建筑電氣設計中的消防配電設計要點分析

肖 祥

（四川省建筑設計研究院有限公司，四川成都 610000）

1 消防配電方式的選擇

消防設備的配電設計應以安全、可靠為基本前提，進一步考慮電源的持續時間，應有效簡化配電系統的接線，降低作業難度，減少在接線方面的成本投入。

消防配電模式主要有兩種，分別是放射型、樹干型，為了直觀對比兩種消防配電模式的應用特點，以辦公樓的低壓配電干線系統為例展開分析。

某辦公建筑低壓配電干線部分系統如圖1所示。

圖1 某辦公建筑低壓配電干線系統

1.1 放射式

在配電系統設計中應用放射模式，電氣設備的配電線路具有靈活性與可靠性（獨立敷設），某處發生短路故障時，其他電源輸出線路的供電仍能維持穩定。但低壓配電柜引出的配電連接線路較多，需配套大量開關。

《民用建筑電氣設計標準》（GB 51348—2019）指出，電源容量大以及重要電負荷均應以放射式并從低壓電源配電室引出配電。

為了確保突發火災事故時建筑內的消防設備仍可發揮滅火功能，消防泵、消防電梯在內的各類重要消防電氣裝置均應優先應用放射式配電的方法，保證各裝置具有足夠的獨立性與穩定性。

1.2 樹干式

與放射式相比，樹干式的干線數量較少，但線路故障會對整體造成不良影響。在消防電氣設備方面，根據《供配電系統設計規范》（GB 50052—2016）可知，建筑內消防應急用電設備負荷為一級且由交流電電源供電時，宜采取雙電源的模式，即主電源及其他應急電源兩部分協同供電，此時的供電方式可以選擇放射式或樹干式。

建筑物負荷不是一類且消防電力負荷為一級時，采用安裝在燈上的蓄電池和集中電池組，應使用樹干模式供電?；谇笆鱿嚓P分析，將樹干式應用于該項目的應急照明電源系統設計中。

消防分配模式的選擇應分情況考慮，對于重要的消防設備，應考慮各自的穩定性要求，優先選擇放射模式，確保電源可靠性，其他設備采用兩種模式靈活匹配的方式，注意節約成本。

2 非消防電源的切除

《民用建筑電氣設計標準》（GB 51348—2019）指出，災情確定后應在控制室內自動切除該區域的非消防電源。規定對消防以外的電源的切斷有嚴格限制，消防以外的電源只有在火災得到確認后才能切斷。表示非消防電源的切斷決策需要慎重，不允許在出現火災后隨即切斷非消防電源，需要對具體的特性做準確的判斷，選擇合適的切斷方法。

2.1 非消防照明用電電源

火災報警后，如果立即將照明電源切斷，容易引起撤離人員的恐慌，造成混亂。在火災的初期階段，需要有足夠的照明引導人員的疏散并進行滅火工作的開展，必須小心切斷照明電源。確認火情后，需要根據火情情況，在控制室手動切斷火區照明電源或進行聯動切除[1]。

2.2 空調、送排風、電熱及其他非消防用電電源

以受災建筑物的重要性作為切斷電源的主要判斷依據，確定與之相適應的自動化斷電撲救對策。對于非常重要的建筑物，可以根據涉及范圍自動卸荷；對于普通建筑物，可以根據電路自動從配電室卸荷。

（1）設備停電后，會對人們的日常活動造成一定程度的干擾，但不會引發恐慌，設備停電后的秩序性較好。

（2）現代建筑常需要進行二次裝修，與原設計的照明能耗相比，實際照明能耗明顯偏大。隨著時間的推移，建筑用戶數量逐步增加，用電負荷有所增加，對應的電力設備數量增加，在此環境下，建筑的供電變壓器幾乎滿負荷運行。發生火災時，不盡快拆卸除滅火設備以外的電氣設備，將導致變壓器過載，影響變壓器電源總開關，該裝置跳閘必然會對后續滅火工作的開展造成阻礙。

3 消防配電線纜的選擇和敷設

3.1 選擇思路

（1）在低壓消防電纜的設計中，常忽略安全耐壓保護標準，需要將此方面作為重點考慮對象。根據規范，低壓消防電纜的整體耐壓強度標準范圍應大于450 V/750 V。

（2）有機絕緣耐火電纜必須選擇為保護對象物，在二級的建筑物（一般的二級高樓等）中作為消防配電干線。在該方式下，即便普通阻燃電纜達到防火標準，其能夠提供的連續供電時間也普遍未達到30 min。對消防室、消防水泵、消防電梯、防排煙風機等長時間工作的設備運行不利。

（3）為降低二次火災風險，在大型建筑中，宜采用礦物絕緣電纜，或選擇低煙無鹵耐火電纜，在商場、超市等人流量較大的場所更應注重對此類電纜的應用。火災自動報警系統作用在于全面防護特級建筑，在消防設備的設計中，主、支電源線適宜采用礦物絕緣電纜。

普通耐火電纜氧指數在32%以上，但燃燒的濃煙透光率在10%以內，能見度在2 m內，火災時必然影響人員的疏散。礦物絕緣電纜在950 ℃的連續高溫火焰外加電壓的條件下，能夠保持180 min正常工作，其不含有機物，銅溶解后也不會產生煙和毒氣。

3.2 消防配電線纜的敷設

（1）消防配電干線的敷設。

敷設主配電控制線路時，通常從供電低壓變配電室內的輸出電源開關下端開始，經過引線，連接至消防電氣設備控制箱。主配電控制線路外徑較大，在干線敷設時通常不采用隱藏敷設的方法。

①可以采用電纜井敷設方法，應采用符合規范的絕緣措施，或嚴格控制與各普通電纜的距離，需要超過300 mm；電纜穿過縱向井樓板時，必須采取防火措施，否則電井將產生煙筒效應，促進火勢的蔓延，造成不良影響。

②優先選擇優質的礦物絕緣導線電纜，此類電纜的穩定性和耐久性較好，具體體現在耐腐蝕、防水、不燃、抗機械沖擊等方面。

③在敷設消防配電線路時，為了保證供電傳輸網絡的穩定性與安全性，選擇消防設備網絡的材料時適宜使用防火用金屬線槽，金屬管道的應用效果較差，盡可能不使用。發生火災的條件下，耐火電纜可以連續供電1 h，但穿金屬鋼管敷設時的電源輸送時間僅為23 min（使用的金屬管道應涂有耐火涂料）。

（2）消防配電支線的敷設。

暗敷法主要將穿金屬保護管嵌入不燃結構中，保護膜壁厚度在30 mm以上，此方式可以有效滿足防火要求，是一種兼具質量可靠、經濟高效多重特點的敷設方法。

在明敷施工中，若保護管與供電消防設備共處同一使用空間，為減小彼此間的干擾（要求各自有足夠的獨立性），可以選擇具有防火保護的封閉式金屬線槽，在無法使用該類線槽時，調整為具有防火保護功能的封閉式金屬線槽。

3.3 各分系統消防配線的要求

（1）火災自動報警系統線路。

支線材料可以選擇阻燃型導線，敷設時將該部分設在具有不燃特性的結構層內，為了保證防護效果，保護層的厚度至少應達30 mm。現階段應用較為廣泛的總線制系統干線的敷設要求更高，應將耐火電纜敷設在耐火電纜橋架內。

（2）消防水泵配電線路。

①消火栓泵配電線路。

分別為各消火栓適配啟泵按鈕，存在使用需求時，及時按下按鈕，啟用消防泵。各控制按鈕與消防泵控制直接為邏輯“或”的關系：

式中：XB——消防泵；＋——邏輯“或”；→——聯動控制；Xn——第n個消火栓啟泵按鈕。

②噴淋泵配電線路。

以濕式噴水滅火系統為例，適宜采用閉式噴頭，在日常的運行中，要求管網內有充足的水（且有一定的壓力），建筑內部發生火災后，溫度異常升高，噴頭的玻璃球會在高溫環境中爆破，啟動噴淋泵。

邏輯關系為：

式中：Sn——水流指示器n；SFm——壓力開關m；*——“與”的邏輯關系；PB——噴淋泵；→——聯動控制。

4 雙電源自動轉換開關的選用

在消防配電工程設計中，自動電源電壓轉換及開關控制裝置（ATSE）常用于重要的消防用電負荷。在產品選用時，應充分考慮產品的整體結構設計特點。ATSE通過不同的產品結構分類可以再細分為或PC級產品或CB級產品兩類。

PC級別為ATSE勵磁驅動，集成轉換結構無法在接通、承載的同時分斷短路電流，針對此局限性，需要適配短路保護裝置。PC級別ATSE的短期耐用電流較大，能夠充分輸送短路電流。電源電路發生短路故障時，ATSE將在短路保護裝置運行后開始轉換。PC級別的ATSE即使發生超載，也可以維持電氣設備繼續工作，保證重要負荷繼續供電。

CB級別ATSE基于兩個電路斷路器，控制器借助電動傳動機構達到轉換兩路電源的效果，需要符合《自動轉換開關電器》（GB/T 14048.11—2018），與PC等級的產品相比，體積較大，切換時間變長。

機械聯動機構可能會因打滑或重新擰緊，可靠度不如PC等級的產品。供電回路存在過電流故障后，斷路器脫扣，CB級ATSE無法繼續轉換，重要負荷難以獲得持續性供電。在適配斷路器時需要注重產品功能的選擇，要求其具有短路保護功能，但不允許帶有過載保護功能。

5 結語

消防配電設計對建筑電氣設計水平和建筑項目整體安全性的影響重要且深遠，本文主要研究建筑電氣設計中消防配電設計的要點，以期為相關工作人員提供參照。