消防風機手動控制線路電纜截面的選擇

劉蔥蔥

（廣州地鐵設計研究院股份有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

地鐵車輛基地作為地鐵系統的車輛停修和后勤保障基地，車輛基地通常包括車輛段（停車場）、綜合維修中心、物資總庫、培訓中心和其他生產、生活、辦公等配套設施。根據《地鐵設計規范》[1]《地鐵設計防火標準》《火災自動報警系統設計規范》等國家相關規范，車輛基地應設置火災自動報警系統；同時防煙、排煙風機的啟動、停止按鈕應采用專用線路直接連接至設置在消防控制室內的消防聯動控制器的手動控制盤，并應直接手動控制防煙、排煙風機的啟動、停止。由于車輛基地面積規模龐大，部分建筑單體的防排煙風機距消防控制室的距離較遠。因此合理選擇消防風機手動控制線路電纜的截面，確保火災自動報警系統可靠工作，是車輛基地火災自動報警系統設計的一個關鍵問題。

結合規范相關要求以及《工業與民用配電設計手冊（第4版）》（以下簡稱《配4》）相關公式，從線路電壓損失角度分析消防風機手動控制線路電纜截面的選擇要求，為工程設計提供參考。

1 規范相關要求

（1）GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》第4.1.2條要求：消防聯動控制器的電壓控制輸出應采用直流24 V，其電源容量應滿足受控消防設備同時啟動且維持工作的控制容量要求。

（2）16D 303—2《常用風機控制電路圖》自2016 年9 月1日起實施，圖集根據《火災自動報警系統設計規范》GB 50116—2013，對消防風機控制電路進行了修改，消防聯動24 V 有源觸點由火災自動報警系統提供，且為自保持的連續信號。排煙（加壓送風）風機電路如圖1 所示。

圖1 排煙（加壓送風）風機電路

（3）GB/T 21711.1—2008《基礎機電繼電器第1 部分：總則與安全要求》第5.2.1 條要求，推薦的繼電器線圈的工作值范圍應按兩種等級之一進行規定：①1 級，線圈額定電壓（或范圍）的80%～110%；②2 級，線圈額定電壓（或范圍）的85%～110%。

2 消防風機手動控制線路電纜截面的選擇

（1）根據《配4》表9.4-3 的計算公式，接相電壓的單相負荷線路，終端負荷且cosφ=1 或直流線路用負荷距Pl 表示：

式中：P 為線路功率，W；L 為線路長度，m；Unph為標稱電壓，V；S 為線路截面，mm2；ρθ為工作溫度θ℃時導線電阻率。

根據《配4》公式9.4-2，則：

式中：a 為電阻溫度系數，取值為0.004；ρ20為導線溫度為20 ℃時的電阻率。查表，銅導體溫度為20 ℃時的電阻率，ρ20=0.017 2（Ω·mm2/m）。

計算得出實際工作溫度θ=60 ℃時，銅導線電阻率ρ60=0.019 95（Ω·mm2/m）。

（2）根據上述計算公式，以銅導體為例，計算不同線路壓降條件下24 V 直流線路的負荷距見表1。

表1 24 V 直流線路的負荷距 W·m

經計算，不同壓降下24 V 直流線路的負荷距與19DX 101—1《建筑電氣常用數據手冊》[7]給出的數據一致。

為方便通過查找負荷距表格校驗，通過查找普通中間繼電器的樣本，發現大部分主流廠家的中間繼電器的功耗一般在1.2W 以內，如歐姆龍MYJ 一般通用繼電器、施耐德RXM 小型繼電器、正泰NXJ 系列小型電磁繼電器等。因此將中間繼電器的功耗取值為1.2 W，根據表1 估算不同線路壓降條件下消防風機手動控制線路的極限長度見表2。

表2 不同線路壓降條件下消防風機控制線路的極限長度 m

3 應用示例

（1）公式校驗法：假設某工程車輛基地運用庫某臺排煙風機的手動控制線纜型號為WDZBN-KYJY-5×1.5，排煙風機手動控制線路的長度為1300 m。排煙風機控制箱內中間繼電器為歐姆龍MYJ一般通用繼電器，功耗約為0.9 W，導線電阻率取60 ℃時導線電阻率。代入壓降計算公式，校驗得手動控制線纜的壓降為：

滿足GB/T 21711.1—2008《基礎機電繼電器第1 部分：總則與安全要求》，可以保證排煙風機手動控制線路可靠工作。

（2）查表校驗法：查表2 可知，當手動控制線纜采用1.5 mm2的銅導體，線路長度為903 m 時，線路的壓降為5%；線路長度為1805 m 時，線路的壓降為10%。本工程手動控制線路長度為1300 m，因此線路壓降在5%～10%，可以保證排煙風機手動控制線路可靠工作。同時，可通過比例計算，得出線路壓降為ΔU%=5/903×1300=7.2%。

4 工程建議

為保證消防風機手動控制線路可靠工作，建議在實際工程設計時注意以下3 點：①計算壓降時選擇的導體工作溫度為60 ℃，但發生火災時導體實際工作溫度會偏高。為保證火災情況下繼電器可靠動作，并考慮一定的裕量，建議消防風機手動控制線路的電壓降ΔU%取值為10%；②建議配電箱招標時明確中間繼電器選擇功耗低的市場主流產品，避免因中間繼電器的功耗過高，導致消防風機手動控制線路的壓降過大；③土建配合時，建議提前根據車輛基地的規模對消防控制室的位置及線路敷設路由進行比選分析，尤其車輛基地規模較大的情況。當消防風機手動控制線路長度確需較長時，應核算壓降并考慮放大手動控制線纜截面。

5 結束語

從線路電壓損失角度分析不同截面的消防風機手動控制線路的極限長度。消防風機手動控制線路的極限長度與消防風機手動控制線路的電壓降ΔU%取值、負載功率、電纜截面等因素有關。在實際工程設計中，消防風機手動控制線路通常選擇1.5 mm2的多芯銅導線。通過以上分析，在車輛段規模較小的情況下，1.5 mm2銅導線截面的消防風機手動控制線路可以滿足控制要求；但在車輛段規模較大的情況下，建議根據消防風機與消防控制室的距離核算消防風機手動控制線路的截面，以保證消防風機在火災狀態下，消防控制室的手動控制盤能可靠控制消防風機的啟動、停止。