簡述建筑配電設計中電氣防火與消防供電措施

馬馳平

（保利物業發展股份有限公司，廣東 廣州 510308）

電氣設備的有效應用促使建筑功能越來越完善，所以電氣設施的使用是建筑電氣工程中最為基礎的部分，而電氣設備在帶電工作中常常會受到某些不良因素影響，出現電能轉化成熱能等非正常能量，可能引發可燃物燃燒，從而引起電氣火災的發生，造成慘重的損失。導致電氣火災問題發生的原因以及控制措施的研究已經成為現階段重要的研究課題，這就需要系統地探討電氣火災的原因、特點和防火重點，并配以合理的消防供電措施，這樣才能在建筑內部筑起一道防火墻，使建筑內的電氣火災隱患消弭于無形。

1 建筑電氣防火管控的現狀與特點

1.1 一般建筑的電氣火災，其引發的原因有：

1）最危險且多發的電氣火災隱患——接地電弧性短路，電器由于接觸不良在故障點上產生較大的熱量，使連接處溫度升高，可達千度以上，高溫造成絕緣氧化加劇，使絕緣失效從而形成接地電弧性短路，在電器運行過程中常常會出現電弧或者是電火花，如果未對其進行有效的處理必將會引發嚴重火災，尤其是距離可燃物較近的區域。在出現電弧性短路故障時，即使維持電壓僅有20伏，電弧仍然可能持續存在，因此很容易引燃可燃物導致火災發生，所以接地電弧性短路是引發電氣火災的重要原因之一。

2）自然泄漏電流，電網對地的漏電電流（自然泄漏電流，簡稱泄漏電流），是引發火花放電的重要原因之一，在建筑中會使用到許多電氣設備和電源插座，在其內部通常會有很多灰塵，如果在雷雨天氣或者是氣候潮濕的天氣的條件下，常常會由于線路對地電容過大或者是絕緣受損的原因，造成泄漏電流產生。如果電器和電源插座未得到剩余電流動作保護器RCD的有效保護，那么泄漏電流會持續存在，對設備或線路絕緣造成破壞。例如，當泄漏電流超過300毫安時，出現故障的位置消耗功率大小為20瓦左右，如果保持這種狀態超過兩小時，必將會造成絕緣損壞，從而引發短路故障，重則可能導致電氣火災問題發生。

3）諧波電流，在建筑電氣工程中通常會應用到大量的非線性負荷電氣設備，比如變頻調速設備、電視機、電腦等，但這些非線性負荷設備應用過程中會產生多次諧波電流，而這些諧波電流通常會造成電源電壓畸變，電能損耗大大提升，這極可能導致中性線出現過載發熱的不良現象，如同時出現三相負載失衡，諧波電流疊加不平衡電流將導致過熱更嚴重，可能損壞中性線進而引發火災。

4）10千伏網絡小電阻接地系統，當前10千伏供電網采用小電阻接地系統代替了傳統的中性點不接地系統。小電阻接地系統在實際應用過程中有著良好的應用優勢，但是也存在著一些弊端問題：若在10／0.4KV變電所出現了嚴重的10KV接地故障，在這種情況下如果變壓器低壓側中性點和配電柜、變壓器外殼所使用的是同一個接地體時，那么必將造成故障電壓傳輸到保護接零用戶，如果發生這種現象可能使用戶的低壓用電設備外殼存在較高的電壓，極可能引發觸電事故，用戶所使用的低壓設備的絕緣也會被破壞，最終可能造成擊穿短路問題發生，從而引發建筑的電氣火災事故。

5）設計不合理、施工質量差，由于設計的誤差或其它原因，在建筑中存在電氣線路在過載的情況下長時間工作，這在一定程度上造成線路絕緣下降，這是引發火災隱患問題產生的重要原因之一。另一方面，電氣線路安裝質量不達標，連接導線出現了虛接的現象，或在施工過程中出現了絕緣刮破的問題，也極可能引發電氣火災事故。在電氣線路中所應用的中性線有著重要的作用，但是在具體安裝施工過程中常常會發生斷裂、損壞的不良問題，極可能導致單相設備被燒壞，重則可能引發慘重的電氣火災事故。

6）三相負載不平衡，在建筑中通常會使用到許多單相設備，但是在實際應用過程中常常會因為三相負載出現不平衡的現象，從而導致電壓急劇升高，如果不對其進行有效處理極可能導致單相用電設備損壞，重則可能引發電氣火災事故的發生。

1.2 電氣火災特點

1）蔓延速度快：由于電氣線路的特點，若出現電氣火災，燃燒主要是沿著電氣線路方向，在電氣設備和相關設施通電的條件下，就可能導致其自身溫度過高，從而加快火勢蔓延；2）不易發現：電氣線路安裝通常具有一定的隱蔽性，這樣導致電氣火災難以被及時發現，尤其是電氣漏電、短路的產生，通常是在設備內部，使得電氣設備故障問題更不容易被發現；3）滅火復雜：建筑電氣工程所應用的電氣設施和設備數量相對較多，如果發生電氣火災問題，難以在短時間內準確判斷故障發生位置和起火點位置，對于電氣火災處理方式難度系數相對較高，在具體處理的過程中需要結合相關操作要求和火勢情況判斷，不可以輕易使用水澆滅的方式，因此電氣火災滅火通常具有一定的復雜性；4）火災報警感應探測時效性較差，隨著建筑電氣工程建設發展，對于火災防范措施越來越完善，許多火災報警感應探測設備被廣泛應用在電氣工程中。但是只有在高溫或者是濃煙的條件下，火災報警感應探測設備才能夠正常運行，然而，已經錯過了最佳的火災處理時間。

1.3 建筑電氣防火重點

建筑的配電設計，無論是住宅還是商業建筑，一般都遵循從電源（即高壓進線和低壓分配中心）到樓層電房或設備機房，再分配至各用戶點或末端設備，這樣一種樹干式和放射式相結合的配電結構，而結構中的節點，也就是電源機房、樓層電房、設備機房（特別是管井房）、用戶戶內等等，則是建筑電氣防火的著力點所在。

1）管井是電氣火災防控重點，近年來，建筑火災，尤其是高層建筑火災有一個突出特點，就是樓梯間、管道井等部位經常發生較大火災事故，人員傷亡和社會影響很大。究其原因，樓梯間和管道井天然存在火災的煙囪效應，助長火勢的蔓延。帶電設備的管井房，則是電氣火災較常發生地方：如電纜井、供電母排、到用戶點供電出線、電梯井電纜等，都是可能的風險源。

通常情況下，這些地方都安裝有消防報警探測器（火災感應探測器），可是等到探測器觸發的時候，電氣火災已經形成并很快蔓延。所以，對于這類高風險的地方，應該通過紅外線測溫、超聲波控測等技術定期進行電氣設施的檢測，以及時發現電氣火災隱患。

2）電氣火災監控系統，電氣火災監控系統的應用是有效應對電氣火災問題的重要措施。造成電氣火災發生的原因有很多，但是在表現形式上通常具有較大的差異。通常主要包括突變性故障、漸變型故障，前者也被叫做金屬性短路故障。漸變型故障問題主要包括漏電故障、過電流故障問題等，如果在漸變型故障發生后對其進行及時的解決，那么就可能變成突變型故障問題，通常具有不可逆性。在漸變型故障問題發生的過程中會導致電能非正常釋放，在一定程度上可能引發故障電弧出現，造成故障點急劇溫升，最終引發電氣火災事故。

通過對電氣火災監控系統的有效應用在一定程度上能夠有效防止以上火災故障問題的產生，這種系統實質上屬于實時監控系統，能夠與“火災自動報警系統”配合使用，在一定程度上發揮出互補的效果。電氣火災監控系統在日本有著良好的應用效果，在1989年日本就開始強制應用這種系統，并取得了良好的應用效果，有效的將電氣火災的數量控制在全部火災總數的13%以下。

3）戶內用電使用RCD（剩余電流動作保護裝置，也習慣稱漏電開關），RCD是著眼于直接接觸電擊和間接接觸電擊的防護手段，是防止人身電擊傷害事故、電氣火災和電氣設備損壞事故的有效措施。國家規范GB／T 13955-2017《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》對RCD的安裝使用有強制性的要求。接地故障電流實際上是一種很大的對地泄漏電流，在產生單相接地大電流之前，往往有較小的漏電流先兆，其破壞絕緣，常常引起大的單相接地電流的產生。因此，RCD是杜絕微小的電氣故障，防范其發展為電氣火災的必要設施。由于使用者的原因，對于戶內火災的防范是較難保障的，但規范戶內用電必須安裝RCD，則是做好電氣火災防控的良好開端。

4）保證末端設備的可靠保養，建立良好的建筑設備維護機制，末端設備的使用不當，保養不良（如過載、短路、接觸不良、電弧火花、漏電、摩擦）等，也是電氣火災的引發的原因之一。因此，對設備日常的保養檢測工作是基礎和防火的首要一步。基于此，需要建立起良好的建筑設備維護機制，對電氣設備如發電機、設備電機（風機、電梯曳引機、水泵等）及其導線電纜，制定嚴格的定期維護保養制度，保持設備運行在良好的工況，從而避免電氣火災的發生。

2 強化建筑消防供電設計的措施

為了能夠有效降低電氣火災發生頻率，必須要加強電氣設計，在具體實施環節要全面考慮防火災和節能，采用有效措施對負荷進行準確預測，盡可能防止突發性負荷現象出現，對電氣設備負載率進行有效的控制，為電氣設備運行創造出安全的運行環境。在消防設備配電設計環節一定要高度重視消防供電方案的規劃設計。

2.1 明確消防供電對象

許多建設單位對于電氣消防設施越來越重視，消防設施越來越完善，在消防設備配電設計環節務必要明確相關的消防供電對象，這直接關系到建筑電氣消防整體的安全性和供配電系統的經濟性。

2.2 明確供電范圍

在此方面通常主要指的是相關的回路供電范圍，消防供電通常包括多方面內容，主要有消防動力、事故照明，在具體設計環節務必要保證供電范圍規劃的合理性：

1）在照明配電設計環節應當對配電區域進行科學的劃分，通常主要以防火分區為單元的方式，這在一定程度上能夠實現斷電控制事故照明，以及疏散引導指示的自動互投；2）對斷電控制設施進行科學的設置安裝，通常需要將其設置在照明配電箱內的干線位置，通過這種方式能夠有效避免二次火災現象出現，并要同時防止消防監控線路出現交直流交叉；3）對于兩路電源自動切換功能進行科學的設計，通常主要包括防排煙的風機、消防控制室的兩路電源等；4）一定要明確劃分消防用電和動力供電的分界，且在通常情況下動力配電采用防火分區進行區域劃分，而消防設備則相對集中采用放射式配電，從而易于實現控制。

2.3 明確火災斷電原則

在電氣消防系統設計過程中一定要明確斷電原則，斷電控制對象通常主要包括兩項內容，分別為照明電源、動力電源。在此環節務必要高度重視照明電源斷電控制工作，避免由于斷電控制不當而導致人為混亂和損害的發生，只有在情況非常惡劣的條件下才能夠控制斷電，斷電原則主要包括兩方面內容，第一方面是必要，第二方面是斷電范圍要盡量小，最好以防火分區為界，不要因斷電控制不當而造成疏散困難和不應有的混亂。

3 結語

綜上所述，本文對建筑配電設計中電氣防火和消防供電措施進行了分析，指出電氣消防重點，并闡述建筑消防電氣供電設計的策略，對建筑內部電氣火災的防控有較好的指引作用，有利于建筑管理單位加強對電氣火災防范管理。