厂房强电系统图排烟风机18.5kw

厂房强电系统图排烟风机18.5kw118.5kW排烟风机强电系统设计依据本系统针对丙类二级耐火等级多层生产厂房排烟系统配置的18.5kW离心式排烟风机设计，所有设计、施工、调试、运维均严格遵循现行国家及行业规范，具体包括：《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）、《低压配电设计标准》GB50054-2011、《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011、《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013、《建筑电气工程施工质量验收标准》GB50303-2015、《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB51309-2018、《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2016、《消防设施通用规范》GB55036-2022、《建筑防火通用规范》GB55037-2022、《电气火灾监控系统设计、施工及验收规范》DB11/1064-2014（地方规范可根据项目所在地调整）。218.5kW排烟风机负荷特性与供电核心要求2.1负荷等级判定本项目厂房建筑面积24000㎡，为丙类多层生产厂房，耐火等级二级，根据《建筑设计防火规范》要求，排烟风机属于二级消防负荷，需采用双电源供电，且在末端配电箱处设置自动切换装置。若项目为一类高层厂房、占地面积大于3000㎡的甲类/乙类厂房、大型物资仓库等一类负荷等级场景，排烟风机需按一级负荷要求配置两路独立电源，有条件的可配置柴油发电机作为第三备用电源。2.2设备基础参数本项目配置的18.5kW排烟风机为三相异步笼式电机，额定电压AC380V、额定频率50Hz、功率因数cosφ=0.85、电机效率η=0.9，经计算额定运行电流为：Iₙ=P/(√3×U×cosφ×η)=18500/(1.732×380×0.85×0.9)≈36.5A电机直接启动电流为额定电流的5~7倍，即182.5A~255.5A，启动时间为2~4s。若风机为平战两用或平时兼作排风机的双速机型，高速（排烟工况）功率18.5kW，低速（排风工况）功率通常为7.5kW，低速额定电流约15A，系统设计时需兼顾双工况运行要求。2.3供电核心要求2.3.1电源可靠性要求：两路供电电源需分别引自低压配电室两段独立的消防专用母线段，两段母线的上级电源分别来自不同的变压器，若为一级负荷场景，其中一路电源可引自独立柴油发电机应急母线段。双电源切换时间≤2s，满足消防负荷供电连续性要求，切换过程中不得出现缺相、瞬断时间超过3s的情况。2.3.2回路独立性要求：排烟风机供电回路为消防专用回路，不得与普通照明、动力、空调等非消防负荷共用回路，不得在供电回路中设置与消防无关的负载，回路中所有开关、保护装置不得设置剩余电流动作脱扣功能，仅可设置剩余电流动作报警装置。2.3.3线路防火要求：供电回路线缆需采用额定电压0.6/1kV的耐火型铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套线缆（NH-YJV），若敷设在腐蚀性环境厂房，需采用耐火型交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套低烟无卤线缆（NH-YJY23）。线缆暗敷时需穿焊接钢管（SC）敷设在不燃性结构层内，保护层厚度≥30mm；明敷时需穿焊接钢管或封闭式金属线槽敷设，金属管/线槽表面需涂刷耐火极限不低于1.5h的防火涂料。318.5kW排烟风机强电系统图核心构成模块系统图由末端双电源互投单元、风机主供电回路、控制回路、保护单元、信号反馈单元5个核心模块构成，所有模块参数均经过选型校验，满足运行可靠性要求。3.1末端双电源互投单元末端双电源互投箱设置在排烟风机机房内或就近的配电间内，防护等级IP30（机房内安装）/IP55（室外屋顶安装），箱体尺寸为800mm（宽）×1000mm（高）×200mm（深），明装距地1.5m，暗装距地1.4m，箱体采用1.5mm厚冷轧钢板制作，表面喷涂环氧防火漆。3.1.1进线回路：两路进线分别引自低压配电室消防母线段，回路编号分别为WP-FY-101（主供）、WP-FY-102（备供），进线线缆规格为NH-YJV-0.6/1kV4×16，穿SC32焊接钢管暗敷。每路进线设置带隔离功能的断路器，型号为CM1-63M/3300D50，壳架电流63A、额定电流50A、D型脱扣特性、额定短路分断能力35kA，兼具隔离、短路保护、过载保护功能。3.1.2自动切换装置：采用CB级双电源自动转换开关（ATSE），型号为WATSNA-63/4PCB级，额定电流63A、四极、转换时间≤2s、带机械联锁和电气联锁功能，避免两路电源并列运行，切换装置设置手动/自动转换功能，手动操作优先级高于自动操作。3.1.3进线监测装置：两路进线分别设置数显电压表、电流表，实时监测进线电压、电流参数，同时设置过欠压保护器，型号为GQ-63/4P，额定电流63A、过压动作阈值280V（相电压）、欠压动作阈值170V（相电压）、动作时间0.5s，动作信号接入故障反馈回路。3.2风机主供电回路双电源互投装置出线端设置独立的风机供电回路，回路编号为WP-FY-103，线缆规格为NH-YJV-0.6/1kV4×16，穿SC32焊接钢管敷设至风机电机接线盒，接线端子采用铜质压接端子，搪锡处理后紧固，接触电阻≤0.01Ω。主回路核心设备参数如下：3.2.1主回路断路器：型号为CM1-63M/3300D40，壳架电流63A、三极、D型脱扣特性、额定电流40A、额定短路分断能力35kA，瞬动脱扣电流整定值为10In（即400A），可完全躲过电机255.5A的最大直接启动电流，避免启动误跳闸，同时具备过载长延时保护、短路瞬动保护功能。3.2.2交流接触器：型号为CJ20-63，额定工作电流63A、额定绝缘电压660V、线圈电压AC220V、机械寿命≥100万次、电寿命≥10万次，额定工作电流满足电机额定电流1.25倍的选型要求（1.25×36.5A=45.6A＜63A），主触点接触电阻≤1.5mΩ。若为双速风机，需配置两台交流接触器分别对应高低速工况，高速接触器额定电流63A，低速接触器额定电流32A，且设置机械联锁和电气联锁，避免高低速接触器同时吸合造成短路。3.2.3热继电器：型号为JR36-63，三相式、额定电流范围32A~50A、带缺相保护功能，整定电流调整为37A，等于电机额定电流的1.01倍，符合0.95In~1.05In的整定要求，过载动作时间特性为：1.05In下2h不动作，1.2In下20min内动作，1.5In下2min内动作，6In下5s内动作。若为双速风机，需配置两台热继电器分别对应高低速工况，低速热继电器整定电流调整为15.5A。3.2.4主回路接线端子排：采用TC-63型铜质接线端子排，额定电流63A，每个端子允许压接2根16mm²线缆，端子编号遵循电气制图规范，进线侧编号为L1、L2、L3、PE，出线侧编号为U、V、W、PE，相线颜色分别为黄、绿、红，PE线为黄绿双色。3.3控制回路模块控制回路工作电压为AC220V，电源引自双电源互投装置的L1相和N线，控制回路设置2P微型断路器作为短路保护，型号为C65N-2PC6，额定电流6A，C型脱扣特性。控制功能分为现场手动控制、消防控制室多线手动控制、自动联动控制、防火阀连锁停风机、巡检控制5类，所有控制功能独立设置，优先级从高到低为：防火阀连锁停风机＞现场手动急停＞消防控制室多线控制＞现场手动启停＞自动联动控制＞巡检控制。3.3.1现场手动控制：风机旁1.5m高处设置现场控制按钮盒，防护等级IP65，配置启动（绿色自复位）、停止（红色自复位）、急停（红色自锁）三个按钮，以及电源（绿色）、运行（红色）、故障（黄色）三个指示灯。控制箱面板设置手/自动转换开关，转换开关置于手动位置时，自动联动、巡检控制功能失效，仅可通过现场按钮或消控室多线盘控制风机启停。3.3.2消防控制室多线手动控制：采用硬线直接连接消防控制室火灾报警控制器（联动型）的多线控制盘与风机控制箱，线缆规格为NH-KVV-7×1.5，穿SC20焊接钢管敷设，其中2芯为启动信号、2芯为停止信号、3芯为反馈信号。多线控制不受报警系统手自动状态影响，无论报警系统处于手动还是自动状态，均可通过多线盘直接启动、停止风机，确保应急情况下的控制可靠性。3.3.3自动联动控制：由火灾自动报警系统的输入输出模块实现联动，模块采用DC24V供电，为避免强电窜入弱电系统，模块输出端设置中间继电器（线圈电压DC24V、触点容量AC220V10A），中间继电器的常开触点接入风机启动回路。联动逻辑符合《火灾自动报警系统设计规范》要求：同一防烟分区内两只独立的感烟火灾探测器、或一只感烟火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号作为联动触发信号，联动开启对应防烟分区的排烟口、排烟窗，排烟口、排烟窗的开启动作信号作为风机联动触发信号，自动启动排烟风机。3.3.4防火阀连锁停风机：风机入口处设置的280℃排烟防火阀的常闭辅助触点采用硬线直接串入交流接触器的线圈供电回路，无需经过火灾自动报警系统，当排烟温度达到280℃时，防火阀熔断关闭，常闭触点断开，直接切断接触器线圈电源，风机停止运行，防止高温烟气损坏风机或引发次生火灾。3.3.5巡检控制：配置消防风机专用巡检控制器，型号为XF-XJ-18.5，具备低频巡检功能，巡检转速为额定转速的1/3（约500r/min），巡检时风机输出风量小，不会造成管网超压。巡检周期可在1~30天范围内调整，默认设置为7天，每次巡检运行时间可在1~10分钟范围内调整，默认设置为2分钟。巡检过程中若接收到任何消防启动信号，控制器立即切断巡检回路，切换至正常运行模式，全速启动风机。3.4保护单元模块系统配置多重保护功能，确保风机运行安全，同时避免非必要跳闸影响消防功能：3.4.1短路保护：由主回路断路器、控制回路微型断路器实现，短路故障发生时，断路器瞬动脱扣，切断故障回路，脱扣时间≤0.02s，避免故障范围扩大。3.4.2过载保护：由热继电器实现，电机过载时热继电器动作，切断接触器线圈电源，停止风机运行，同时触发故障报警信号。3.4.3缺相保护：三相热继电器自带缺相保护功能，当主回路任意一相断开时，热继电器在2min内动作，切断风机电源，避免电机缺相运行烧毁。3.4.4温度保护：风机电机绕组预埋3只PT100温度传感器，前后轴承各预埋1只PT100温度传感器，信号接入控制箱内的温度控制器，温度控制器阈值设置为：绕组温度报警阈值130℃、停机阈值155℃；轴承温度报警阈值90℃、停机阈值110℃。温度超过报警阈值时发出故障报警信号，超过停机阈值时连锁停止风机运行。3.4.5接地故障保护：主回路设置剩余电流互感器，型号为AKH-0.66/L-45，剩余电流动作报警整定值为300mA，动作信号接入电气火灾监控系统，仅报警不跳闸，避免消防负荷非必要断电。3.4.6过欠压保护：由双电源进线侧的过欠压保护器实现，当进线电压超出允许范围时，发出故障报警信号，同时自动切换至另一路正常电源。3.5信号反馈单元模块所有运行、故障、状态信号均需反馈至消防控制室，采用硬线接点接入火灾自动报警系统的输入模块，模块地址编码唯一，可在报警控制器上实时显示状态：3.5.1运行状态反馈：取自交流接触器的常开辅助触点，风机运行时触点闭合，输入模块反馈运行信号，消控室显示“排烟风机运行”。3.5.2故障状态反馈：取自热继电器的常闭辅助触点、过欠压保护器的动作触点、温度控制器的故障触点、剩余电流报警器的动作触点，任意故障发生时对应触点闭合，输入模块反馈故障信号，消控室显示“排烟风机故障”，同时点亮控制箱面板的故障指示灯。3.5.3手自动状态反馈：取自控制箱手自动转换开关的常开触点，转换开关置于自动位置时触点闭合，输入模块反馈自动状态信号，消控室显示“排烟风机自动状态”，置于手动位置时显示“排烟风机手动状态”。3.5.4电源状态反馈：分别取自两路进线断路器的常开辅助触点，主电源正常时触点闭合，消控室显示“排烟风机主电源正常”；备电源正常时触点闭合，消控室显示“排烟风机备电源正常”。3.5.5280℃防火阀动作反馈：取自排烟防火阀的常开辅助触点，防火阀熔断关闭时触点闭合，输入模块反馈动作信号，消控室显示“排烟防火阀关闭”。3.5.6巡检状态反馈：取自巡检控制器的常开辅助触点，巡检运行时触点闭合，消控室显示“排烟风机巡检中”。418.5kW排烟风机强电系统图绘制规范与标注要求4.1制图规范系统图采用AutoCAD软件绘制，图幅采用A3幅面，比例1:50，图层设置清晰，不同类型线路、设备分属不同图层，具体图层设置如下：主回路层（颜色黄色、线宽0.7mm）、控制回路层（颜色绿色、线宽0.35mm）、信号回路层（颜色蓝色、线宽0.25mm）、设备层（颜色白色、线宽0.3mm）、标注层（颜色白色、线宽0.25mm）、说明层（颜色红色、线宽0.25mm）。所有符号均采用《电气技术用文件的编制第2部分：图形符号》GB/T6988.2规定的标准电气符号，不得采用自定义非标准符号。4.2标注要求4.2.1设备标注：所有电气设备均标注完整型号、规格、参数，例如主回路断路器标注为“CM1-63M/3300D4035kA”，交流接触器标注为“CJ20-63AC220V”，热继电器标注为“JR36-6332~50A整定值37A”，双电源切换装置标注为“WATSNA-63/4PCB级转换时间≤2s”。4.2.2线路标注：所有线缆标注完整型号、规格、敷设方式、回路编号，例如主供进线标注为“WP-FY-101NH-YJV-0.6/1kV4×16SC32FC/WC”，其中WP表示动力回路、FY表示排烟风机、101为回路序号、FC表示暗敷在地面内、WC表示暗敷在墙面内。控制回路线缆标注为“NH-KVV-7×1.5SC20CC”，其中CC表示暗敷在顶板内。4.2.3端子标注：端子排所有端子均标注唯一编号，主回路端子采用字母+数字编号，控制回路端子采用数字编号，奇数编号表示电源侧线路，偶数编号表示负载侧线路，端子排侧标注线号，线缆两端均采用热缩管打印对应线号，便于运维排查。4.3设计说明标注系统图右上角设置设计说明栏，明确标注以下内容：项目名称、系统名称、负荷等级、电源参数、线缆防火要求、接地要求、施工验收规范、设计人、审核人、设计日期等信息。接地要求明确标注：所有金属箱体、金属管、金属线槽均需可靠接PE线，PE线为黄绿双色铜芯线，接地电阻≤4Ω。5系统选型校验计算5.1线缆载流量校验主回路采用NH-YJV-4×16铜芯耐火线缆，环境温度35℃空气中敷设载流量为83A，穿SC32钢管敷设载流量折减系数为0.8，折减后载流量为83×0.8=66.4A，远大于电机额定电流36.5A，满足载流量要求。5.2电压损失校验假设风机控制箱至电机的线路长度为50m，16mm²铜芯线缆的单位长度电阻为R₀=0.00115Ω/m，单位长度电抗为X₀=0.00008Ω/m，线路电压损失计算公式为：ΔU%=（√3×Iₙ×(R₀×cosφ+X₀×sinφ)×L）/Uₙ×100%代入参数计算得：ΔU%=（1.732×36.5×(0.00115×0.85+0.00008×0.527)×50）/380×100%≈0.92%，远小于低压配电线路允许电压损失5%的要求，满足电压质量要求。5.3热稳定校验风机控制箱处的三相短路电流有效值为12kA，主回路断路器瞬动脱扣时间为0.02s，铜芯YJV线缆的热稳定系数C=143，线缆最小允许截面计算公式为：Sₘᵢₙ=I×√t/C代入参数得：Sₘᵢₙ=12000×√0.02/143≈11.87mm²，选用的16mm²线缆大于最小允许截面，满足热稳定要求。5.4设备参数校验断路器额定短路分断能力35kA，大于安装处的最大短路电流12kA，满足分断能力要求；交流接触器额定电流63A，大于电机额定电流的1.25倍（45.6A），满足接触器选型要求；热继电器整定电流37A，在0.95In~1.05In范围内，满足过载保护要求；双电源切换装置额定电流63A，大于回路计算电流36.5A，满足供电要求。5.5启动方式校验本项目低压配电变压器容量为1000kVA，18.5kW风机功率占变压器容量的1.85%，小于10%的直接启动允许阈值，因此采用直接启动方式可靠、经济。若项目变压器容量小于200kVA，需采用星三角启动或软启动方式降低启动电流，星三角启动时主回路线缆采用NH-YJV-6×10，热继电器整定电流调整为21A，启动电流可降低至直接启动的1/3，避免启动时造成母线电压跌落。6系统安装调试要求6.1安装施工要求6.1.1线缆敷设：线缆进场时需查验3C认证证书、耐火性能检测报告，外观无破损、绝缘层无裂纹，线缆敷设时不得有中间接头，若必须设置接头需在专用接线盒内采用搪锡压接方式连接，接头处做防火密封处理。穿管敷设时管口打磨光滑，套塑料护口，避免刮伤线缆绝缘层，穿管完成后管口采用防火密封胶封堵，封堵密实度≥95%。6.1.2设备安装：配电箱、控制箱安装牢固，垂直度偏差≤1.5‰，进出线采用下进下出方式，不得采用上进上出方式避免雨水进入箱体。所有电器元件安装牢固，接线端子紧固，扭矩符合要求：16mm²线缆接线扭矩为12N·m，1.5mm²线缆接线扭矩为1.2N·m，每个端子接线不得超过2根，多股线压接铜质端子后再接线。6.1.3接地施工：PE线连接牢固，采用螺栓连接时加弹簧垫片防松，所有金属管道、金属线槽、设备金属外壳均与PE线可靠连接，接地电阻测试值≤4Ω，若达不到要求需增设接地极。6.2调试要求6.2.1通电前检查：采用500V兆欧表测试主回路绝缘电阻，相间、相对地、相对零绝缘电阻≥0.5MΩ，控制回路绝缘电阻≥0.25MΩ，检查所有接线端子无松动、无错接，手自动转换开关置于手动位置，所有断路器处于断开状态。6.2.2双电源切换调试：闭合主供电源断路器，检查主供电压正常，闭合备供电源断路器，检查备供电压正常，按下双电源切换装置的手动切换按钮，可正常切换至备供电源，断开主供电源，双电源自动切换至备供电源，切换时间≤2s，恢复主供电源，自动切换回主供电源，切换过程中无缺相、电压波动超过±10%的情况。6.2.3控制功能调试：（1）现场手动调试：闭合控制回路断路器，电源指示灯亮，按下现场启动按钮，接触器吸合，风机启动，运行指示灯亮，运行电流测试值为36~37A，处于正常范围，按下停止按钮，风机停止，运行指示灯灭。按下急停按钮，风机立刻停止，旋转复位急停按钮后可重新启动。（2）多线控制调试：操作消控室多线控制盘的启动按钮，风机正常启动，运行信号反馈至消控室，操作停止按钮，风机停止，停止信号反馈至消控室，测试3次均正常。（3）联动调试：将手自动转换开关置于自动位置，模拟同一防烟分区的两个火灾报警信号，排烟口开启，风机自动启动，运行信号反馈至消控室，测试3次均正常。（4）防火阀连锁调试：手动关闭280℃排烟防火阀，风机立刻停止，防火阀动作信号反馈至消控室，测试3次均正常。（5）巡检调试：设置巡检周期为1h，到达设定时间后风机自动进入低频巡检模式，巡检电流为6~8A，运行2min后自动停止，巡检过程中发出消防启动信号，立刻切换至全速运行模式，测试3次均正常。6.2.4保护功能调试：（1）过载保护调试：将热继电器整定电流调整为30A，风机带负载运行，热继电器在15min内动作，风机停止，故障信号反馈至消控室，将整定值调回37A后恢复正常。（2）缺相保护调试：断开主回路L1相电源，启动风机，热继电器在1.5min内动作，风机停止，故障信号反馈至消控室，恢复L1相电源后正常。（3）温度保护调试：模拟绕组温度升至155℃，温度控制器动作，风机停止，故障信号反馈至消控室。7系统运行维护与故障排查7.1日常运维要求7.1.1周检：每周启动风机运行3~5min，检查风机运行声音无异常、振动烈度≤4.5mm/s、运行电流稳定在36~37A之间、电源电压在361V~399V之间，检查所有指示灯正常，手自动状态与实际一致。7.1.2月检：每月测试双电源切换功能，主备电切换正常，检查所有接线端子无松动、无发热变色情况，测试绝缘电阻符合要求，检查接地电阻≤4Ω。7.1.3季检：每季度测试所有控制功能、保护功能、信号反馈功能正常，清理控制箱内的积尘，检查线缆绝缘层无老