消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路電纜截面的選擇

劉蔥蔥

（廣州地鐵設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

地鐵車(chē)輛基地作為地鐵系統(tǒng)的車(chē)輛停修和后勤保障基地，車(chē)輛基地通常包括車(chē)輛段（停車(chē)場(chǎng)）、綜合維修中心、物資總庫(kù)、培訓(xùn)中心和其他生產(chǎn)、生活、辦公等配套設(shè)施。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》等國(guó)家相關(guān)規(guī)范，車(chē)輛基地應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；同時(shí)防煙、排煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止按鈕應(yīng)采用專(zhuān)用線路直接連接至設(shè)置在消防控制室內(nèi)的消防聯(lián)動(dòng)控制器的手動(dòng)控制盤(pán)，并應(yīng)直接手動(dòng)控制防煙、排煙風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止。由于車(chē)輛基地面積規(guī)模龐大，部分建筑單體的防排煙風(fēng)機(jī)距消防控制室的距離較遠(yuǎn)。因此合理選擇消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路電纜的截面，確保火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可靠工作，是車(chē)輛基地火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

結(jié)合規(guī)范相關(guān)要求以及《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第4版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《配4》）相關(guān)公式，從線路電壓損失角度分析消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路電纜截面的選擇要求，為工程設(shè)計(jì)提供參考。

1 規(guī)范相關(guān)要求

（1）GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.1.2條要求：消防聯(lián)動(dòng)控制器的電壓控制輸出應(yīng)采用直流24 V，其電源容量應(yīng)滿足受控消防設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)且維持工作的控制容量要求。

（2）16D 303—2《常用風(fēng)機(jī)控制電路圖》自2016 年9 月1日起實(shí)施，圖集根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50116—2013，對(duì)消防風(fēng)機(jī)控制電路進(jìn)行了修改，消防聯(lián)動(dòng)24 V 有源觸點(diǎn)由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)提供，且為自保持的連續(xù)信號(hào)。排煙（加壓送風(fēng)）風(fēng)機(jī)電路如圖1 所示。

圖1 排煙（加壓送風(fēng)）風(fēng)機(jī)電路

（3）GB/T 21711.1—2008《基礎(chǔ)機(jī)電繼電器第1 部分：總則與安全要求》第5.2.1 條要求，推薦的繼電器線圈的工作值范圍應(yīng)按兩種等級(jí)之一進(jìn)行規(guī)定：①1 級(jí)，線圈額定電壓（或范圍）的80%～110%；②2 級(jí)，線圈額定電壓（或范圍）的85%～110%。

2 消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路電纜截面的選擇

（1）根據(jù)《配4》表9.4-3 的計(jì)算公式，接相電壓的單相負(fù)荷線路，終端負(fù)荷且cosφ=1 或直流線路用負(fù)荷距Pl 表示：

式中：P 為線路功率，W；L 為線路長(zhǎng)度，m；Unph為標(biāo)稱(chēng)電壓，V；S 為線路截面，mm2；ρθ為工作溫度θ℃時(shí)導(dǎo)線電阻率。

根據(jù)《配4》公式9.4-2，則：

式中：a 為電阻溫度系數(shù)，取值為0.004；ρ20為導(dǎo)線溫度為20 ℃時(shí)的電阻率。查表，銅導(dǎo)體溫度為20 ℃時(shí)的電阻率，ρ20=0.017 2（Ω·mm2/m）。

計(jì)算得出實(shí)際工作溫度θ=60 ℃時(shí)，銅導(dǎo)線電阻率ρ60=0.019 95（Ω·mm2/m）。

（2）根據(jù)上述計(jì)算公式，以銅導(dǎo)體為例，計(jì)算不同線路壓降條件下24 V 直流線路的負(fù)荷距見(jiàn)表1。

表1 24 V 直流線路的負(fù)荷距 W·m

經(jīng)計(jì)算，不同壓降下24 V 直流線路的負(fù)荷距與19DX 101—1《建筑電氣常用數(shù)據(jù)手冊(cè)》[7]給出的數(shù)據(jù)一致。

為方便通過(guò)查找負(fù)荷距表格校驗(yàn)，通過(guò)查找普通中間繼電器的樣本，發(fā)現(xiàn)大部分主流廠家的中間繼電器的功耗一般在1.2W 以內(nèi)，如歐姆龍MYJ 一般通用繼電器、施耐德RXM 小型繼電器、正泰NXJ 系列小型電磁繼電器等。因此將中間繼電器的功耗取值為1.2 W，根據(jù)表1 估算不同線路壓降條件下消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路的極限長(zhǎng)度見(jiàn)表2。

表2 不同線路壓降條件下消防風(fēng)機(jī)控制線路的極限長(zhǎng)度 m

3 應(yīng)用示例

（1）公式校驗(yàn)法：假設(shè)某工程車(chē)輛基地運(yùn)用庫(kù)某臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的手動(dòng)控制線纜型號(hào)為WDZBN-KYJY-5×1.5，排煙風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路的長(zhǎng)度為1300 m。排煙風(fēng)機(jī)控制箱內(nèi)中間繼電器為歐姆龍MYJ一般通用繼電器，功耗約為0.9 W，導(dǎo)線電阻率取60 ℃時(shí)導(dǎo)線電阻率。代入壓降計(jì)算公式，校驗(yàn)得手動(dòng)控制線纜的壓降為：

滿足GB/T 21711.1—2008《基礎(chǔ)機(jī)電繼電器第1 部分：總則與安全要求》，可以保證排煙風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路可靠工作。

（2）查表校驗(yàn)法：查表2 可知，當(dāng)手動(dòng)控制線纜采用1.5 mm2的銅導(dǎo)體，線路長(zhǎng)度為903 m 時(shí)，線路的壓降為5%；線路長(zhǎng)度為1805 m 時(shí)，線路的壓降為10%。本工程手動(dòng)控制線路長(zhǎng)度為1300 m，因此線路壓降在5%～10%，可以保證排煙風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路可靠工作。同時(shí)，可通過(guò)比例計(jì)算，得出線路壓降為ΔU%=5/903×1300=7.2%。

4 工程建議

為保證消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路可靠工作，建議在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)注意以下3 點(diǎn)：①計(jì)算壓降時(shí)選擇的導(dǎo)體工作溫度為60 ℃，但發(fā)生火災(zāi)時(shí)導(dǎo)體實(shí)際工作溫度會(huì)偏高。為保證火災(zāi)情況下繼電器可靠動(dòng)作，并考慮一定的裕量，建議消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路的電壓降ΔU%取值為10%；②建議配電箱招標(biāo)時(shí)明確中間繼電器選擇功耗低的市場(chǎng)主流產(chǎn)品，避免因中間繼電器的功耗過(guò)高，導(dǎo)致消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路的壓降過(guò)大；③土建配合時(shí)，建議提前根據(jù)車(chē)輛基地的規(guī)模對(duì)消防控制室的位置及線路敷設(shè)路由進(jìn)行比選分析，尤其車(chē)輛基地規(guī)模較大的情況。當(dāng)消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路長(zhǎng)度確需較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)核算壓降并考慮放大手動(dòng)控制線纜截面。

5 結(jié)束語(yǔ)

從線路電壓損失角度分析不同截面的消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路的極限長(zhǎng)度。消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路的極限長(zhǎng)度與消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路的電壓降ΔU%取值、負(fù)載功率、電纜截面等因素有關(guān)。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路通常選擇1.5 mm2的多芯銅導(dǎo)線。通過(guò)以上分析，在車(chē)輛段規(guī)模較小的情況下，1.5 mm2銅導(dǎo)線截面的消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路可以滿足控制要求；但在車(chē)輛段規(guī)模較大的情況下，建議根據(jù)消防風(fēng)機(jī)與消防控制室的距離核算消防風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制線路的截面，以保證消防風(fēng)機(jī)在火災(zāi)狀態(tài)下，消防控制室的手動(dòng)控制盤(pán)能可靠控制消防風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止。