室”的要求。

總之，不管是從變電所還是建筑物為低壓電纜進線，必須保證消防用電設備專用供電回路使用單獨的饋電斷路器。

2.3 供電方式

按照GB50016-2014(2018版)第10.1.8，消防水泵房消防用電設備的供電，應在其配電線路的最末一級配電箱自動切換，并結合JGJ16-2008第7.2.1，消防水泵房供電方式一般會有兩種方案，見圖1。

圖1 消防水泵房供電方式

在實際工程設計中，包括審圖公司在內，大多極力推薦“方案一”，甚至認為“方案二”是錯誤的，習慣上將消防水泵房內所有用電設備全部接入雙電源切換箱自成系統。但根據《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》GB51309-2018第3.3.2，應急照明配電箱或集中電源輸出回路嚴禁接入系統以外的開關裝置、插座及其他負載。因為接入其他負荷勢必會影響系統組成和功能的完整性，且由于負載的類型和載荷不確定，會直接影響系統的應急啟動和持續應急時間，所以消防應急照明和其他消防負荷采用“方案一”供電方式是堅決不允許的。

3 消防水泵的過載和堵轉

在石油化工生產中，消防泵是一種極其重要的電氣設備，依據JGJ16-2008第7.6.4，消防水泵的突然斷電比線路過負荷造成的損失更大，該線路的過負荷保護應作用于信號而不應切換電源。所以，消防泵在運行工作時，斷路器過載保護只作用于信號。

但同時由于消防泵的特殊性，并非長期投入使用而容易生銹，從而引起電動機過載和堵轉。一旦堵轉，電動機不轉動，水泵根本無法工作，且在短時間內燒毀。所以，依據《通用用電設備配電設計規范》GB50055-2011第2.3.1，短時工作或斷續周期工作的電動機，當電動機運行中可能堵轉時，應裝設電動機堵轉的過載保護。

基于以上兩點，消防泵選擇電動機時除考慮不同段特殊工況外，還應對堵轉和過載分別進行處理，均不再裝設除短路和堵轉保護外的其他過載保護，但需裝設切斷電源的堵轉保護，堵轉延時時間8～20s，且最少在3倍電動機額定電流下保證3min不脫扣。故結合消防泵電動機特殊工況下的選型，其斷路器額定電流不低于115%電動機額定電流，應提供瞬動保護，整定值不超過20倍額定電流，這樣就同時解決了“只報警不跳閘”和消防泵的堵轉兩個問題。

4 應急照明的啟動

由GB50016-2014(2018版)第10.1.8和JGJ16-2008第13.8.6，消防水泵房應設應急照明，其作業面的最低照度不低于正常照明的照度，且最少持續供電時間≥180min。備用照明一般可采用自帶蓄電池的非集電源型消防應急照明和設置EPS電源的集中電源型消防應急照明，且其控制型式對每一種電源型式來講，均可以采用非集中控制型和控制型兩種。依據《火災自動報警系統設計規范》GB 50116-2013第4.9.1，自帶蓄電池(非集中電源)非集中控制型，應由消防聯動控制器聯動消防應急照明箱來實現；或依據GB51309-2018第3.7.5，非集中控制自帶蓄電池型，由火災報警控制器來控制其配接的非持續型照明燈具應急點亮、持續型燈具由節電點亮模式轉入應急點亮模式。所以，之前的設計一般采用應急照明配電箱進線斷路器設置附件分勵脫扣，在火災時強制點亮的方法。

按照GB51309-2018第3.1.2，石油化工都設置有消防控制室及火災自動報警系統，應采用消防應急照明集中控制型，即應急照明系統為集中電源(EPS)集中控制型和自帶蓄電池非集中電源集中控制型。按照GB51309-2018第3.6.8，火災確認后，應急照明控制按預設邏輯手、自動控制系統的應急啟動，由應急照明控制器的一個信號統一控制應急點亮。

按照GB51309-2018第3.2.1，石油化工消防應急照明均選用A型燈具(工作電源≤36VDC)，采用可不切斷供電，使燈具在主電狀態下點亮，當應急照明配電箱輸出回路無電源輸出時，連接燈具轉入應急點亮狀態，這與之前采用的220VAC供電電源、接收到應急轉換聯動控制信號后立即切斷輸出回路供電并轉入應急亮點狀態大為不同。現在對石油化工而言，已經不存在通過應急照明配電箱進線斷路器附件分勵脫扣、火災強制點亮的模式。

5 結語

本文通過對石油化工全廠重要設施——消防泵房的電氣設計進行討論分析，旨在解決因規范的模糊或理解問題帶來設計及審圖的困惑、不統一，甚至混亂，也有利于消防泵房的施工及驗收工作。此外，對于石油化工的其他消防電氣設計，亦具有一定的借鑒作用。