消防供配電系統有哪些設備組成?消防配電線路如何設計?圖文詳解

2021-01-09 電氣設計狄老師

消防供配電系統,就是為建築物內的消防設施提供可靠供電的動力系統。事實上,消防供配電系統屬於建築供配電系統的一部分,只是為了更好的保障消防用電設備的供電可靠,在其供電電源類型,供電方式,配電線路設計等方面做了特殊的要求。電氣設計在線教學狄老師!

一、消防供配電的組成及消防供電方式

(1)消防電源

向消防用電設備供給電能的獨立電源叫消防電源。消防供電系統由幾個不同用途的獨立電源以一定的方式相互連接起來構成一個電力網絡進行供電,這樣可以提高供電的可靠性和經濟性。一般可按照其供電範圍和時間把系統中的電源分為主電源和應急電源兩類。主電源指電力系統電源,應急電源可由自備柴油發電機組或蓄電池組擔任。

消防應急電源的形式可分為 電力系統電源 、自備柴油發電機組 、 蓄電池組 、 消防設備應急電源( EPS ) 和 不停電電源 。

1)電力系統電源

無論是消防電源的主電源還是應急電源,都可以選擇電力系統電源。

電力系統電源來自城市供電網絡,當需要供電的設備容量較大時,一般選擇電力系統電源,為了保障供電可靠,當主電源和應急電源均來自電力系統電源時,要求兩個電源必須相互獨立。

2)自備柴油發電機組

柴油發電機組是以柴油機為原動機,拖動同步發電機發電的一種電源設備。

能在市電突然中斷時,能迅速啟動運行,並在最短時間內向負載提供穩定的交流電源,以保證及時地向負載供電。

3)蓄電池組

蓄電池( ( 組) ) 可用作小容量設備的備用電源。

如火災自動報警系統的直流備用電源、應急照明的備用電源、變電所的直流操作電源、不間斷電源裝置的直流電源等。

4)消防設備應急電源

簡稱為EPS,消防設備應急電源可為消防負荷和其它重要供電負荷提供集中供電。

可用於應急照明燈、標誌燈、消防電梯、消防水泵、火災自動報警系統、排煙風機等 。

這張圖顯示了消防設備應急電源的工作原理。

由圖中可以看出,消防設備應急電源由市電和備用電兩條線路供電,當市電或備用電其中一個斷電時,可由切換開關選擇另外一條線路作為供電電源,FEPS的輸出就是電力系統的輸入電源。

當市電和備用電源斷電時,控制器檢測到線路失電,並將電池組後面的開關閉合,此時FEPS的輸出由其內部的蓄電池組,經逆變器逆變之後進行供電。

5)不停電電源,UPS 一般用於精密儀器負載(如電腦、伺服器等 IT 業負載)等要求供電質量較高場合 。

(2)配電部分

對電源進行保護、監視、分配、轉換、控制和向消防用電設備輸配電能。

配電裝置有:變電所內的低壓開關櫃,發電機配電屏、動力配電箱、照明配電箱、應急電源切換開關箱和配電幹線與支線線路。

(3)消防用電設備

可以歸納為下面幾類:

1)電力拖動設備,包括消防水泵,消防電梯,排煙風機,防火捲簾門等。

2)電氣照明設備

工作照明:如消防控制室,變配電室,消防水泵房,消防電梯前室等處所,火災時需提供照明的燈具;疏散照明:人員聚集的會議廳,觀眾廳,走廊,疏散樓梯,太平門等火災時人員聚集和疏散場所的照明和指示標誌燈具。

3)報警和通報設備

如:火災警報器,火災報警控制器,事故廣播器,消防專用電話等。

4)其他用電設備

如應急電源插座等。設置消防供配電系統的目的,就是為了給消防用電設備提供可靠供電,為了確保火災開始電源不中斷。

消防供配電系統應滿足可靠性要求,火災時若供電中斷,會使消防用電設備失去作用,貽誤滅火戰機,給人民的生命財產帶來嚴重後果。因此要確保電源和配電的可靠性,為了確保火災時電源不中斷,消防供配電系統還應滿足耐火性要求。火災時消防供配電系統應具有耐火,耐熱,防爆性能。土建方面,也應採用耐火材料構造,以保障不間斷供電的能力。

二、電線電纜選型的注意事項

(1) 一類高層建築未選用低煙無滷電線電纜聚氯乙烯在高溫下的燃燒過程中,會釋放出氯化氫、二惡英等大量有毒氣體,同時產生大量的黑色煙霧。

發生火災時,黑色煙霧阻擋視線,增加了被困人員疏散以及消防人員滅火和施救的難度,被困人員吸入上述有毒氣體後,會嚴重損害身體健康,甚至導致窒息死亡。

為減少火災情況下人員傷亡和財產損失,《民用建築電氣設計規範》JGJ16-2008第7.4.1條第2款規定:「對一類高層建築以及重要的公共場所等防火要求高的建築物,應採用阻燃低煙無滷交聯聚乙烯絕緣電力電纜、電線或無煙無滷電力電纜、電線。」

然而,審圖時常常發現有些設計人員未按上述要求選用電線電纜,違反了規範的上述規定,存在重大安全隱患。

還有些設計人員雖然對一類高層建築以及重要的公共場所等防火要求高的建築物按規範要求選用了阻燃低煙無滷交聯聚乙烯絕緣電纜、電線或無煙無滷電纜、電線,卻採用PVC電線管或PVC線槽作為穿線管材。

大家知道,PVC電線管或PVC線槽的主要成分為含滷的聚氯乙烯,在高溫下的燃燒過程中照樣會釋放出氯化氫、二惡英等大量有毒氣體並產生大量的黑色煙霧。

因此,若選用了阻燃低煙無滷或無煙無滷電纜、電線,再採用PVC管或PVC線槽敷設方式,則失去了選用了阻燃低煙無滷或無煙無滷電纜、電線的實際意義。這種做法與《民用建築電氣設計規範》JGJ16-2008第7.4.1條第2款規定的本意相矛盾,是非常不妥的,同樣存在安全隱患。

當選用阻燃低煙無滷交聯聚乙烯絕緣電力電纜、電線或無煙無滷電力電纜、電線時,不得採用PVC材質的電線管或線槽作為穿線管材,這一點應引起電氣設計人員的重視。

此外,當供配電線路根據規範要求應當選用阻燃低煙無滷交聯聚乙烯絕緣電力電纜、電線或無煙無滷電力電纜、電線時,同一建築內的綜合布線、火災自動報警、安防等所有弱電系統配線,均應採用阻燃低煙無滷或無煙無滷線纜。

(2)選用不存在的電線電纜型號在建築施工圖審查過程中,常常發現有些設計人員選用WDZ-BV電線、WDZ-VV電纜、WDZ-YJV電纜或WDZN-BV電線、WDZN-VV電纜、WDZN-YJV電纜。

眾所周知,電線電纜型號中的「W」表示無滷,「D」表示低煙,「V」表示聚氯乙烯,如BV表示銅芯聚氯乙烯絕緣電線,VV表示銅芯聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜,YJV表示銅芯交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜。

上述電線電纜的絕緣或/和護套由聚氯乙烯構成,而聚氯乙烯所含的氯是滷族元素。也就是說,只要電線電纜型號中有字母「V」,就一定含滷。因此,不存在WDZ-BV電線、WDZ-VV電纜、WDZ-YJV電纜或WDZN-BV電線、WDZN-VV電纜、WDZN-YJV電纜。

(3)選用阻燃或耐火電線電纜未明確阻燃等級多數設計人員選用阻燃或耐火電線電纜時未標明其阻燃等級,即便標明了阻燃等級,也未考慮成束敷設的電線電纜單位長度內有機物的體積,則選用的電線電纜很可能不具備阻燃性能,無疑存在安全隱患。

電線電纜的阻燃性能從高到低分為A、B、C、D四級,電線電纜的阻燃性能不僅取決於絕緣和護套的材質,還與成束敷設的電線電纜單位長度內有機物的體積有關。同一阻燃等級的電纜,單根敷設時阻燃,多根成束敷設時未必阻燃。

因此,選用阻燃或耐火電線電纜時,應根據建築物的重要性以及成束敷設的電線電纜單位長度內有機物的體積的大小標明其相應的阻燃等級。成束敷設的電線電纜單位長度內有機物的體積超過其限值時,應分開敷設或用防火隔板分隔。

三、導體截面要求

導體截面太小電線電纜的導體截面除應滿足配電線路電壓損失和機械強度的要求外,還應滿足短路條件下熱穩定以及電線電纜的允許載流量不小於其保護裝置的整定電流和該線路計算負荷電流的要求。

在建築施工圖審查過程中發現,有些設計人員計算電線電纜的載流量時,未按實際的環境條件和敷設方式進行校正,往往電線電纜的截面太小,致使電線電纜的載流量小於該迴路保護電器過載保護的整定值,甚至小於該迴路的計算電流,則違反了強制性規範條文的規定。輕者降低電線電纜的使用壽命,嚴重時將因電線電纜的絕緣損壞而導致短路故障,引發火災事故,存在嚴重的安全隱患。

環境溫度和敷設方均影響電線電纜的載流量:

電線或電纜載流量表中,只給出了數種環境溫度下特定敷設方式時的載流量。

電線或電纜敷設時的實際情況與載流量表中給定的條件不一致時,必須針對實際情況按《民用建築電氣設計規範》JGJ16-2008第7.4節的有關規定對電線電纜的載流量進行矯校正。電線電纜在室內電纜槽盒中敷設時,一般情況下環境溫度定為35℃,線芯允許長期工作溫度PVC絕緣為70℃,XLPE或EPR絕緣為90℃。

備用迴路、平時不工作的迴路、預計實際負荷電流不大於其允許載流量30﹪的迴路不計入迴路總數。對於平戰兩用的人防工程,應分別統計平時和戰時同時運行的電線電纜迴路數,並分別對載流量進行矯正。

消防配電線路在火災情況下還需繼續運行一段時間,發生火災時由於環境溫度升高,導致配電線路的允許載流量降低、線路阻抗增加致使電壓損失增大。

因此,選擇消防配電線路的截面時,應在按上述規範規定對載流量校正後確定的導線截面基礎上,再對導線截面放大一至二級,以確保火災時消防設備能夠可靠運行。此外,選擇電線電纜的截面時,還應根據負載的性質,計入諧波電流的影響。

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