淺談糧庫設計中消防配電線路的過負荷保護

◎ 邵政豪，范少飛

（鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

糧庫安全生產是保障國家糧食安全的重要環節，保障糧庫安全生產，對于維護國家經濟穩定和人民生活水平，具有重要意義。在糧庫安全生產中，消防安全首當其沖。在消防電氣安全中，消防配電線路的過負荷保護尤為重要。

1 過負荷保護的要求

從第一級低壓配電至末端用電設備的供電回路發生過負荷時，供電系統需立即將該信號發送至糧庫園區的管理人員；當供電回路發生短路時，應立即斷電。《低壓配電設計規范》（GB 50054—2011）第6.3.6 條[1]規定：“過負荷斷電將引起嚴重后果的線路，其過負荷保護不應切斷線路，可作用于信號。” 《民用建筑電氣設計標準》（GB 51348—2019）第7.6.3 條[2]規定：“對于突然斷電比過負荷造成損失更大的線路，不應設置過負荷保護。”《建筑電氣與智能化通用規范》（GB 55024—2022）第4.3.7 條[3]規定：“對于因過負荷引起斷電而造成更大損失的供電回路，過負荷保護應作用于信號報警，不應切斷電源。”

2 糧庫常見消防用電設備

2.1 電動防火卷簾、防火門等

電動機類的消防設備屬于專用設備，沒有備用機組。過負載的危害：電動機損壞、線路損壞、線路過負荷時易發生火災隱患。過負荷保護對象：電動機、線路[4]。

2.2 消火栓泵、噴淋泵等

電動機類的消防設備屬于專用設備，沒有備用機組。過負載的危害：電動機損壞、線路損壞、線路過負荷時易發生火災隱患。過負荷保護對象：電動機、線路。

2.3 消防電梯、雙速防排煙風機、地下室集水坑的潛水泵等

電動機類的消防設備屬于正常、火災兼用設備，沒有備用機組。過負載的危害：電動機損壞、線路損壞、線路過負荷時火災隱患較大。過負荷保護對象：電動機、線路。

2.4 消防報警系統、消防應急照明與疏散系統、消防備用照明系統等

非電動機類的消防設備屬于正常、火災兼用設備，有備用蓄電池。過負載的危害：電氣線路損壞、線路過負荷時線路火災隱患較大。過負荷保護對象：線路。

3 過負荷保護

3.1 過負荷的危害

一般來說，電路允許在短時間內有少量過載，但其負載電流是周期性的，不會對電路造成損壞。然而，一旦電路長時間過載，其負載電流長期持續，可直接轉化為短路，并在短時間內引發火災。

過流保護和過負荷保護的差別如下：整定動作值不一樣，動作時間不一樣。過負荷保護的整定值遠低于過電流保護，但為避免設備過載運作、避開裝置啟動電流，還需要加入一定的延時。過負荷保護通常分成2 個區域：定時限、反時限。當超出額定較少的情況下，一臺設備在一段時間能夠承擔較少的過載水平，此刻不需要跳閘；當超出額定很多的情況下，一臺設備無法長時間承擔較大過載，必須跳閘，否則對設備的損傷非常大。一般來說，反時限的動作時間能夠依據設備的過流散熱水平進行整定計算；過流則是外部的故障，要立即跳閘保護。

此外，當電動機發生機械卡堵、啟動時間長、頻繁啟動、電壓偏低等情況時，都有可能造成電動機過負荷。簡單來說，各種過負荷保護原理就是根據出現故障時的參數變化，選取相應的保護元件及接線方法[5-6]。

3.2 過負荷分析

3.2.1 非電機類消防設備

消防應急照明與疏散系統、消防備用照明系統，在消防驗收合格投入運行后，除增加燈具的數量和功率、燈具線路老化外，負荷增加的可能性較小。消防報警系統本身功率較小，過載的可能性較小，過載的原因往往在線路方面[5]。

3.2.2 電機類消防設備

電機長時間連續超載，會使電流升高、電機溫度升高，容易使電機燒壞。因此，為保護電機，要加裝過負荷保護裝置。若短時間不能加以處理，則要手動停止電機運行。

熱繼電器是電動機的過載保護裝置之一，小容量電動機可以采用直接式，大容量電動機可以采用間接式。電動機過載保護裝置可根據電動機額定電流的1.05～1.1 倍整定。電流繼電器是電動機的過載保護裝置之一，需要按照電動機允許過載倍數及時間來整定。這樣，電機才不會因過熱而損壞。

此外，為防止過載引起電氣火災，應合理選擇導線截面，并考慮負荷發展計劃，隨時檢查線路的負載狀況。過載時，應及時更換大截面導線或適當降低線路負荷，并安裝合適的安全裝置。

4 具體措施

（1）過負荷保護裝置的動作特性，應滿足：

式中：

IB——回路的計算電流（A）；

In——熔斷器熔體的額定電流或斷路器的額定電流或整定電流（A）；

IZ——導體允許的持續載流量（A）；

I2——保證保護電器可靠動作的電流（A）。

（2）熱過載繼電器的整定電流，應滿足：

式中：

Izd——熱過載繼電器的整定電流（A）；

Ied——電動機的額定電流（A）；

Kk——可靠系數，動作于斷電時取1.2，動作于信號時取1.05；

Kjx——接線系數，接于相電流時取1.0，接于相電流差時取；

Kh——熱過載繼電器返回系數，取0.85；

n——電流互感器的變比。

（3）采用電磁式或者電子式類型脫扣器的斷路器（過載功能OFF），可以保護短路；采用熱繼電器，可作為過負荷保護。然而，熱繼電器僅動作于信號，且需要與報警裝置連接，一般用于電動機配電線路。

（4）采用電磁式或者電子式類型脫扣器的斷路器（過載功能OFF），作短路保護。此外，在設置消防電源監控系統時，應選擇過電流或超溫報警功能，作過負荷報警[7-8]。

（5）采用電磁式或者電子式類型脫扣器的斷路器（過載功能OFF），作短路保護，輔以過負荷監控裝置。

以正泰NB8-63M 系列單磁式斷路器為例，其主要適用于商業辦公樓、民用住宅及一般工業用途的終端配電線路中，對線路提供短路保護。

過負荷監控裝置，可以通過檢測線路電流，實現配電線路過載的報警功能，并通過相應通訊接口加以提醒。

（6）采用帶過載報警不脫扣功能的塑殼式斷路器。一些特殊應用場所，對產品功能有著特殊需求。其中，帶過載報警不脫扣功能的塑殼式斷路器，可以解決消防設備出現火災時的連續供電問題。

斷路器不脫扣裝置由雙金屬片、支架、聯動桿、牽引桿及微動開關桿等部分組成，當負載短路電流達到過載電流時，裝置內雙金屬片開始變形彎曲，按規定方向帶動聯動桿頂到牽引桿，閉合微動開關的常開觸點，輸出過載信號。同時，微動開關與外圍報警電路相連，實現過載報警不跳閘功能。

①以常熟CM3 系列為例，CM3-100、250 的L/M/H 型，CM3-400、630 的C/L/M/H 型，CM3-800 的L/M/H 型及上述規格四極時中性極型式為A、B 型，能夠實現過載報警不脫扣功能，保障供電連續性滿足GB 50054 第6.3.6 條的要求。②以正泰NXM 系列為例，僅160～250A 殼架H 型產品及400～1000A 殼架產品，可提供過載報警不脫扣功能。③以德力西CDM3 系列為例，僅100F、100N，160F、160N，250F、250N規格單磁脫扣產品，具有過載報警不脫扣功能。

（7）為了保證供電回路不過負荷，特殊負荷設計時，應采取適當放大斷路器熱脫扣器整定值，匹配線路截面滿足過負荷不斷電要求。同時，應急照明配電箱或集中電源、應急照明燈具的配電線路，需要采用具有過負荷保護功能的保護電器。在此基礎上，主線首端（變配電室）可配備過載保護，但應僅作用于報警而不切斷電路。總之，過載保護的重要性不言而喻，過負荷監控、實現信號報警缺一不可。

5 總結與建議

糧庫是儲存和保管糧食的重要設施，對于確保糧食的質量和安全至關重要。然而，由于糧食本身的特殊性質，糧庫倉儲存在許多安全隱患，特別是火災風險。糧食易燃性、密度大，滅火條件嚴苛，加大了糧庫消防工作難度。因此，為切實維護糧庫消防安全，進一步提升糧庫消防安全水平，堅決遏制糧庫火災事故的發生，糧庫的消防配電設計應考慮為保護儲存的糧食、設備和人員提供更高的保障。

當線路短期過載時，不會立即造成災害，雖然過載的危害遠小于短路，但過載保護的范圍遠大于短路保護。接近短路設定值的部分很難準確定義是短路還是過載。如果選擇具有單磁脫扣器的斷路器而不使用熱繼電器來保護電機，或者選擇具有單磁脫扣器的斷路器來保護電路，則無法避免大部分電流故障。因此，對于糧倉消防配電系統來說，既要保證消防配電的連續性和可靠性，又要保證其運行安全，而不能機械地照搬他人經驗。