對建筑電氣中常用消防設備的供電及其保護的一點見解

張忠強

摘要：隨著建筑行業的迅速發展及人們生活的電氣化程度的不斷提高，消防設備供電問題以及其可靠性已經成為人們關注的焦點問題。因此，文章將針對建筑行業中消防設備的供電及其線路的保護進行探討。

關鍵詞 建筑；電氣消防設備；供電；控制

在日常民用建筑或公共建筑中，伴隨著功能要求日趨完善，各類用電設備使用量逐步增加，因為電氣原因造成的火災比例越來越大。消防設備供電與控制流程上的合理性是在發生火災時，消防設備功能正常工作將火災損失減小到最小程度比較有效的方法。所以我們一定要保證建筑中發生火災時消防設施能正常使用，確保消防設備供電的可靠性和安全性。

一、消防設備的供電負荷等級

根據即將實行的《建筑設計防火規范》（GB50016-2014）中對負荷等級做了詳細規定，第10.1.1條 “下列建筑物的消防用電按一級負荷供電，……一類高層民用建筑”，第10.1.2條“下列建筑物的消防用電應按二級負荷供電，…… 二類高層民用建筑……”，第10.1.3條“除本規范第10.1.1和10.1.2條外的建筑物的消防用電，可按三級負荷供電。”

二、消防用電設備采用非專用供電回路供電

對消防用電設備一般均能滿足雙電源（對一級消防用電負荷）或雙回路（對二級消防用電負荷）在末端配電箱設置自動切換裝置，以保障消防用電設備供電的可靠性。但在個別施工圖設計中，仍有消防用電設備采用非專用供電回路的問題。如在消火栓泵、噴淋泵的雙電源供電回路中，接入生活水泵非消防用電設備，在消防用電配電設備中未要求設置標注“消防”或“消防用電”等紅色字樣的明顯標志。

三、消防設備配電回路的保護問題

3.1 斷路器的選擇

現代建筑中常用的消防水泵和消防風機多為鼠籠型電動機，常用的裝置式斷路器分為配電型（瞬動電流為10In）和電動機型（瞬動電流為12In），那么消防水泵和消防風機應該選哪一種斷路器比較合適呢？

在設計中可根據電動機的額定電流Ie來選擇斷路器脫扣器的額定電流In。若選用配電型斷路器，按式（2）來校驗電動機起動時斷路器是否會誤動，若不會誤動就選用配電型斷路器。若用配電型斷路器校驗會誤動，則選用電動機型斷路器，按式（3）重新校驗，若校驗結果不會誤動，就應選用電動機型斷路器。如果用電動機型斷路器校驗結果仍會誤動，則說明開始選擇的斷路器脫扣器額定電流偏小，需要重新選擇。

3.2 靈敏度校驗

電動機回路可能出現的短路有單相接地短路、兩相或三相短路。當電動機回路的脫扣器額定電流In選定后，其瞬動電流就已確定，配電型斷路器瞬動電流為10In，電動機型斷路器瞬動電流為12In。根據靈敏度校驗公式：

——最小運行方式下電動機單相接地故障電流 （A）

——斷路器瞬動電流（A），對配電型斷路器為10In，對電動機型斷路器為12 In。

需要注意的是此處斷路器的瞬動電流取值不再考慮其制造誤差，因為靈敏度系數為1.3，已考慮此誤差。

如果經過式（4）校驗，單相接地故障的靈敏度能滿足要求，則電動機的兩相和三相短路的靈敏度肯定也滿足要求，因為其短路電流肯定大于單相接地短路電流。

3.3 消防水泵、消防風機的過載保護

電動機過載保護是用來防止電動機過熱造成的損壞，一般采用熱繼電器來實現。《通用用電設備配電設計規范》（GB 50055-2011）第2.3.7條“……連續運行的電動機宜裝設過載保護，過載保護應動作于斷開電源。但斷電比過載造成的損失更大時，應使過載保護動作于信號。”因此部分設計人員認為消防水泵應取消過載保護，筆者認為這是不對的。對消防水泵（不管是消火栓泵還是噴淋泵）來說，一般在設計時都設置有備用泵，通常為一用一備或兩用一備。備用泵在主泵故障時可自動投入，因此每臺水泵都應裝設過載保護。

3.4 消防水泵、消防風機配電線路的過載保護

配電線路過載保護是用來防止線路過熱而造成絕緣損壞，一般用斷路器的長延時過電流脫扣器來實現。配電線路的過載保護具有反時限特性并滿足下列條件：

其中： ——負載線路計算電流（A）

——斷路器脫扣器額定電流（A）

——線路允許持續載流量（A）

這就是我們常講的斷路器要與線路配合，滿足了式（5）就可以防止因線路過熱而造成的絕緣損壞。

《低壓配電設計規范》（GB 50054-2011）第6.3.6條“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，可動作于信號。”，這里過負荷就是指的配電線路的過載保護。規范中認為對于運行中不允許斷電的配電回路短時間過負載不會立即引起災害，所以用犧牲導線的一些使用壽命來換取不中斷電源的目的。那么在消防水泵、消防風機配電線路中應該如何貫徹執行第6.3.6條規定呢？對直接起動的消防水泵，消防風機，根據式（1）、（2）、（3）可得：

配電型斷路器的額定電流In與電動機額定電流的關系為：

為保證電動機正常起動時斷路器不誤動，配電型斷路器的脫扣器額定電流In必須大于1.75倍電動機額定電流，電動機型斷路器的脫扣器額定電流In必須大于1.458倍電動機額定電流。因為斷路器額定電流是成等級排列，實際選用的斷路器額定電流肯定比1.75Ie或1.458Ie還大。消防水泵、消防風機的過載電流通常達不到1.75Ie或1.458Ie，即使達到了，對配電線路而言還是正常負荷。這是因為配電線路允許持續載流量Iz大于根據式（6）、式（7）選取的斷路器脫扣器額定電流In。所以消防水泵、消防風機的過載電流對其配電線路來說是正常負荷電流，直接起動時其配電線路不會出現線路過載，但可能出現短路故障。這時就需要斷路器的瞬時過電流及長延時過電流來保護。

所以消防水泵、消防風機采用直接起動時經過正確計算選用斷路器帶長延時過電流保護（代號3300）并不違反GB 50054-2011第6.3.6條規定。

四、結語

綜上所述，消防負荷由于其重要性，往往是設計、審圖、消防部門比較重視的。特別對消防水泵、消防風機等的配電設計，由于設計人員對規范理解的不同，做法也不盡相同，這就要求我們必須深刻理解規范，挖掘其含義，這樣做的設計才能滿足規范要求。

參考文獻：

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