[摘要]：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)事業(yè)的迅速發(fā)展，建筑用地越來越多，土地資源越來越珍貴，這促使各類建筑向高層發(fā)展，因而高層建筑的消防安全問題越來越引起人們的重視。針對(duì)高層建筑火災(zāi)發(fā)生的特點(diǎn)，高層建筑的防火設(shè)計(jì)應(yīng)立足于自防自救，而火災(zāi)時(shí)消防用電設(shè)備的正常運(yùn)作是滅火自救的保證，因而消防設(shè)備的電源設(shè)計(jì)，是保證消防設(shè)施正常運(yùn)行的關(guān)鍵，直接關(guān)系到高層建筑的消防安全。因此本文主要從消防電源設(shè)計(jì)方面對(duì)高層建筑消防用電設(shè)備供電的可靠性進(jìn)行分析，提出初步的解決方案，以保證高層建筑的消防安全。
　　[關(guān)鍵詞]消防負(fù)荷分級(jí)；消防電源設(shè)計(jì)；應(yīng)急電源
　　一、引言
　　消防電源及其供電系統(tǒng)是建筑消防設(shè)施中最重要的設(shè)施之一。消防用電設(shè)備是用以保障人身和財(cái)產(chǎn)安全的設(shè)備，要求其供電電源必須安全可靠。不僅要求在正常情況下，即便在電網(wǎng)檢修或故障停電或發(fā)生火災(zāi)斷電等特殊情況時(shí)，都要求對(duì)其可靠供電，確保其正常運(yùn)行、發(fā)揮其應(yīng)有的作用。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的要求，對(duì)消防負(fù)荷的等級(jí)進(jìn)行正確合理的劃分，并綜合考慮其他影響因素，對(duì)消防供電系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。
　　二、規(guī)范對(duì)消防電源的要求
　　根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱“高規(guī)”)規(guī)定，高層建筑的消防用電應(yīng)按現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求設(shè)計(jì)，一類建筑按一級(jí)負(fù)荷要求供電，二類高層建筑應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷要求供電。根據(jù)《民用建筑電氣規(guī)范》(JGJ/T16-92)規(guī)定一級(jí)負(fù)荷由兩個(gè)電源供電，當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源不致于同時(shí)停電；一級(jí)負(fù)荷中特別重要負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源即第三個(gè)電源；二級(jí)負(fù)荷的電源應(yīng)做到當(dāng)電力變壓器發(fā)生故障或線路常見故障時(shí)，不致中斷供電（或中斷后迅速恢復(fù)），在負(fù)荷比較小或地區(qū)供電的條件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可以由一回6KV以上專用架空線或電纜供電。
　　三、消防電源設(shè)計(jì)
　�。ㄒ唬└骷�(jí)負(fù)荷供電要求
　　1．特級(jí)負(fù)荷供電要求。對(duì)特級(jí)消防負(fù)荷除有兩個(gè)電源供電外，還應(yīng)增設(shè)自備應(yīng)急電源并嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。
　　2．一級(jí)消防負(fù)荷的供電要求。一級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。這兩個(gè)獨(dú)立電源應(yīng)符合下列條件之一：首先，是兩個(gè)電源間無聯(lián)系；其次，是兩個(gè)電源間雖有聯(lián)系，但符合下列要求：第一，發(fā)生任一故障時(shí)，兩個(gè)電源的任何部分不致同時(shí)受到損壞。第二，發(fā)生任何一種故障且保護(hù)裝置動(dòng)作正常時(shí)，有一個(gè)電源不中斷供電，并且在發(fā)生任何一種故障且主保護(hù)裝置失靈以致兩電源均中斷供電后，應(yīng)能在有人值班的處所完成各種必要的操作，迅速恢復(fù)一個(gè)電源供電。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有的實(shí)際情況，一級(jí)負(fù)荷供電可采用以下幾種方式：（1）電源來自于兩個(gè)不同的電廠（2）電源來自于兩個(gè)不同的區(qū)域變電站（3）電源來自于一個(gè)區(qū)域變電站，但設(shè)有自備應(yīng)急電源。
　　3．二級(jí)負(fù)荷供電要求。二級(jí)負(fù)荷宜由兩回路供電，且變壓器宜有兩臺(tái)。但是如果二級(jí)負(fù)荷容量較小，或者地區(qū)供電條件有限無法提供兩回線路時(shí)，允許由一回6kV及以上的專用架空線或電纜供電�？紤]到電纜發(fā)生故障后有時(shí)檢查故障點(diǎn)和修復(fù)時(shí)間較長(zhǎng)，故當(dāng)用電纜線路供電時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜組成的線路供電，并且每根電纜均能承受百分之百的二級(jí)負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電沒有特殊要求。
　　(二)充分保證消防供電、配電系統(tǒng)的自主性
　　1、消防供電應(yīng)處于最高供電層次
　　《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第24．9．2條規(guī)定：“火災(zāi)消防及其他防災(zāi)系統(tǒng)用電，當(dāng)建筑物為高壓受電時(shí)，宜從變壓器低壓出口處分開自成供電體系，即獨(dú)立形成防災(zāi)供電系統(tǒng)。”消防系統(tǒng)電源的供電負(fù)荷等級(jí)，在本工程供電系統(tǒng)中應(yīng)處于最高供電等級(jí)，自成供電體系是為了保證消防供電的可靠性。
　　2、消防配電應(yīng)具有獨(dú)立性
　　有了可靠的電源，而消防設(shè)備的配電線路不可靠，仍不能保證消防設(shè)備的安全供電。《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95)第9．1．3條規(guī)定：“消防用電設(shè)備應(yīng)采用專用的供電回路，”本條規(guī)定的供電回路，是指從低壓總配電室(包括分配電室)至最末一級(jí)配電箱，與一般配電線路應(yīng)嚴(yán)格分開，但在有的設(shè)計(jì)中，往往是注意從配電室引至消防控制室配電箱這一段的供電可靠性，而忽視了各層消防用電設(shè)備供電的可靠性，如電動(dòng)防火門、排煙閥等，并沒有形成消防專用獨(dú)立系統(tǒng)。
　　3、按規(guī)定設(shè)置ATS
　　火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、消防通信、等消防用電設(shè)備均設(shè)有應(yīng)急電源。當(dāng)使用的電源故障停電時(shí)，被停止供電的重要負(fù)荷采用電源自動(dòng)切換裝置(ATS)切換至另一電源�！陡邔用裼媒ㄖ�設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第9．1．2條規(guī)定：“高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風(fēng)機(jī)等的供電，應(yīng)在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。”ATS設(shè)在起端(如在變電所低壓的第一級(jí)配電處)和設(shè)在末端相比，末端設(shè)ATS時(shí)，除了電源故障停電能自動(dòng)切換外，當(dāng)配電設(shè)備故障或低壓線路上發(fā)生故障而停電時(shí)，末端ATS也能動(dòng)作，增加了負(fù)荷的供電可靠性；起端設(shè)ATS時(shí)，如果配電設(shè)備或低壓線路發(fā)生故障而停電，該ATS不動(dòng)作，這樣就無法保證負(fù)荷的繼續(xù)供電，所以末端ATS比起端ATS更為可靠。在有的設(shè)計(jì)中自動(dòng)切換裝置不是設(shè)在最末一級(jí)配電箱，雙電源線路進(jìn)樓后，總配電箱處設(shè)了自動(dòng)切換裝置，而此后是單回路至各層消防配電箱，顯然這種設(shè)計(jì)是不符合要求的。
　�。ㄈ�）應(yīng)急電源的選擇
　　常用的應(yīng)急電源有電力系統(tǒng)電源、蓄電池組、自卑柴油發(fā)電機(jī)組、EPS和UPS等。此處僅對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組和EPS、UPS的優(yōu)缺點(diǎn)作簡(jiǎn)略的討論。
　　首先，利用有自起動(dòng)功能的柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。柴油發(fā)電機(jī)組因具有容量大、可并機(jī)運(yùn)行、連續(xù)供電時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用，但在具體使用過程中也存在一些問題，值得引起注意，此處簡(jiǎn)述如下：第一，停電時(shí)機(jī)組自起動(dòng)時(shí)間需15s左右。因此只能用于疏散照明、備用照明和其它對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間要求不高的消防用電設(shè)備，而不能用于安全照明（轉(zhuǎn)換時(shí)間小于或等于0．5s）和那些對(duì)轉(zhuǎn)換時(shí)間要求較高的場(chǎng)所的備用照明。第二，過載能力稍弱，選用備用發(fā)電機(jī)組容量與負(fù)載功率比率一般要1．5：1才行，加大了投資。第三，需專人看管，定期維護(hù)。且輔助設(shè)施造價(jià)高，后續(xù)運(yùn)行費(fèi)用高。第四，存在火災(zāi)隱患，因?yàn)闄C(jī)組中的油罐本身就是火災(zāi)隱患。第五，占地面積稍大。
　　其次，利用蓄電池組作為應(yīng)急電源。蓄電池組有允許短時(shí)電源中斷（小于0．1~0．2s）的應(yīng)急電源裝置EPS和不間斷電源裝置UPS兩種。EPS和UPS均是采用了IGBT逆變技術(shù)和脈寬調(diào)制PWM技術(shù)。但工作原理和特點(diǎn)不盡相同。UPS在市電異常轉(zhuǎn)化為電池供電或市電恢復(fù)將負(fù)載切換至市電時(shí)的切換時(shí)間均為10ms左右。因此能滿足有計(jì)算機(jī)、自控DCS系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等不能中斷供電的場(chǎng)所。但UPS在電網(wǎng)正常工作事業(yè)工作，故壽命相對(duì)較短。EPS切換時(shí)間也很短，并且只有在電網(wǎng)無電時(shí)才進(jìn)行逆變工作相對(duì)壽命較長(zhǎng)，尤其能適應(yīng)電機(jī)等電感性負(fù)載和各種混合用電負(fù)載。UPS的價(jià)格較高，約為同容量的EPS的1．5倍。UPS對(duì)環(huán)境要求較高，只能放在計(jì)算機(jī)房或空調(diào)房間。而EPS比較能適應(yīng)惡劣的環(huán)境。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)急電源系統(tǒng)一般都是幾種應(yīng)急電源的組合方案。對(duì)于電力拖動(dòng)設(shè)備，因供電允許中斷時(shí)間一般都大于15s。采用自備柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源比較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)負(fù)荷較大的消防泵采用柴油機(jī)或汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)泵作為消防電源，而其他消防負(fù)荷較小時(shí)，應(yīng)急電源可采用EPS。事故應(yīng)急照明設(shè)備一般采用蓄電池組集中或分散供電。對(duì)于報(bào)警和通訊設(shè)備，一般采用UPS、蓄電池組或干電池作為應(yīng)急電源。
　　四、消防電源供電方式
　　（一）特別重要消防負(fù)荷供電方式
　　對(duì)特別重要的消防負(fù)荷，要有三個(gè)電源供電，即有兩個(gè)完全獨(dú)立的電源和一個(gè)獨(dú)立于市網(wǎng)電源的三相應(yīng)急電源組成。
　　(二）一級(jí)消防負(fù)荷典型供電方式
　　一級(jí)消防負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。若該地區(qū)的電力網(wǎng)有條件提供兩個(gè)完全獨(dú)立的高壓電源，可采取由接在不同高壓電網(wǎng)上的兩臺(tái)變壓器，兩回消防專用供電線路為基本組成的設(shè)計(jì)方案。但在我國(guó)，目前的實(shí)際做法是采用在選擇了來自于同一高壓電網(wǎng)的兩臺(tái)變壓器后，外加一個(gè)自備應(yīng)急電源兩回消防專用供電線路作為基本組成的設(shè)計(jì)方案，以提高消防電源供電的可靠性。
　　(三）二級(jí)消防負(fù)荷典型供電方式
　　二級(jí)消防負(fù)荷應(yīng)有兩回供電線路供電。一般采用單電源或雙電源的供電方式，可分為：一主一備雙變壓器雙回路供電，和單變壓器加其他低壓回路雙回路供電。
　　五、結(jié)語
　　消防供電的設(shè)計(jì)與施工是樓宇消防工程中工作量較大、要求較高的環(huán)節(jié)，其重要性排在安全工程的首位。在設(shè)計(jì)消防電源時(shí)，應(yīng)首先劃分消防負(fù)荷的用電等級(jí)，把消防符合的等級(jí)、大小、特點(diǎn)與當(dāng)?shù)氐墓╇姉l件和其他非消防負(fù)荷的情況及今后的發(fā)展要求相結(jié)合，經(jīng)濟(jì)合理的確定消防電源板設(shè)計(jì)方案，做到安全可靠、科學(xué)合理并且經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
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