消防電氣供配電系統的設計及改善策略

李海洋

（大理市消防救援大隊，云南 大理 671000）

0 引 言

隨著市場經濟的發展，高層綜合體建筑作為城市地標性建筑，匯聚了休閑購物等綜合功能，建筑物消防現代化成為建筑物現代化的重要組成。近年來，國內外發生多起特大火災事故，引發火災主要原因是用電不慎和超負荷用電等，因此需要加強建筑物內消防安全設施設置。高層綜合體建筑消防電氣設計也成為當前重要的研究課題。

1 建筑消防電氣設計規范

綜合體建筑是指集購物、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、地下連片商業空間、下沉式廣場、連廊等方式連接的多棟商業建筑組合體，可分為商務、商業綜合體等多種形式[1]。商業綜合體是以大型綜合性商業購物中心為主題。

1.1 建筑火災特點

商業綜合體體型、高度空間等方面具有大型化，如泰業國際廣場建面約5.5×105m2，由14棟建筑組成，商業廣場包括百貨類商場和工貿家電類購物廣場等。建筑多設置于繁華街區，發生火災會造成重大經濟損失。綜合建筑是多種建筑功能組合，火災特點體現在室內外可燃物較多，火災隱患大，建筑物內經營范圍廣，使建筑物統一管理難度大。火災發生時，可燃物燃燒產生大量煙霧，火災蔓延途徑多。此外，綜合體建筑內人員眾多，有購物與其他消費顧客及物業管理人員等，人員構成復雜，如果發生火災事故時沒有滅火手段與多種有效防火措施，那么現場人員將不能完全安全撤離疏散。

綜合體建筑是將城市活動多種功能進行有機組合，商業綜合體建筑物包括室內商業步行街和寫字樓等功能空間[2]。綜合體建筑體量巨大，后期裝修建設投資上萬億元，發生火災不能及時撲救會造成巨大經濟損失，對國家地方經濟建設產生嚴重影響，此外建筑內人員密集不易疏散，火災產生濃煙也會阻礙人員及時疏散。建筑結構件有相應的耐火時間，火災長時間持續將會引起低樓層建筑物結構件超載。

1.2 建筑消防電氣設計標準

2014年，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布行業標準《商店建筑設計規范》，提出大型商店經營管理的計算機系統用電應為重要負荷，營業廳空調用電為二級負荷，線纜絕緣采用低煙低毒阻燃型[3]。此外，《電影院建筑設計規范》提出觀眾廳等處的墻面照明線路采用阻燃型銅芯絕緣導線敷設，《辦公建筑設計規范》提出辦公建筑電氣管線暗敷應采用非燃燒材料，《建筑防火設計規范》提出一類高層民用建筑消防用電為一級負荷，觀眾廳與多功能廳等人員密集場所，建面＞100 m2地下公共活動場所設置應急疏散照明系統，消防配電線路敷設在不燃性結構內。

2 消防電氣系統設計現狀

消防電氣系統是現代建筑的重要部分，供配電系統設計是消防電氣系統設計的關鍵環節，該部分出現問題會影響消防電氣系統的安全運行，其與人們的生命財產安全息息相關。近年來，我國各地建筑工程建設水平顯著提升，但消防電氣供配電系統仍存在一些問題，主要體現在以下幾個方面。

2.1 供配電系統的設計問題

供配電系統是消防電氣配供電系統中的重要部分，其功能是負責消防電氣電力的分配，為消防系統的穩定運行提供保障[4]。我國消防電氣供配電系統中，許多設計人員對系統設計重視不足，導致無法保障供電系統設計的科學性。一些供配電系統由于長期閑置，相關人員不重視對其維護，導致使用時難以實現基本功能。目前，國內多數消防電氣配電系統設計中存在許多問題，如未按要求進行消防配電線路敷設等，運行中易引發供電量不達標等問題，從而會對消防火災撲滅產生不利影響，如造成水泵等消防設施缺乏充足電力運作，增大資源財產損失。

2.2 消防電氣供配電系統設計缺乏整體性

當前，國內大部分建筑消防的供配電系統各自獨立，不利于開展火災救援行動。許多設計人員在開展消防電氣系統設計中未有機組合供配電系統及智能報警系統，僅對單個系統進行獨立設計，無法達到整體效果[5]。建筑物發生火災時，消防電氣系統存在線路設計缺陷，供配電系統難以正常運轉，導致消防系統救災能力下降，為企業帶來巨大的損失。要重視解決消防電氣供配電系統設計缺乏整體性問題，使供配電系統保持統一。設計建筑電氣時，部分企業采用手動設計方法，部分高壓回路設計不完善，也導致消防配電系統運行效率降低。

3 建筑消防電氣供配電系統設計改善策略

消防電氣系統設計構成涉及到火災自動報警系統等。消防供配電系統出現問題會直接影響消防安全，造成人員傷害與財產損失。基于對國內消防電氣供配電系統運行問題的分析，要通過消防配電系統自主運行、供電系統獨立設計以及優化布設ATS電源等措施，完善消防電氣供配電系統。

3.1 消防供電系統獨立設計

高層建筑低壓配電系統應使用電力消防用電負荷啟成系統，按一二級負荷供電消防設備配電箱獨立設置[6]。其他系統出現問題不會影響消防系統電源供電。消防設備配電線路不可靠不能保證消防設備安全供電，如一些消防系統設計中忽視高層建筑每層消防用電設施的相關性，設計人員將普通電梯與消防電梯引用同路電源設計，導致消防電梯無法正常運行。

3.2 消防配電系統自主運行

消防用電設備應采用專用供電回路。供電回路是指從配電室直接出線到消防設備最末級配電箱的專用配電線路。消防電氣系統在變壓器位置分開，消防系統運行中電源負荷等級在建筑工程供電系統處于最高位置，保障消防設施供電安全。

根據《建筑防火設計規范》規定，建筑物高度＞50 m為高層民用建筑。對電力負荷進行分級原則是避免中斷供電對人身安全造成的影響，影響重要用電單位正常工作時電力負荷應該確定為一級。中斷供電發生中毒的負荷、不允許中斷供電特別重要場所的負荷為重要負荷。

高層民用建筑消防用電按一級負荷供電，一級負荷應由雙電源供電，重要負荷由三路電源供電。應急電源包括蓄電池，獨立于正常發電源的發電機組與專用饋電線路組成[7]。一級負荷雙電源供電形式有兩種電源來自不同的發電廠，民用建筑物的內用電設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。與火災相關消防過程示意如圖1所示。

圖1 與火災相關消防過程示意圖

消防設備備用電源可選擇自備柴油發電機組與應急供電電源形式，要求滿足消防用電設備持續運行時間最長要求，電池組初裝容量要滿足國家現行標準規定60 min要求。根據消防給水規范規定，高層民用建筑綜合樓消火栓系統火災延續時間不少于3 h，消防泵房噴淋系統加壓泵供電時間不應少于2 h。設計電源取自城市高壓輸電網，地下一層設開閉所，一路10 kV高壓電源分配至6座配電房，地下一層設發電機房一座提供0.4 kV低壓電源。一級負荷中消防負荷雙電源自動切換裝置應該在最末一級配電箱處設置。

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

4 結 論

高層綜合體建筑消防電氣系統是消防系統的核心，本文從消防設備供配電和火災自動報警控制等方面對高層綜合體建筑消防電氣系統進行設計。消防電氣設計針對火災初期火勢小、易滅火等特點，通過啟動聲光報警系統，利用各種相關消防滅火設備進行滅火。消防電氣設計是高層建筑電氣系統的子項，與建筑結構專業有密切關聯，系統與專用設備協調配合有利于貫徹實施消防電氣設計的安全可靠性。