高层建筑消防供配电设计

高层建筑消防供配电设计高层建筑消防供配电设计 一 高层建筑消防电源配置一 高层建筑消防电源配置 1 规范对消防电源的要求 根据 高层民用建筑设计防火规范 以下简称 高规 规定 高层建筑的消防用电应按现行的国家标准 供配电系统设计规 范 的要求设计 一类建筑按一级负荷要求供电 二类高层建 筑应按二级负荷要求供电 根据 民用建筑电气规范 jgj t16 92 规定一级负荷由两个电源供电 当一个电源发生故 障时 另一个电源不致于同时停电 一级负荷中特别重要负荷 除上述两个电源外 还必须增设应急电源即第三个电源 二级 负荷的电源应做到当电力变压器发生故障或线路常见故障时 不致中断供电 或中断后迅速恢复 在负荷比较小或地区供 电的条件困难时 二级负荷可以由一回 6kv 以上专用架空线或 电缆供电 2 高层建筑消防电源的构成 消防电源是保证高层建筑平时和火灾情况下消防设备正常 工作用电的电源 通常认为主电源和应急电源构成消防电源 当主电源发生故障时 应急电源能继续供电给消防设备 常用 的应急电源有 1 独立于正常电源的发电机组 2 供电网络中 独立于正常电源的专用的馈电线路 3 蓄电池 4 干电 池 3 常用的消防电源 1 双电源高压单母线不分段供电 双电源高压单母线不 分段供电方式 两回路高压电源同时供电 正常时一备一用 这种方式减少中间联络柜和一个电压互感器柜 对节省基建投 资 减小高压配电室建筑面积均有利 这种方式要求两路都保 证 100 的负荷用电 当清扫母线或母线故障时 将会造成全部 停电 其供电的可靠性较差 一般不宜用在高层建筑 2 双电源高压单母线分段供电 双电源高压单母线分段 供电方式 两回路高压电源同时供电 互为备用 这种方式的 供电可靠性较高 尤其对消防用电设备的两个电源要求在最末 一级切换的规定易于实现 因而是目前较为常用的接线方式 3 三电源高压单母线分段供电 三电源高压单母线分段 供电方式 三回路高压电源 正常时为两用一备 这种方式具 有较高的可靠性 适用于一级负荷中较大容量的重要用户 4 一高压电源为主电源 380v 市网电源为应急电源供 电 规模较小的建筑 于由用电量不大 当地获得两个电源又 困难 附近又有 380v 电源时 可采用一高压电源为主电源 380v 电源为应急电源 如果经济允许的话也可以采用柴油发电 机组为应急电源 4 加柴油发电机组供电的设想 目前高层建筑中 国际国内通用的供电方式就是在双电源 的基础上增配一柴油发电机组作为应急电源 即满足一级负荷 中特别重要负荷的供电要求 如图 1 不包括虚线部分 但是双电 源加柴油发电机组的供电方式在我国北方大部分地区仍受到气 候条件的限制 由于在北方地区冬季时间长 气温较低 作为 应急电源的柴油发电机组在低温下很难即刻起动供电 有的甚 至在二 三十分钟内无法起动 而大多数地区 10kv 双电源引自 同一变电站从严格意义上来讲其实质就是一个电源 当变电站 发生故障时 两个电源同时失效 造成供电系统完全瘫痪 在 火灾情况下 这会使火灾扩大 造成严重的损失 是不允许的 因此笔者设想在双电源加柴油发电机组的基础上外加一个季节 电源 并使其能自己独立供电 冬季气温较低的情况下 柴油发电机组的可靠性降低 我 们就接通这个季节电源 提高供电系统的可靠性 当气温升高 后 我们向供电部门报停季节电源供电 可以节约运行费用 而这个季节电源有三种选择 一是从变电站引一路 10kv 高压电 源做为季节电源 如图 1 其优点是供电可靠性高 不足之 处是基建投资较高 二是从附近一高层建筑的变压器高压一端 引一路 10kv 或低压一端引一路 380 220v 作为季节电源 三是 从市网中引一路 380 200v 作为季节电源 5 建筑配置柴油发电机组的思考 高规 规定消防设备供电应按 供配电系统设计规范 gb50052 95 的要求设计 而该规范规定的一级负荷中特别重要 负荷并没涉及消防负荷 其消防供电只要有两个电源就可以符 合要求 高规 同时又规定一类高层建筑的消防用电应按一级 负荷要求供电 并在最后一级配电箱处设置自动切换装置 保 证消防设施在发生火灾时供电可靠 能正常运行 在 高规 中 没有明确的规定一 二类高层建筑需要配置柴油发电机组 由 此近几年国内新出现的超高层建筑消防负荷没有要求增配柴油 发电机 然而在具体的供电设计中 绝大部分高层建筑是从电 力网引接两路 10kv 电源进线供电 这不能满足规范里两个电源 供电的要求 系统停电有的是由内部故障引起的 有的是由电 网故障引起的 因地区大电力网在主网电压上部是并网的 所 以用户无论从电网上取几回电源进线也无法得到严格意义上的 两个独立电源 电力网的各种故障可能引起全部电源进线同时 失去电源而造成停电 事实上 二路 10kv 高压电源引自不同的 变电站是十分困难的 而柴油发电机组配置投资小 使用效果 好又能符合规范要求 所以高层建筑供电设计中应当配置柴油 发电机组 笔者认为在规范当中就可以明确要求高层建筑应该 配柴油发电机组 二 高层建筑消防配电二 高层建筑消防配电 1 常用的消防配电方案 常用的消防配电方式有放射式 树干式 链式 混合式四 种 1 放射式配电的任一线路发生故障时彼此互不影响 设 备集中便于管理 供电可靠性较高 但是出线多 有色金属消 耗量大 开关设备多 投资运行费用高 适用于单台设备容量 大 供电可靠性要求高的 2 树干式配电当干线故障时 影响范围较大 但配以备 用干线并实现切换 供电可靠性提高 适用于分布较均匀的场 所 3 链式与树干式基本相同 但供电可靠性较树干式低 当中间一台设备故障时联在后边的设备将失去电源 4 混合式包括放射式和树干式两种配电方式 是目前高 层建筑中胜利较多的一种配配电方式 2 目前普遍存在的配电问题 1 部分消防用电设备如消防控制室 消防泵的电源不是 采用专用的消防电源供电 而使用一般负荷线路上的插座为电 源 这样在发生火灾的情况下 在建筑主电源切断后 消防用 电设备的电源也随之停电 消防设备全面瘫痪 其火灾损失不 可估量 2 有些互为备用的消防设备如消防水泵等在末端集中进 行两电源互投时 没有采用各设备均从消防配电室放射供电方 式 而是从配电室引出一主线 在末端并联互备设备 这样做 的结果是一旦主线引起故障 而主线引发故障的机率很大 互备用 设备均失去电源 无法起动 达不到预期的效果 3 在消防联动设备的配电共用 没有按规定在最末端的 配电箱设两路自动切换装置 或自动切换装置的质量差 可靠 性低 在火灾发生情况下 备用电源不能自动切换成应急电源 供电中断 有的使用手动切换 当消防人员到达火场后再找切 换装置进行电源切换 这将延误战机 造成重大损失 3 解决问题的方案 1 正常工作电源和应急电源应自成系统 独立配电 当电 力与照明分开供电时 则电力与照明应分别设有正常工作电源 配电系统与应急配电系统 保证消防用电等一类负荷在火灾情 况下 由应急电源连续供电 二类负荷保证两回路切换供电 2 在消防用电的配电设计安装时 对用电量大或较集中的 消防用电设备 如消防控制室 消防水泵等 应从配电室开始 采用放射式供电 并保证主用设备和备用设备的供电线路相互 独立 3 消防系统各设备的配电共用 应在最末端的配电箱设两 路自动切换装置 并安装高质量的电源自动切换装置 如果安 装的是手动切换装置 则宜在设备房配电箱内 这样在应急情 况下消防人员能在短时间容易找到并实现切换 三 高层建筑消防设备电气配线三 高层建筑消防设备电气配线 1 规范对消防用电设备配电线路的要求 根据 高规 规定 消防配电线路应符合下列要求 1 当采用暗敷设时 应敷设在不燃烧体结构内 且保护层 厚度不宜小于 30mm 2 当采用明敷设时 应采用金属管或金属线槽上涂防火涂 料保护 3 当采用绝缘和护套为不延燃材料的电缆时 可不穿金属 管保护 但应敷设在电缆井内 2 常用消防配线方式 1 防火涂料保护 在普通电缆外壁涂防火涂料保护 最 常用的消防涂料如 t60 1 饰面型防火涂料等 2 pvc 保护 明敷 穿金属管或 pvc 塑料管明敷在墙体 上 外壁涂刷防火涂料保护 3 pvc 保护 暗敷 穿金属管或 pvc 塑料管暗设在不燃 烧体结构内 4 采用耐火 阻燃绝缘 导线的绝缘层或护套采用高氧 指数 一般 30 的阻燃材料或使用一种不燃无机材料作为耐火 型绝缘层 3 高层建筑消防电气配线存在的问题及解决方法 1 电气线路导线选择缺乏安全依据 由于现行 高规 对消防配电线路耐高温限度与时间限度要 求没有明确的规定 这致使施工单位有机可趁 为了能取得一 些小利益 就选买一般的导线 其防火性能大大降低 甚至买 假冒商品进行配线安装 2 电气配线时忽视了防火涂料的有效期 目前最常见的 消防配线是涂防火涂料保护 但是一般的防火涂料的有效期较 短 往往过几年就失去耐火性能 而相关规范却没有这方面的 规定 因此不论是商家还是职能部门对此不引起足够的重视 无形中几年过去其火灾危险性就增大了 3 电气线路系统选用产品不符合要求 设计者一般能按设计规范选型 问题是少数假冒