高層建筑電氣設備消防安全管理研究

任澤旭，張井文

（中檢集團公信安全科技有限公司，山東 棗莊 277100）

在一些高層或超高層建筑的設計過程中，一方面，電氣的使用和設計逐步趨于重要地位，高層建筑由于其遠高于原來建筑所達到的高度，其他的一些建筑屬性也會隨之發生變化，其體量以及內部的設計會變得更加的復雜，反之，也就對于高建筑中的電氣設計提出來更高的要求，否則，依舊按照原來的技術要求使用到高層建筑上，會變相的導致新建高層建筑的用電安全的危險系數的提高。再加之人員密集，一旦發生火災，則后果十分嚴重，所以高層建筑的消防安全設計極為重要。另一方面，高層建筑用電設備多，用電需求大。本文進行某大廈的電氣工程設計，主要介紹其供配電系統接線方式的選擇、照明系統的設計、消防系統的設計以及防雷和接地系統的設計。

1 供配電系統設計

1.1 負荷計算

（1）負荷分級及供電要求。依照中斷供電對社會的影響程度及用電負荷對供電可靠性的要求可將負荷分為三個等級。①一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立的電源，主保護失靈導致兩電源都出現問題，也能被值班人員發現進行修復。②二級負荷。二級負荷要求不中斷供電后能快速恢復供電或發生常見故障時中斷供電，宜一路工作，兩路供電，一路備用。③三級負荷。三級負荷無特殊供電要求，只需一路電源對其進行供電。

（2）計算負荷。負荷計算一般采用需要系數法：

表1 一般設備的、、取值表

表1 一般設備的、、取值表

設備名稱images/BZ_224_1551_1106_1589_1151.pngimages/BZ_224_1789_1112_1873_1148.pngimages/BZ_224_2028_1109_2112_1148.png照明及插座 0.75 0.8 0.75生活水泵 0.5 0.8 0.75熱水系統 0.6 0.8 0.75電梯 0.6 0.6 1.33空調 0.7 0.8 0.75

（3）無功補償。對于民用高層建筑的高壓側的功率因素國內要求達到0.9 以上，而實際情況大多數只能達到0.8 左右，所以必須采取人工干預補償方能滿足功率因素要求。

1.2 高壓主接線

本工程電源引自10kV 變電站，采用YJV22-10kV 電纜引入本樓變電所。兩路進線，單母線不分段，一用一備，一旦工作電源發生故障，備用電源立即自動投入。此接線方式有著線路簡單、所需設備少、操作方便、經濟性高等優點。

1.3 低壓配電設計

大廈屬于高層建筑，負荷種類較多，低壓配電尤為重要，因為這將直接影響大廈的用電安全和經濟管理。樹干式配電是多個負荷并聯在一條配電干線上，此方式耗材少，但一旦干線發生故障，停電范圍大，因此供電可靠性低。而放射式配電是各用電負荷均有一單獨配電線路供電，此方式供電可靠性高，但耗材多，經濟性低。該大廈17 層，本設計從總配電箱引出五條干線構成放射式系統，其中三根干線采用樹干式向各樓層配電間配電，各樓層配電間再配出若干條支線向各房間配電。另外兩根干線專門向電梯間和水泵房供電。

1.4 電纜、導線的選擇

（1）電力電纜用于10kV 變電站至本建筑物變電所。（2）采用VLV42 鋁芯電力電纜為配電線路。（3）ZR-BV 阻燃銅芯線應用于應急照明電路，所有的電線均用熱鍍鋅鋼管，火災保護設備除外，PVC 型阻燃塑料管應用于分支線路保護管，沿著天花板敷設。

2 照明系統的設計與管理

照明是生產工作中不可或缺的，充足合適的照明設計要做到安全、實用、經濟便于維修和安裝，在達到此要求的基礎上達到協調、美觀的要求。

2.1 照明燈具的選擇及布置

（1）照明燈具的作用。調增光源輻射的光通量在空間的分布，從而得到舒適的照明環境的器具稱為照明燈具。其作用主要為合理配光、防止眩光、固定光源、為光源供電和裝飾美化環境。

（2）照明燈具的分類。可分為五種：①直接型；②半直接型；③漫射型；④間接型；⑤半間接型。

（3）照明燈具的選擇。電光源、配光曲線、環境條件、燈具風格與建筑風格、建筑結構和建筑功能等因素。燈具的選擇應遵循以下原則：①技術特性。如一般工業廠房采用效率高的直接配光燈具，高度在4 ～6m 的廠房應該用廣照型燈具；辦公大樓、商場以及百貨大樓等公共建筑可采用漫射型或間接性型燈具。②經濟性。即獲得同一照度值時，應選擇消耗功率少，利用系數和效率高的燈具。③安全性。應根據所處的環境條件選擇合適的燈具。如有爆炸危險的場所，應選擇防爆型燈具；潮濕場所選擇防潮型燈具；有腐蝕性氣體的場所宜選擇耐腐蝕材料制作的密閉型燈具等。④協調性。應考慮燈具與建筑物相協調以及燈具安裝的美觀性。

（4）照明燈具的布置。布置需滿足合理、光照均勻、無炫光，同時要維修方便快捷、安全。本設計部分場所照度標準及燈具選擇如表2 所示。

表2 大廈部分場所照度及燈具選擇

2.2 應急照明

應急照明是指在出現特殊狀態下仍能維持工作的照明裝置。在重要出入口上方布置安全出口燈，走廊及轉角處設置疏散指示燈，間距不大于20m，高度小于1m，各樓層設置樓層指示燈。

3 火災自動報警系統的設計和管理

首先，大廈體量大、功能復雜、管道豎井多，建筑中集成了各種潛在的火災隱患，一旦發生火災，由于其建筑高、層數多、人員密集，導致疏散救援難度增大。其次，由于其內部設備多，線路多且長，裝修量大，會助長火勢的蔓延加大滅火難度。又由于其內部豎井多，導致火勢蔓延快，煙氣流竄迅速，亦給消防搶救工作帶來極大困難。因此大廈需設立火災自動報警系統。

3.1 火災自動報警系統的組成

火災自動報警系統一般由火災探測器、火災報警按鈕、火災報警控制器、消防聯動控制組成。

3.2 火災探測器的安裝和選擇

（1）火災探測器的選擇。火災探測器根據其監測的火災特性不同，可分為煙感、溫感、光感、復合和可燃氣體探測器五種。（2）火災探測器的設置和布局。探測器的數量按下式計算：

式中，N 為一個探測區域內應設置的探測器數量，若為小數，則取不小于它的最小整數；S 為一個探測區域的面積（m2）；A 為單個探測器的保護面積m2；K 為安全系數，按房間的使用性質和火災的危險程度在0.5～1.2 選取，火災危險程度越大的區域取值越小。

通常火災探測區域的劃分是以墻體作為分界線，一般一個獨立房間為一個探測區域，而對于開放區域如電梯、樓道、走廊。

3.3 手動火災報警器的設置

應設置在明顯和易操作的部位并設置醒目的標志。主要出入口也需設置一個手動報警器。

3.4 消防聯動系統

在發出火災報警信號后，應進行手動或自動的消防聯動控制。（1）自動滅火系統。自動滅火系統包括自動噴水滅火、泡沫滅火、管網氣體滅火、干粉滅火和阻止火勢蔓延的設施，包括防火門、防火卷簾。（2）火災應急廣播系統。火災應急廣播一般是和業務廣播共用一套設備。（3）消防電話系統。消防電話系統是在火災發生時，為消防而設置的獨立的電話系統。

3.5 火災自動報警系統的導線選擇和布線

火災自動報警系統采用雙路交流電源供電。（1）導線選擇。火災自動報警系統的電源線選用截面2.5 以上的聚氯乙烯絕緣阻燃（ZR-BV）銅芯線。信號線選用截面1.0 以上，耐熱105℃以上聚氯乙烯絕緣銅芯線（BV105）。電氣控制線則選用截面1.5 以上的銅芯控制電纜，消防水泵等重要設備宜選用阻燃型電纜。對講語音線采用屏蔽線。（2）導線布置。火災自動報警系統傳輸線路采取穿金屬管、硬質塑料管、半硬質塑料管或封閉式線槽保護方式布線。

4 防雷和接地系統的設計和管理

4.1 雷電的危害

直擊雷的雷電流通過放電流過建筑或設備，其峰值為幾十至幾百千安，峰值時間極短，只有幾個至十幾個微秒，其威力巨大，可損壞建筑和設備、中斷通信、傷害人畜。

4.2 建筑防雷分類

雷擊次數與建筑物高度和所在地區雷暴日有關，一般來說，建筑物越高，遭受雷擊的次數越多。

4.3 建筑防雷措施

對于直擊雷，在建筑物上設避雷帶和避雷針組成的接閃器來預防。

4.4 接地系統

（1）低壓配電系統接地形式分類。根據IEC 標準，低壓配電系統接地形式分為TN、TT 和IT 三種。（2）接地系統的選擇。由于本設計以10kV 電壓給大廈供電，且10/0.4kV 變電所在大廈地下一層，所以接地系統采用TN-S 系統，TN-S 系統原理圖如圖1 所示，工作零線N 和保護零線PE 從電源端中性點開始完全分開，PE 線平時不通過電流，只在發生接地故障時通過故障電流，比較安全，但需要增加一根導線。

圖1 TN-S 系統

5 結語

本文主要對某大廈電氣設備的消防安全進行了設計和管理。

（1）對大廈的照明系統進行了設計，主要對照明的要求、燈具的選擇和布置以及應急照明的設置做了設計。

（2）對大廈的供配電系統進行了方案設計，使之滿足大廈的供電安全需求。

（3）對大廈的火災自動報警系統進行了設計，主要對火災自動報警系統的設備選擇、導線選擇及布置以及一些規范做了詳細闡述。

（4）對大廈的防雷和接地系統形式進行了選擇，使之滿足大廈的防雷和接地要求。