消防備用電源的選型及設置——消防電源供配電系統

　　一、消防備用電源

　　建筑處于火災條件下，為確保人員安全疏散和搶險救援，許多消防用電設備仍需要堅持工作，為消防用電設備應急供電的獨立電源就稱為消防備用電源。

　　消防備用電源有應急發電機組、消防應急電源等。在特定防火對象的建筑物內，消防備用電源種類不是單一的，多采用幾個電源的組合方案。一般根據建筑負荷等級、供電質量、應急負荷的數量與分布以及負荷特性等因素來決定方案的選擇。消防用電設備正常條件下由主電源供電，火災時由消防備用電源供電，當主電源不論任何原因切斷時，消防備用電源應能自動投入以保證消防用電的可靠性。

　　二、應急發電機組

　　應急發電機組有柴油發電機組和燃氣輪機發電機組兩種。

　　1、柴油發電機組是將柴油機與發電機組合在一起的發電設備。其優點是：機組運行不受城市電網運行狀態的影響，是較理想的獨立可靠電源;機組功率范圍廣，可從幾千瓦到數十千瓦不等;機組操作簡單，容易實現自動控制;機組工作效率高，對油質要求不高。缺點是：工作噪音大，過載能力小，適應啟動沖擊負荷能力較差。

　　2、燃氣輪機發電機組包括燃氣輪機、發電機、控制屏、啟動蓄電池、油箱等設備。燃氣輪機的冷卻不需要水冷，需要空氣自行冷卻，加之燃燒需要大量空氣。所以，燃氣輪機組的空氣使用量比柴油機組大2.5倍～4倍。因此宜安裝在進氣和排氣方便的地上層或屋頂，不宜設在地下等進氣和排氣有難度的場所。

　　三、消防應急電源

　　消防應急電源是指平時以市政電源給蓄電池充電，市電失電后利用蓄電池放電而繼續供電的備用電源裝置。

　　四、消防備用電源的選型及設置

　　消防備用電源電源類型的選擇，應根據負荷的容量、允許中斷供電的時間，以及要求的電源為交流或直流等條件來進行。

　　1、消防備用電源電源類型的選擇

　　需要配接備用電源的消防設備及適宜的備用電源種類見下表：

　　建筑內設置的自備柴油發電機組一般作為備用電源外，可兼作建筑物內消防設備的應急電源，其確保的供電范圍一般為：

　　(1)消防設施用電：消防水泵、消防電梯、防煙排煙設施、火災自動報警、自動滅火裝置、應急照明和電動的防火門、窗、卷簾門等;

　　(2)保安設施、通信、航空障礙燈、電鐘等設備用電;

　　(3)航空港、星級飯店、商業、金融大廈中的中央控制室及計算機管理系統;

　　(4)大、中型電子計算機室等用電;

　　(5)醫院手術室、重癥監護室等用電;

　　(6)具有重要意義場所的部分電力和照明用電。

　　當發生火災時，自備柴油發電機組應能自動切除所帶的非消防負荷。疏散照明燈具應急電源應采用自帶電池或集中電源組成的應急電源系統，以確保在救火過程中有可靠的電源供電，來保證疏散人員的人身安全。疏散照明燈具的應急電源可采用EPS集中供電或燈具自帶電池的應急電源系統。燈具自帶電池組時，任何情況下充電電源均不得被切斷。

　　2、電源的切換

　　允許中斷供電時間為15s以上的供電，可選用快速自啟動的發電機組。特別重要負荷中有需要驅動的電動機負荷，啟動電流沖擊負荷較大，但允許停電時間為15s以上的，可采用快速自啟動的發電機組，這是考慮一般快速自啟動的發電機組的自啟動時間為10s左右。

　　允許中斷供電時間為毫秒級的供電，可選用蓄電池靜止型不間斷供電裝置、蓄電池機械貯能電機型不間斷供電裝置或柴油發電機不間斷供電裝置。由于蓄電池裝置供電穩定、可靠、無切換時間、投資較少，故允許停電時間為毫秒級，且容量不大的特別重要負荷，可采用直流電源時，應由蓄電池裝置作為應急電源。特別重要負荷要求交流電源供電，允許停電時間為毫秒級，且容量不大的，可采用靜止型不間斷供電裝置。若特別重要負荷中有驅動電動機需要的負荷，啟動電流沖擊負荷較大的，又允許停電時間為毫秒級，可采用機械貯能電機型不間斷供電裝置或柴油機不間斷供電裝置。

　　應急電源與正常電源之間必須采取防止并列運行的措施。禁止應急電源與工作電源并列運行，目的在于防止電源故障時，工作電源使應急電源嚴重過負荷。柴油發電機或蓄電池采用熱備用時，發電機或蓄電池掛在工作電源上，平時原動機不工作，不能認為是并網，為了防止誤并網，原動機的啟動指令，必須由工作電源主開關的輔助接點發出，而不是由繼電器的接點發出，因為繼電器有可能誤動作而造成與正常電源誤并網。具有頻率跟蹤環節的靜止型不間斷電源，可與工作電源并列運行。

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　　消防電源供配電系統

　　一、消防用電設備的配電方式

　　正確選擇建筑物內低壓配電系統主接線方案,是民用建筑電氣設計的重要環節,設計中應根據建筑物的高度、規模和性質來合理確定。通常建筑高度越高，體量越大，發生火災時撲救的難度也越大，當建筑高度超過100m時，只能靠自救滅火。

　　因此，保證消防用電設備的可靠供電非常重要。為了保證消防負荷供電不受非消防負荷的影響，低壓配電系統主接線采用分組設計方案，無疑將大幅提高配電系統的可靠性。要根據負荷性質及容量合理設置短路保護、過負荷保護、接地故障保護和過、欠電壓保護。

　　一、消防負荷的電源設計

　　消防電源要在變壓器的低壓出線端設置單獨的主斷路器，不能與非消防負荷共用同一進線斷路器和共用同一低壓母線段。

　　消防電源應獨立設置，即從建筑物變電所低壓側封閉母線處或進線柜處就將消防電源分出而各自成獨立系統。如果建筑物為低壓電纜進線，則從進線隔離電器下端將消防電源分開，從而確保消防電源相對建筑物而言是獨立的，提高了消防負荷供電的可靠性。

　　當建筑物雙重電源中的備用電源為冷備用，且備用電源的投入時間不能滿足消防負荷允許中斷供電的時間時，要設置應急發電機組，機組的投入時間要滿足消防負荷供電的要求。

　　二、消防備用電源的設計

　　當消防電源由自備應急發電機組提供備用電源時，消防用電負荷為一級或二級的要設置自動和手動啟動裝置，并在30s內供電;當采用中壓柴油發電機組時，在火災確認后要在60s內供電。

　　工作電源與應急電源之間，要采用自動切換方式，同時按照負載容量由大到小的原則順序啟動。電動機類負載啟動間隔宜在10s～20s之間。

　　當采用柴油發電機組做消防備用電源時，其電壓等級要符合下列規定：

　　(1)供電半徑不大于400m時，宜采用低壓柴油發電機組;

　　(2)供電半徑大于400m時，宜采用中壓柴油發電機組;

　　(3)線路壓降應不大于供電電壓的5%。

　　消防備用電源應滿足火災時消防設備持續運行時間的要求：

　　商業樓、展覽樓、綜合樓、一類建筑的財貿金融樓、圖書館、書庫、重要的檔案樓、科研樓和旅館的消防水泵火災時持續運行時間為3h，其他高層建筑為2h;用于防火卷簾的水幕泵火災時持續運行時間為3h;消防電梯火災時持續運行時間應大于消防水泵、水幕泵火災時持續運行時間;建筑高度大于100m的民用建筑，加壓風機、防排煙機火災時持續運行時間要大于90min;醫療建筑、老年人建筑、總建筑面積大于100000㎡的公共建筑，火災時持續運行時間要大于60min;其他建筑要大于30min。

　　采用FEPS作為備用電源時，電池初裝容量應為使用容量的3倍;三相供電的EPS單機容量不宜大于120kW，單項供電的EPS單機容量不宜大于30kW，且應有單節電池保護和電能均衡裝置。

　　三、配電設計

　　消防水泵、噴淋水泵、水幕泵和消防電梯要由變配電站或主配電室直接出線，采用放射式供電;防、排煙風機、防火卷簾和疏散照明可采用放射式或樹干式供電。消防水泵、防煙和排煙風機及消防電梯的兩路低壓電源應能在設備機房內自動切換，其它消防設備的電源應能在每個防火分區配電間內自動切換;消防控制室的兩路低壓電源應能在消防控制室內自動切換。

　　消防水泵、排煙風機和正壓送風機等設備不能采用變頻調速器作為控制裝置。電動機類的消防設備不能采用EPS/UPS作為備用電源。

　　主消防泵為電動機水泵，備用消防泵為柴油機水泵，主消防泵可采用一路電源供電。消防設備的配電箱和控制箱宜安裝在配電室、消防設備機房、配電小間或電氣豎井內;當必須在其它場所安裝時，箱體要采取防火措施，并滿足火災時消防設備持續運行時間的要求。

　　消防負荷的配電線路所設置的保護電器要具有短路保護功能，但不宜設置過負荷保護裝置，如設置只能動作于報警而不能用于切斷消防供電。消防水泵因軸封銹蝕而使消防水泵堵轉，起動電流會很快使電纜發熱，溫度在達到設定值時為保護電器動作而切斷電源，這是不允許的。如果不設置過負荷保護，出現堵轉，電纜溫度上升100℃或200℃對于耐火750℃或950℃的電纜影響不是很大，在最大力矩的作用下，有可能克服電動機軸封阻力，使電動機逐漸轉動起來。

　　消防負荷的配電線路不能設置剩余電流動作保護和過欠電壓保護。因為在火災這種特殊情況下，不管消防線路和消防電源處于什么狀態或故障，為消防設備供電是最重要的。

　　消防設備的配電裝置與非消防設備的配電裝置宜分列安裝;若必須并列安裝，分界處應設防火隔斷。消防配電設備應設有明顯標志，專用消防配電柜宜采用紅色柜體。

　　二、電線電纜的選擇

　　火災報警與消防聯動控制系統的布線要選擇銅芯絕緣電線或銅芯電纜。對于火災自動報警系統的傳輸線路和采用50V以下電壓供電的控制線路，選擇的導線電壓等級不應低于交流250V，當線路的額定工作電壓超過50V時，選擇的導線電壓等級不應低于交流50V。

　　電線電纜種類及敷設方式要根據消防電線電纜在火災條件下的持續工作時間因素進行選擇;消防設備的配電線路要滿足消防設備在火災時持續運行時間的要求。要根據使用場所對線纜的毒性、煙密度、引發和傳播火災的可能性等要求選擇普通負荷的配電線路、控制線路和電子信息系統線路的類型及敷設方式。

　　消防用電設備配電系統的水平分支線路不宜跨越防火分區，當跨越防火分區時應采取防止火災延燃的措施。