消防电源及其配电系统设计

消防电源及其配电系统

消防电源及其配电系统的组成

消防电源的系统方块图

消防用电设备的配电方式

正确选择建筑物内低压配电系统主接线方案，是民用建筑电气设计的重要环节，设计中应根据建筑物的高度、规模和性质来合理确定。通常建筑高度越高，体量越大，发生火灾时扑救的难度也越大，当建筑高度超过100m时，只能靠自救灭火。因此，保证消防用电设备的可靠供电非常重要。为了保证消防负荷供电不受非消防负荷的影响，低压配电系统主接线采用分组设计方案，无疑将大幅提高配电系统的可靠性。要根据负荷性质及容量合理设置短路保护、过负荷保护、接地故障保护和过、欠电压保护。

消防电源及其配电系统设计

（一）消防负荷的电源设计

消防电源要在变压器的低压出线端设置单独的主断路器，不能与非消防负荷共用同一进线断路器和共用同一低压母线段。消防电源应独立设置，即从建筑物变电所低压侧封闭母线处或进线柜处就将消防电源分出而各自成独立系统。如果建筑物为低压电缆进线，则从进线隔离电器下端将消防电源分开，从而确保消防电源相对建筑物而言是独立的，提高了消防负荷供电的可靠性。

当建筑物双重电源中的备用电源为冷备用，且备用电源的投入时间不能满足消防负荷允许中断供电的时间时，要设置应急发电机组，机组的投入时间要满足消防负荷供电的要求。

（二）消防备用电源的设计

当消防电源由自备应急发电机组提供备用电源时，消防用电负荷为一级或二级的要设置自动和手动启动装置，并在30s内供电；当采用中压柴油发电机组时，在火灾确认后要在60s内供电。

工作电源与应急电源之间，要采用自动切换方式，同时按照负载容量由大到小的原则顺序启动。电动机类负载启动间隔宜在10s～20s之间。

当采用柴油发电机组做消防备用电源时，其电压等级要符合下列规定：

（1）供电半径不大于400m时，宜采用低压柴油发电机组；

（2）供电半径大于400m时，宜采用中压柴油发电机组；

（3）线路压降应不大于供电电压的5%。

消防备用电源应满足火灾时消防设备持续运行时间的要求：

商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、书库、重要的档案楼、科研楼和旅馆的消防水泵火灾时持续运行时间为3h，其他高层建筑为2h；用于防火卷帘的水幕泵火灾时持续运行时间为3h；消防电梯火灾时持续运行时间应大于消防水泵、水幕泵火灾时持续运行时间；建筑高度大于100m的民用建筑，加压风机、防排烟机火灾时持续运行时间要大于90min；医疗建筑、老年人建筑、总建筑面积大于100000㎡的公共建筑，火灾时持续运行时间要大于60min；其他建筑要大于30min。

采用FEPS作为备用电源时，电池初装容量应为使用容量的3倍；三相供电的EPS单机容量不宜大于120kW，单项供电的EPS单机容量不宜大于30kW，且应有单节电池保护和电能均衡装置。

（三）配电设计

消防水泵、喷淋水泵、水幕泵和消防电梯要由变配电站或主配电室直接出线，采用放射式供电；防、排烟风机、防火卷帘和疏散照明可采用放射式或树干式供电。消防水泵、防烟和排烟风机及消防电梯的两路低压电源应能在设备机房内自动切换，其它消防设备的电源应能在每个防火分区配电间内自动切换；消防控制室的两路低压电源应能在消防控制室内自动切换。

消防水泵、排烟风机和正压送风机等设备不能采用变频调速器作为控制装置。电动机类的消防设备不能采用EPS/UPS作为备用电源。

主消防泵为电动机水泵，备用消防泵为柴油机水泵，主消防泵可采用一路电源供电。消防设备的配电箱和控制箱宜安装在配电室、消防设备机房、配电小间或电气竖井内；当必须在其它场所安装时，箱体要采取防火措施，并满足火灾时消防设备持续运行时间的要求。

消防负荷的配电线路所设置的保护电器要具有短路保护功能，但不宜设置过负荷保护装置，如设置只能动作于报警而不能用于切断消防供电。消防水泵因轴封锈蚀而使消防水泵堵转，起动电流会很快使电缆发热，温度在达到设定值时为保护电器动作而切断电源，这是不允许的。如果不设置过负荷保护，出现堵转，电缆温度上升100℃或200℃对于耐火750℃或950℃的电缆影响不是很大，在最大力矩的作用下，有可能克服电动机轴封阻力，使电动机逐渐转动起来。

消防负荷的配电线路不能设置剩余电流动作保护和过欠电压保护。因为在火灾这种特殊情况下，不管消防线路和消防电源处于什么状态或故障，为消防设备供电是最重要的。

消防设备的配电装置与非消防设备的配电装置宜分列安装；若必须并列安装，分界处应设防火隔断。消防配电设备应设有明显标志，专用消防配电柜宜采用红色柜体。

消防电源及其配电的10点设计要求

一、下列建筑物的消防用电应按一级负荷供电：

1、建筑高度大于50m的乙、丙类厂房和丙类仓库；

2、一类高层民用建筑。

“消防用电”包括消防控制室照明、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾探测与报警系统、自动灭火系统或装置、疏散照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘、阀门等设施、设备在正常和应急情况下的用电。

二、下列建筑物、储罐（区）和堆场的消防用电应按二级负荷供电：

1、室外消防用水量大于30L/s的厂房（仓库）；

2、室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐（区）和甲、乙类液体储罐（区）；

3、粮食仓库及粮食筒仓；

4、二类高层民用建筑；

5、座位数超过1500个的电影院、剧场，座位数超过3000个的体育馆，任一层建筑面积大于3000㎡的商店和展览建筑，省（市）级及以上的广播电视、电信和财贸金融建筑，室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑。

三、除本规范第10.1.1条和第10.1.2条外的建筑物、储罐（区）和堆场等的消防用电，可按三级负荷供电。

四、消防用电按一、二级负荷供电的建筑，当采用自备发电设备作备用电源时，自备发电设备应设置自动和手动启动装置。当采用自动启动方式时，应能保证在30s内供电。不同级别负荷的供电电源应符合现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的规定。

五、建筑内消防应急照明和灯光疏散指示标志的备用电源的连续供电时间应符合下列规定：

1、建筑高度大于100m的民用建筑，不应小于1.5h；

2、医疗建筑、老年人建筑、总建筑面积大于100000㎡的公共建筑和总建筑面积大于20000㎡的地下、半地下建筑，不应少于1.0h；

3、其他建筑，不应少于0.5h。

“消防应急照明”是指火灾时的疏散照明和备用照明。对于疏散照明备用电源的连续供电时间，试验和火灾证明，单、多层建筑和部分高层建筑着火时，人员一般能在10min以内疏散完毕。本条规定的连续供电时间，考虑了一定安全系数以及实际人员疏散状况和个别人员疏散困难等情况。对于建筑高度大于100m的民用建筑、医院等场所和大型公共建筑等，由于疏散人员体质弱、人员较多或疏散距离较长等，会出现疏散时间较长的情况，故对这些场所的连续供电时间要求有所提高。

为保证应急照明和疏散指示标志用电的安全可靠，设计要尽可能采用集中供电方式。应急备用电源无论采用何种方式，均需在主电源断电后能立即自动投入，并保持持续供电，功率能满足所有应急用电照明和疏散指示标志在设计供电时间内连续供电的要求。

本条范所指“地下、半地下建筑”，包括附建在建筑中的地下室、半地下室和单独建造的地下、半地下建筑。

六、消防用电设备应采用专用的供电回路，当建筑内的生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电。备用消防电源的供电时间和容量，应满足该建筑火灾延续时间内各消防用电设备的要求。

本条规定的“供电回路”，是指从低压总配电室或分配电室至消防设备或消防设备室（如消防水泵房、消防控制室、消防电梯机房等）最末级配电箱的配电线路。

七、消防配电干线宜按防火分区划分，消防配电支线不宜穿越防火分区。

八、消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等的供电，应在其配电线路的最末一级配电箱处设置自动切换装置。

本条规定的最末一级配电箱：对于消防控制室、消防水泵房、防烟和排烟风机房的消防用电设备及消防电梯等，为上述消防设备或消防设备室处的最末级配电箱；对于其他消防设备用电，如消防应急照明和疏散指示标志等，为这些用电设备所在防火分区的配电箱。

九、按一、二级负荷供电的消防设备，其配电箱应独立设置；按三级负荷供电的消防设备，其配电箱宜独立设置。消防配电设备应设置明显标志。

十、消防配电线路应满足火灾时连续供电的需要，其敷设应符合下列规定：

1、明敷时（包括敷设在吊顶内），应穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护，金属导管或封闭式金属槽盒应采取防火保护措施；当采用阻燃或耐火电缆并敷设在电缆井、沟内时，可不穿金属导管或采用封闭式金属槽盒保护；当采用矿物绝缘类不燃性电缆时，可直接明敷。

2、暗敷时，应穿管并应敷设在不燃性结构内且保护层厚度不应小于30mm。

3、消防配电线路宜与其他配电线路分开敷设在不同的电缆井、沟内；确有困难需敷设在同一电缆井、沟内时，应分别布置在电缆井、沟的两侧，且消防配电线路应采用矿物绝缘类不燃性电缆。