論過負荷保護和剩余電流保護在消防工程設計中的應用

張曉峰

摘 要 在工程設計中，消防設備的過負荷保護要求僅報警不動作，消防水泵剩余電流保護是否設置或是設置僅報警，規范中并不明確，究竟在設計中如何做才能更安全可靠，是很多設計人員需要面對的問題。

關鍵詞 消防設備;過載（過負荷）保護;剩余電流保護;RCD

1消防設備的過負荷保護

《低壓配電設計規范》GB 50054-2011 6.3.6 過負荷斷電將引起嚴重后果的線路，其過負荷保護不應切斷線路，可作用于信號。條文說明：6.3.6 線路短時間的過負荷并不立即引起災害，在某些情況下可讓導體超過允許溫度運行，即使犧牲一些使用壽命也應保證對重要負荷的不間斷供電，例如消防水泵、旋轉電機的勵磁回路、起重電磁鐵的供電回路、電流互感器的二次回路等，這時保護可作用于信號。

1.1 實際應用中存在的問題

（1）僅設置短路保護（單磁開關）是否滿足規范要求;（GB 50054-2011[4] 6.3.6條文說明“這時? 保護可作用于信號”）

（2）對于應急照明配電回路，很難過載，是否需要設置過負荷保護;（GB 50054-2011 6.3.6未提到應急照明及其他消防配電回路）

（3）僅在末端配電回路開關設置是否可行;

1.2 探討

（1）僅設置短路保護（單磁開關）是否滿足規范要求;

交流電動機應裝設相間短路保護和接地故障保護，并應根據具體情況分別裝設過負荷、斷相或低電壓保護。《通用用電設備配電設計規范》GB50055-2011[5] 交流電動機的過載保護應符合下列規定：

1）運行中容易過載的電動機、起動或自起動條件困難而要求限制起動時間的電動機，應裝設過載保護。連續運行的電動機宜裝設過載保護，過載保護應動作于斷開電源。但斷電比過載造成的損失更大時，應使過載保護動作于信號。

2）短時工作或斷續周期工作的電動機可不裝設過載保護，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。

從以上規范條文可以看出，消防電機屬于短時工作或斷續周期工作，可不設置過載保護;如按普通電動機設置過負荷保護，則需使過載保護僅動作于信號。

（2）對于應急照明配電回路，很難過載，是否需要設置過負荷保護。

《低壓配電設計規范》GB 50054-2011 6.3.5 除火災危險、爆炸危險場所及其他有規定的特殊裝置和場所外，符合下列條件之一的配電線路，可不裝設過負荷保護電器：

1）回路中載流量減小的導體，當其過負荷時，上一級過負荷保護電器能有效保護該段導體;

2）不可能過負荷的線路，且該段線路的短路保護符合本規范第6.2節的規定，并沒有分支線路或出線插座;

3）用于通信、控制、信號及類似裝置的線路;

4）即使過負荷也不會發生危險的直埋電纜或架空線路。

從該條文可以看出，應急照明回路如果計算后確定上一級過負荷保護電器能有效保護，或者不可能過負荷且沒有分支線路（應急照明禁止接入插座），這兩種情況可不設，反之或無法確定則應設置過負荷保護;

如果設置了過負荷保護（過載保護）則還是應按規范設置使該保護僅作用于報警;

（3）僅在末端配電回路開關設置是否可行。

《建筑設計防火規范》GB50016-2014（2018年版）[3] 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。

從該條我們可以看出消防用電設備的用電連續性的重要;

消防控制室 、消防水泵房、防煙和排煙風機房的消防用電設備及消防電梯等的供電，應在其配電線路的最末一級配電箱處設置自動切換裝置。

一般來說，工程設計中我們通常會在最末一級即消防設備的配電回路設置過負荷報警不動作，這種做法較為普遍，因為規范中并未明確幾級設置。

但從供電可靠性考慮，這種做法無法滿足消防設備的要求，如果末端過負荷僅報警未動作，則上一級過負荷保護此時有可能會動作，這樣末端的過負荷報警不動作形同虛設。

因此，應從消防配電設備上一級進線開始均應設置過負荷報警不動作。

2消防設備（消防潛污泵）的剩余電流保護

剩余電流即漏電電流，是指電氣設備發生接地故障或設備絕緣損壞，或人觸及帶電體時，各相電流的向量和不為零，此電流即漏電電流。為與國際接軌，現行規范上統一稱為剩余電流。對其保護裝置成為剩余動作保護裝置，簡稱為RCD。

在建設工程施工圖設計中，常常就消防潛污泵配電回路是否裝設RCD、裝設位置以及對RCD是否僅報警、動作電流和動作時間的整定均有不同的做法，現就以上問題，我們逐一探討：

2.1 消防潛污泵配電回路是否裝設RCD （圖1）

圖1 消防潛污泵配電系統圖

（1）JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》。

（2）剩余電流動作保護的設置應符合下列規定。

（3）下列設備的配電線路應設置剩余電流動作保護。

（4）環境特別惡劣或潮濕場所的電氣設備。

（5）GB/T 13955-2017《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》。

從以上兩個規范條文可以看出，消防潛污泵不僅需要設置剩余電流保護，而且是應設置在末端保護;如果將RCD裝在潛污泵供電始端，供電線路較長時其正常剩余電流有可能發生誤動作，導致潛污泵不能正常工作。

2.2 消防潛污泵配電回路是否可以設置報警式剩余電流保護裝置

（1）GB/T 13955-2017《剩余電流動作保護裝置安裝和運行[1]》5.8特殊負荷和場所的RCD選用 安裝在潮濕場所的電氣設備應選用額定剩余動作電流小于30mA、無延時的RCD。此條要求RCD要瞬時動作;動作電流和動作時間已有明確規定。

（2）GB50116-2013《火災自動報警系統設計規范[2]》10.1.4 火災自動報警系統主電源不應設置剩余電流動作保護和過負荷保護裝置。從此條可看出供電可靠性重要性高于漏電保護。

（3）GB/T 13955-2005《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》4.6為防止人身電擊事故，上述場所的負荷末端不得采用報警式剩余電流保護裝置。GB/T 13955-2017已刪除此條。

綜上所述，可以看出規范對于消防潛污泵是否可以設置報警式剩余電流保護裝置并無明確規定，而且，對末端設備而言，維修人員與其接觸機會較多，當因接地故障導致RCD動作切斷電源時，其影響面較少，與人的生命相比，生命更為重要，故而從安全性考慮，消防潛污泵應采用額定剩余動作電流小于30mA、無延時瞬動RCD。

2.3 RCD動作電流和動作時間設置

（1）關于這個規范有明確規定：GB51348-2019《民用建筑電氣設計規范》，剩余電流動作保護裝置的動作電流應符合下列規定：①在用作直接接觸防護的附加保護或間接接觸防護時，剩余動作電流不應超過30mA;②對于多級裝設的剩余電流動作保護器，其時限和剩余電流動作值應有選擇性配合。

（2）剩余電流動作保護裝置的動作時間應符合下列規定：對于相導體對地標稱電壓為220V的TN系統配電線路的接地故障保護，其切斷故障回路的時間應符合下列要求：①對于配電線路或僅供給固定式電氣設備用電的末端線路，不應大于5s;②對于供電給手持式電氣設備和移動式電氣設備末端線路I或插座回路，不應大于0.4s。接地故障保護（間接接觸防護）可采用自動切斷電源的保護（包括剩余電流動作保護）。

綜上所述，消防潛污泵RCD動作電流不應大于30mA，動作時間不應大于5S;同時應考慮上下級配合。

參考文獻

[1] 剩余電流動作保護裝置安裝和運行：GB/T 13955-2017[S].北京：中國標準出版社，2017.

[2] 火災自動報警系統設計規范：GB50116-2013[S].北京：中國標準出版社，2013.

[3] 建筑設計防火規范：GB50016-2014（2018年版）[S].北京：中國標準出版社，2018.

[4] 低壓配電設計規范：GB 50054-2011[S].北京：中國標準出版社，2011.

[5] 通用用電設備配電設計規范：GB50055-2011[S].北京：中國標準出版社，2011.