消防電氣供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及改善策略

李海洋

（大理市消防救援大隊(duì)，云南 大理 671000）

0 引 言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層綜合體建筑作為城市地標(biāo)性建筑，匯聚了休閑購(gòu)物等綜合功能，建筑物消防現(xiàn)代化成為建筑物現(xiàn)代化的重要組成。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外發(fā)生多起特大火災(zāi)事故，引發(fā)火災(zāi)主要原因是用電不慎和超負(fù)荷用電等，因此需要加強(qiáng)建筑物內(nèi)消防安全設(shè)施設(shè)置。高層綜合體建筑消防電氣設(shè)計(jì)也成為當(dāng)前重要的研究課題。

1 建筑消防電氣設(shè)計(jì)規(guī)范

綜合體建筑是指集購(gòu)物、住宿、餐飲、娛樂、展覽以及交通樞紐等兩種或兩種以上功能于一體的單體建筑和通過地下連片車庫(kù)、地下連片商業(yè)空間、下沉式廣場(chǎng)、連廊等方式連接的多棟商業(yè)建筑組合體，可分為商務(wù)、商業(yè)綜合體等多種形式[1]。商業(yè)綜合體是以大型綜合性商業(yè)購(gòu)物中心為主題。

1.1 建筑火災(zāi)特點(diǎn)

商業(yè)綜合體體型、高度空間等方面具有大型化，如泰業(yè)國(guó)際廣場(chǎng)建面約5.5×105m2，由14棟建筑組成，商業(yè)廣場(chǎng)包括百貨類商場(chǎng)和工貿(mào)家電類購(gòu)物廣場(chǎng)等。建筑多設(shè)置于繁華街區(qū)，發(fā)生火災(zāi)會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失。綜合建筑是多種建筑功能組合，火災(zāi)特點(diǎn)體現(xiàn)在室內(nèi)外可燃物較多，火災(zāi)隱患大，建筑物內(nèi)經(jīng)營(yíng)范圍廣，使建筑物統(tǒng)一管理難度大?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，可燃物燃燒產(chǎn)生大量煙霧，火災(zāi)蔓延途徑多。此外，綜合體建筑內(nèi)人員眾多，有購(gòu)物與其他消費(fèi)顧客及物業(yè)管理人員等，人員構(gòu)成復(fù)雜，如果發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)沒有滅火手段與多種有效防火措施，那么現(xiàn)場(chǎng)人員將不能完全安全撤離疏散。

綜合體建筑是將城市活動(dòng)多種功能進(jìn)行有機(jī)組合，商業(yè)綜合體建筑物包括室內(nèi)商業(yè)步行街和寫字樓等功能空間[2]。綜合體建筑體量巨大，后期裝修建設(shè)投資上萬(wàn)億元，發(fā)生火災(zāi)不能及時(shí)撲救會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)國(guó)家地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，此外建筑內(nèi)人員密集不易疏散，火災(zāi)產(chǎn)生濃煙也會(huì)阻礙人員及時(shí)疏散。建筑結(jié)構(gòu)件有相應(yīng)的耐火時(shí)間，火災(zāi)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)將會(huì)引起低樓層建筑物結(jié)構(gòu)件超載。

1.2 建筑消防電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2014年，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《商店建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》，提出大型商店經(jīng)營(yíng)管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)用電應(yīng)為重要負(fù)荷，營(yíng)業(yè)廳空調(diào)用電為二級(jí)負(fù)荷，線纜絕緣采用低煙低毒阻燃型[3]。此外，《電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》提出觀眾廳等處的墻面照明線路采用阻燃型銅芯絕緣導(dǎo)線敷設(shè)，《辦公建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》提出辦公建筑電氣管線暗敷應(yīng)采用非燃燒材料，《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》提出一類高層民用建筑消防用電為一級(jí)負(fù)荷，觀眾廳與多功能廳等人員密集場(chǎng)所，建面＞100 m2地下公共活動(dòng)場(chǎng)所設(shè)置應(yīng)急疏散照明系統(tǒng)，消防配電線路敷設(shè)在不燃性結(jié)構(gòu)內(nèi)。

2 消防電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

消防電氣系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要部分，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是消防電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，該部分出現(xiàn)問題會(huì)影響消防電氣系統(tǒng)的安全運(yùn)行，其與人們的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)。近年來(lái)，我國(guó)各地建筑工程建設(shè)水平顯著提升，但消防電氣供配電系統(tǒng)仍存在一些問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題

供配電系統(tǒng)是消防電氣配供電系統(tǒng)中的重要部分，其功能是負(fù)責(zé)消防電氣電力的分配，為消防系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障[4]。我國(guó)消防電氣供配電系統(tǒng)中，許多設(shè)計(jì)人員對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)重視不足，導(dǎo)致無(wú)法保障供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。一些供配電系統(tǒng)由于長(zhǎng)期閑置，相關(guān)人員不重視對(duì)其維護(hù)，導(dǎo)致使用時(shí)難以實(shí)現(xiàn)基本功能。目前，國(guó)內(nèi)多數(shù)消防電氣配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在許多問題，如未按要求進(jìn)行消防配電線路敷設(shè)等，運(yùn)行中易引發(fā)供電量不達(dá)標(biāo)等問題，從而會(huì)對(duì)消防火災(zāi)撲滅產(chǎn)生不利影響，如造成水泵等消防設(shè)施缺乏充足電力運(yùn)作，增大資源財(cái)產(chǎn)損失。

2.2 消防電氣供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏整體性

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大部分建筑消防的供配電系統(tǒng)各自獨(dú)立，不利于開展火災(zāi)救援行動(dòng)。許多設(shè)計(jì)人員在開展消防電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)中未有機(jī)組合供配電系統(tǒng)及智能報(bào)警系統(tǒng)，僅對(duì)單個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，無(wú)法達(dá)到整體效果[5]。建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防電氣系統(tǒng)存在線路設(shè)計(jì)缺陷，供配電系統(tǒng)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致消防系統(tǒng)救災(zāi)能力下降，為企業(yè)帶來(lái)巨大的損失。要重視解決消防電氣供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏整體性問題，使供配電系統(tǒng)保持統(tǒng)一。設(shè)計(jì)建筑電氣時(shí)，部分企業(yè)采用手動(dòng)設(shè)計(jì)方法，部分高壓回路設(shè)計(jì)不完善，也導(dǎo)致消防配電系統(tǒng)運(yùn)行效率降低。

3 建筑消防電氣供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)改善策略

消防電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)成涉及到火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等。消防供配電系統(tǒng)出現(xiàn)問題會(huì)直接影響消防安全，造成人員傷害與財(cái)產(chǎn)損失?；趯?duì)國(guó)內(nèi)消防電氣供配電系統(tǒng)運(yùn)行問題的分析，要通過消防配電系統(tǒng)自主運(yùn)行、供電系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)以及優(yōu)化布設(shè)ATS電源等措施，完善消防電氣供配電系統(tǒng)。

3.1 消防供電系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)

高層建筑低壓配電系統(tǒng)應(yīng)使用電力消防用電負(fù)荷啟成系統(tǒng)，按一二級(jí)負(fù)荷供電消防設(shè)備配電箱獨(dú)立設(shè)置[6]。其他系統(tǒng)出現(xiàn)問題不會(huì)影響消防系統(tǒng)電源供電。消防設(shè)備配電線路不可靠不能保證消防設(shè)備安全供電，如一些消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)中忽視高層建筑每層消防用電設(shè)施的相關(guān)性，設(shè)計(jì)人員將普通電梯與消防電梯引用同路電源設(shè)計(jì)，導(dǎo)致消防電梯無(wú)法正常運(yùn)行。

3.2 消防配電系統(tǒng)自主運(yùn)行

消防用電設(shè)備應(yīng)采用專用供電回路。供電回路是指從配電室直接出線到消防設(shè)備最末級(jí)配電箱的專用配電線路。消防電氣系統(tǒng)在變壓器位置分開，消防系統(tǒng)運(yùn)行中電源負(fù)荷等級(jí)在建筑工程供電系統(tǒng)處于最高位置，保障消防設(shè)施供電安全。

根據(jù)《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，建筑物高度＞50 m為高層民用建筑。對(duì)電力負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)原則是避免中斷供電對(duì)人身安全造成的影響，影響重要用電單位正常工作時(shí)電力負(fù)荷應(yīng)該確定為一級(jí)。中斷供電發(fā)生中毒的負(fù)荷、不允許中斷供電特別重要場(chǎng)所的負(fù)荷為重要負(fù)荷。

高層民用建筑消防用電按一級(jí)負(fù)荷供電，一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙電源供電，重要負(fù)荷由三路電源供電。應(yīng)急電源包括蓄電池，獨(dú)立于正常發(fā)電源的發(fā)電機(jī)組與專用饋電線路組成[7]。一級(jí)負(fù)荷雙電源供電形式有兩種電源來(lái)自不同的發(fā)電廠，民用建筑物的內(nèi)用電設(shè)備電源有正常與備用電源兩種形式，備用電源可取自城市高壓電網(wǎng)。與火災(zāi)相關(guān)消防過程示意如圖1所示。

圖1 與火災(zāi)相關(guān)消防過程示意圖

消防設(shè)備備用電源可選擇自備柴油發(fā)電機(jī)組與應(yīng)急供電電源形式，要求滿足消防用電設(shè)備持續(xù)運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)要求，電池組初裝容量要滿足國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定60 min要求。根據(jù)消防給水規(guī)范規(guī)定，高層民用建筑綜合樓消火栓系統(tǒng)火災(zāi)延續(xù)時(shí)間不少于3 h，消防泵房噴淋系統(tǒng)加壓泵供電時(shí)間不應(yīng)少于2 h。設(shè)計(jì)電源取自城市高壓輸電網(wǎng)，地下一層設(shè)開閉所，一路10 kV高壓電源分配至6座配電房，地下一層設(shè)發(fā)電機(jī)房一座提供0.4 kV低壓電源。一級(jí)負(fù)荷中消防負(fù)荷雙電源自動(dòng)切換裝置應(yīng)該在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置。

為保證消防用電設(shè)備能夠可靠供電，要求消防設(shè)備配電線路必須可靠。建筑火災(zāi)會(huì)造成電氣線路短路，從而出現(xiàn)漏電造成人員傷亡，因此要先切斷正常供電電源。建筑電氣設(shè)計(jì)低壓配電系統(tǒng)接線分為分組與不分組配電設(shè)計(jì)方案，消防設(shè)備備用電源采用自備柴油發(fā)電機(jī)。消防用電設(shè)備必須采用專用供電線路，這樣消防母線段電源才不會(huì)中斷供電。

4 結(jié) 論

高層綜合體建筑消防電氣系統(tǒng)是消防系統(tǒng)的核心，本文從消防設(shè)備供配電和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制等方面對(duì)高層綜合體建筑消防電氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。消防電氣設(shè)計(jì)針對(duì)火災(zāi)初期火勢(shì)小、易滅火等特點(diǎn)，通過啟動(dòng)聲光報(bào)警系統(tǒng)，利用各種相關(guān)消防滅火設(shè)備進(jìn)行滅火。消防電氣設(shè)計(jì)是高層建筑電氣系統(tǒng)的子項(xiàng)，與建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)有密切關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)與專用設(shè)備協(xié)調(diào)配合有利于貫徹實(shí)施消防電氣設(shè)計(jì)的安全可靠性。