消防設備供電可靠性分析

陳 琪（中國建筑設計研究院， 北京 100044）

1 引言

隨著社會的發展及人們生活水平的提高，火災的危害也越來越大，特別是近年來火災造成的人員傷亡及財產損失，更是觸目驚心。消防工作包括預防及施救，預防要求電氣設計人員，選擇合適的供電系統、合理配置電氣保護裝置，預防電氣線路過熱引燃周圍可燃物；施救要考慮消防用電設備供電的持續性，電線電纜的無毒性以及消防人員的防觸電安全。科學合理的建筑電氣防火設計，是體現“預防為主、防消結合”的工作方針，也是減少電氣火災危害的根本措施。建筑電氣防火設計，應當有利于預防電氣火災的發生以及撲滅火災，并保證緊急狀態下的安全疏散。

《消防法》規定，建設工程的消防設計、施工必須符合國家工程建設消防技術標準。建設、設計、施工、工程監理等單位依法對建設工程的消防設計、施工質量負責。如何為消防設備供電，保證其供電可靠性，是建筑電氣設計中重點考慮的問題。在執行相關防火規范時，必須嚴格執行。根據建筑物的特點，探索合理的電氣設計方案，以協助其建筑防火設計符合規范、功能、安全、管理和施救的需求。

2 現有民用建筑防火規范

現有民用建筑防火規范包括《農村建筑防火規范》GB 50039-2010、《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》GB 50067-97、《人民防空工程設計防火規范》GB 50098-2009、《飛機庫設計防火規范》GB 50284-2008；另外《建筑設計防火規范》正在進行高低規整合修訂，現在正在制定的還有《建設工程防火規范》、《建設工程消防性能化設計規范》、《城市消防規劃設計規范》，這些都是建筑全專業的防火規范。目前電氣消防系統規范有《火災自動報警系統施工及驗收規范》GB 50166-2007，而《火災自動報警系統設計規范》GB 50116-98正在修訂，《消防應急照明和疏散指示系統技術規范》已到報批稿階段，另外正在制定《民用建筑電氣設計防火規范》。隨著標準規范的不斷完善，相信建筑防火問題將得到公眾的重視。

3 消防用電負荷等級各標準的差異

3.1 建筑設計防火規范（高低規整合修訂送審稿）

根據建筑設計防火規范（高低規整合修訂送審稿），下列建筑物、儲罐（區）和堆場的消防用電應按一級負荷供電：

● 建筑高度大于50m的乙、丙類廠房和丙類倉庫；

● 單罐容量大于1000m3或總儲量大于5000m3的甲、乙類液體儲罐區；單罐容量大于2000m3或總儲量大于1萬m3的丙類液體儲罐區；總儲量大于10萬m3的甲、乙類氣體儲罐區；單罐容量大于200m3或總儲量大于500m3的液化烴儲罐區；

● 一類高層民用建筑（居住建筑：高度大于54m的住宅建筑；其他民用建筑：醫療建筑、重要公共建筑、建筑高度24m以上任意樓層建筑面積大于1500m2的商店、展覽、電信、郵政、財貿金融建筑和綜合建筑，省級及以上的廣播電視和防災指揮調度建筑、網局級和省級電力調度，藏書超過100萬冊的圖書館、書庫，建筑高度大于50m的其他民用建筑）。

由此可見，除下列場所：火藥、炸藥及其制品廠房（倉庫）、花炮廠房（倉庫）；建筑高度超過250m的建筑；且人民防空工程、石油和天然氣工程、石油化工工程和火力發電廠與變電站等有專項規定外，消防設備用電負荷的最高等級就是一級”。

3.2 《民用建筑電氣設計規范》

《民用建筑電氣設計規范》JGJ 16-2008的3.2.3，特別針對消防用電負荷提出了分級規定。除了“特級體育場館的應急照明為一級負荷中的特別重要負荷”外，“一類高層民用建筑、特、甲等劇場消防用電、甲級體育場館的應急照明為一級負荷，二類高層民用建筑、乙、丙等劇場內的消防用電為二級負荷”。

3.3 《供配電系統設計規范》

《供配電系統設計規范》GB50052-2009（以下簡稱《供規》），未直接對消防用電設備提出供電要求，只在3.0.1條中描述到，“在一級負荷中，當中斷供電將造成人員傷亡或重大設備損壞或發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷，應視為一級負荷中特別重要的負荷。”

3.4 幾種規范的探討

正常情況下“中斷供電將發生火災的情況”在一般民用建筑內不會出現，但中斷供電，而使火災現場防排煙風機或消防泵無法運行，是否屬于“中斷供電將造成人員傷亡”？顯然理解并不完全一致，這就造成了設計標準的不同。

以上有一點是一致的，就是一類高層民用建筑消防設備用電負荷是一級負荷。《供規》對一級負荷的供電要求為：“3.0.2一級負荷應由雙重電源供電，當一電源發生故障時，另一電源不應同時受到損壞。3.0.3一級負荷中特別重要的負荷供電，應符合下列要求：1除應由雙重電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。”

顯然一級負荷需要雙重電源供電，按照《供規》2.0.2雙重電源是“由兩個電路提供的，這兩個電路就安全供電而言被認為是互相獨立的。”《供規》3.0.2的條文說明為“雙重電源可以是分別來自不同電網的電源，或者來自同一電網但在運行時電路互相之間聯系很弱，或者來自同一個電網但其間的電氣距離較遠，一個電源系統任意一處出現異常運行時或發生短路故障時，另一個電源仍能不中斷供電，這樣的電源都可視為雙重電源。”由此可見，雙重電源的要求并不容易達到。

4 根據相關規范如何設計電氣供電系統

眾所周知，消防用電按一、二級負荷供電的建筑，其消防控制室、消防水泵房、防煙和排煙風機房的消防用電設備及消防電梯等的供電，應在其配電線路的最末一級配電箱（正在修訂中的《火災自動報警系統設計規范》GB 50116規定：末端配電箱至消防設備的距離≤30m）處設置自動切換裝置。

通常低壓配電有以下幾種方案可供大家探討。

1）工程要求設有電力子表，設置柴油發電機作為第三路電源，柴油發電機僅為消防負荷供電，如圖1所示。在低壓側設兩段照明母線：一段電力母線，一段消防負荷專用母線。火災發生初期，所有電梯降至首層，除消防電梯外，其他電梯斷電；防排煙、應急照明等消防設備根據火災情況自動啟動；消防人員進場后，可根據需要，切斷所有非消防電源。

2）圖1供電方法中，在非火災的停電時，柴油發電機僅為消防電梯及應急照明供電，似乎不太經濟，衍生出在低壓進線斷路器后設一消防負荷專用母線段和重要負荷母線段的方案，如圖2所示。當然，火災時，要切除重要負荷母線段。

圖4 方案4

圖5 方案5

圖6 方案6

3）現在有些審圖單位，根據《供規》“3.0.9備用電源的負荷嚴禁接入應急供電系統。”要求按圖3所示的方案設置低壓系統，增加了幾臺低壓配電柜，本人認為意義不大。因為重要負荷母線段，火災時是需要切除的，不會影響消防負荷的運行。

4）如果工程項目不考慮設置電力子表，則按圖4所示的方案，該方案更符合《供規》3.0.9的要求。

5）以上四種低壓系統，都是在火災時停外電源，由柴油發電機組供電的情況。如果不設置柴油發電機組，又要求消防負荷單獨母線，還要設置電力子表，則需要消防電梯單獨加表。其他消防設備平時不運行，可以不加計費表，按圖5的方案設置，火災時要切除非消防設備。

6）如果不設置柴油發電機組，又要求消防負荷單獨母線，不設電力子表，則按圖6方案設置。該方案比較簡單，火災時要切除非消防設備。

以上六種電壓供電系統，均圍繞消防供電問題，哪種既符合規范，又經濟合理，希望大家探討。

5 建筑物內消防設備低壓供電線纜

消防設備供電的可靠性，同樣依賴于供電線纜的安全性。

北京市規劃委員會、北京市公安局消防局文件，消監字【2011】454號文，要求加強高層建筑消防用電配電線路設計工作，將非消防配電線路與消防配電線路分開敷設，從嚴執行《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95中9.1.4.4條“宜與其它配電線路分開敷設”改為“應與其它配電線路分開敷設”。這里沒有明確何為“分開敷設”，是否為兩個橋架？兩個橋架間距有無要求？還是一個橋架內有隔板即可？

建筑物走道內或豎井內，可以敷設橋架的位置很小，要分開，使其著火時不受影響，很難。筆者認為，與其要求消防供電線路與其他配電線路分開敷設，不如對線纜提出耐火要求，效果會更好。耐火電纜在火災時，需要通電工作，所以要注意耐火電纜在火災時的性能。

建筑內的電纜井在每層樓板處要采用不低于樓板耐火極限的不燃燒體或防火封堵材料封堵，這點大家都已經注意到了，但電纜井與房間、走道等相連通的孔洞也應采用不低于此處墻面耐火極限的防火封堵材料進行封堵，卻經常被忽略，提請設計人員注意。

總之，電氣防火，責任重大，希望大家重視。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB50052-2009供配電系統設計規范[S]. 北京: 中國計劃出版社, 2010.