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高层建筑消防供电安全问题

发布时间:2019年10月11日信息来源:山东益通安装有限公司

消防用电设计是民用建筑设计的重要内容,特别是在高层民用建筑中,完善的消防电气系统在发生火灾后,能使建筑物内各种消防用电设备及时可靠运行,对有效地疏散人员、物资和控制火势的蔓延是十分重要的。 

高层建筑消防供电安全问题

1、消防电气设计应遵循的规范 


目前设计者应该熟悉和掌握的与高层建筑消防电气有关的设计规范主要有《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95,以下简称“高规”)、《火灾自动报警系统设计规范》(GB500116-98,以下简称“报警规范”)、《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92,以下简称“民规”)等。前两部是国家标准,后者是国家建设部发布的行业标准。三部规范对高层建筑中一、二类建筑的划分以及对火灾报警与消防联动控制系统的设置与要求总体来讲是一致的,但三部规范各有侧重,有所区别。对设计者来说,国标是带有强制性的,必需严格遵守,部标或行业标准应服从国标。 


2、消防设备供电设计 


2.1电源及配电系统 


消防设备电源在供电系统中应处于最高供电等级,除了可靠的电源,还需要可靠的配电系统,“高规”第9.1.3条规定:“消防用电设备应采用专用的供电回路。”指从低压总配电室(包括分配电室)至最末一级配电箱,与一般配电线路应严格分开,自成供电系统是为了保证消防供电的可靠性。但在实际设计中,设计人员往往是注意从低压总配电室至各楼层配电箱(或设备室配电箱)这一段与一般配电线路严格分开,而忽视了各楼层配电箱与消防用电设备这一段配电线路的供电可靠性。如消防水泵房配电箱既接有消防水泵设备,也同时接入了生活水泵。尽管生活水泵的配电线路上设置了火灾状态下分离脱扣控制器件,但此种供电设计方式并不能有效保证消防设备用电的安全可靠性。 

高层建筑消防供电安全问题

2.2双路电源的切换 


消防用电设备均设有应急电源。当使用的电源故障停电时,被停止供电的重要负荷采用电源自动切换装置(ATS)切换至另一电源。“高规”第9.1.2条规定:“高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电,应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。”末端设ATS时,除了电源故障停电能自动切换外,当配电设备故障或低压线路上发生故障而停电时,末端ATS也能动作,增加了负荷的供电可靠性。在有的设计中自动切换装置不是设在最末一级配电箱,双电源线路进楼后,总配电箱处设了自动切换装置,而此后是单回路至各层消防配电箱,显然这种设计是不符合要求的。 


2.3EPS选择 


重要负荷采用电源自动切换装置(ATS)增加了负荷的供电可靠性。 

但两个电源的切换需要一定的时间。特别是在高压配电系统中,如操作不慎,会引起支管区域的停电事故,因此,高压双路电源的切换,一般由人工操作完成。经过停电原因确认,按等级调整负荷,第二电源投入需几分钟到十几分钟,柴油发电机的自启动时间也需要几十秒,如需满负荷投入则需预热更长时间。某些对时间有较高要求的消防设备(如应急照明等)需要用EPS作第二电源。EPS应急电源的切换时间可达0.5~5s,可以超过人的视觉反映时间,在应急和事故照明系统中得到广泛应用。因EPS电源以大功率电力电子器件作功率输出,其抗冲击能力很低,在选用时应充分考虑功率余量。 

2.4系统保护及电源监测 


“民规”第8.6.3.5条规定:“对于突然断电会导致比因过负荷而造成的损失更大的配电线路,不应装设切断电路的过负荷保护电器,但应装设过负荷报警电器。”设计中如装设切断电路的过负荷保护器(如消防水泵的供电线路等),只有当二台电机互为备用时及双速风机慢速运行时(为非消防工作状态),热元件电器才可以作用于停机,当双速风机高速运行为消防工作状态时及排烟风机、消防水泵等单机运行时热元件电器不应作用于停机,只能作用于信号。如果设计错误,当发生火灾消防泵运行时可能因漏电突然被切断,将造成一些消防设施的瘫痪,严重影响灭火战斗的进行。对于长期处于潮湿场所的消火栓泵、喷淋泵等消防用电设备,《民规》第14.3.10条规定:“环境特别恶劣或潮湿场所(如锅炉房、食堂、地下室及浴室)的电气设备宜设置漏电电流动作保护。”但将潮湿场所的消防设备也装设漏电保护器时,不应自动切断电源,而只发出报警信号,应选用类似防火漏电报警器等不脱扣的漏电报警器。 


3、消防设备控制 


3.1切断非消防电源 


“报警规范”第6.3.1.8条要求,消防控制室在确认火灾后,应能切断有关部位的非消防电源,并接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散指示灯。在高层民用建筑中各防火分区或各楼层的非消防电源箱中,都应装设火灾时能切断电源的消防联动装置,同时应接通相关的火灾应急照明灯和疏散指示灯。也就是说,如果当高层建筑按照楼层划分防火分区时,此时可以设计为切断楼层非消防用电即可,但如果楼层划分为多个防火分区时,此时设计应考虑切断着火防火分区的非消防用电。火灾状态下尽量避免大范围停电有利于灭火和人员疏散工作。 


3.2消防水泵的控制 


消防水泵(包括消火栓泵、喷淋泵)是重要的灭火设施。对消火栓系统而言,根据“高规”的要求,在消火栓处应能直接启动消火栓泵。根据“报警规范”的要求,在消防控制室处也应能手动控制消火栓泵的启、停。此外,在水泵房消火栓泵附近还有一个控制箱直接控制水泵电机启停,这样消火栓泵的启动就有三处地方可控制,因此,在设计中就存在这样两个问题,一是消火栓泵的控制权,二是消火栓泵的启动方式。消火栓泵的启动控制权就是消防中心控制室、消火栓动作按钮与泵房控制箱的主从控制关系。一般来讲应以消防控制室为主。目前很多大厦消火栓的控制方式是在泵房控制柜上设置手动、自动转换开关,通常情况下置于自动位置。这样设置有一个好处,就是一旦自动控制失灵,工作人员可在水泵房将转换开关打到手动位置,直接起动消防泵,且就地维修也很方便。 


但是,这样一来,将会带来负面影响。在水泵房设置转换开关,容易引起人为的操作失误,因为一般情况下泵房是无人值班的,万一工作人员或其他人员将转换开关置于手动位置,而消防中心未能及时发现,就会出现重大的消防隐患(此时消防中心和消火栓按钮均无法启动消防泵)。为了有效解决以上矛盾,在实际设计中,消防控制室的手动起停按钮可不经过泵房设置的转换开关,而直接启动消防泵,既能解决直接起动问题,又便于消防中心统一监控。消防控制室与消火栓动作按钮启动关系与消火栓泵的启动形式有关。消火栓泵的启动方式一般分为两种,第一种启动方式是在总线制联控方式下,消火栓动作按钮的起动可通过设在消火栓旁的联动接口模块将其要求的启动信号送至消防控制室控制台,再从此处输出使消火栓启动的开关量信号。第二种起动方式是直接将消火栓动作按钮的开关量信号输出到消火栓泵启动箱。这两种启动方式在实际设计中都可以运用,前一种方式接线省,但需在总线制下,对消火栓联动模块进行地址编码编程来达到监测大量消火栓的目的。后一种启动方式简单可靠,但还需要把消火栓动作信号返给消防控制室。设计者在具体设计中可根据实际工程规模大小来选用,工程规模大、建筑形式复杂可采用前一种启动方式,规模小可采用后一种启动方式。 

3.3消防控制室应能显示消防水池及水箱水位 


《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2001)第11.0.5条规定:“消防控制室(盘)应能显示水流指示器、压力开关、信号阀、水泵、消防水池及水箱水位、有压气体管道气压以及电源和备用动力等是否处于正常状态的反馈信号,并应能控制水泵、电磁阀、电动阀的操作。”有些设计人员没有注意到,仅把消防水池和水箱水位的信号送至消防泵和喷淋泵控制箱,而没有把消防水池和水箱水位的信号送到消防控制室的盘(台)中。系统灭火失败的教训,很多是由于维护不当和误操作及情况不明等原因造成的,因此加强对系统状态的监视与控制是有效消除事故隐患的最好措施。 


4、消防系统的接地及防雷保护 


4.1消防设备的接地 


为保障人身安全、供电的可靠性,消防设备都必须有一个完整、可靠的接地系统。因此,在消防电气设计中,消防设备安全接地系统的设计十分重要。消防水泵、风机安装环境较差,有些属于环境特别恶劣或潮湿场所,可靠的接地系统对人身安全、供电的可靠性非常重要。火灾自动报警系统及联动控制设备需要设置直流工作接地,按照《火灾自动报警系统设计规范》的要求,可采用专用接地或共用接地装置,一般尽量采用专用接地为好,但因为难以满足间距的要求,建筑物中各种用电设备往往采用的是共用接地。设计中采用共用接地装置时,应注意接地干线的引入段不能采用扁钢或裸铜排等,以避免接地干线与防雷接地、钢筋混凝土墙等直接接触,影响消防电子设备的接地效果。 


4.2消防设备防雷击电磁脉冲 


某些消防设备(如排烟风机、消防电梯等)安装于屋顶位置,有些直接安装在屋面上,故防雷设计非常重要。所有屋面消防设备均应与避雷装置连接,并经引下线至接地装置,安装于屋顶或顶层的消防设备,配电系统应安装过电压保护装置,为防止来自其它系统的过电压,外部引入的电源侧也应装设过电压保护装置。根据近年来统计资料表明,由雷电造成的信息系统损坏呈上升趋势。 

国家标准2000年版《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)在原基础上新增加了“防雷击电磁脉冲”部分,把计算机、通信设备和控制系统定义为信息系统,而火灾自动报警系统、消防控制系统及消防广播通信系统等均应设置过电压保护装置。


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