消防設備電氣配線設計論文
時間：2022-07-17 08:54:00
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摘要摘要：火災發生時消防設備的正常運行對于人員平安疏散、控制火勢蔓延、減少火災損失有十分重要的功能。因此消防設備的電氣配電線路配電系統應滿足可靠性、耐火性、平安性、有效性、科學性的要求，以保證火災時消防設備供電不會中斷，保障人身平安，保證供電持續時間，確保供電質量并力求系統接線簡單，投資省、運行費用低。
火災發生時消防設備的正常運行對于人員平安疏散、控制火勢蔓延、減少火災損失有十分重要的功能。因此消防設備的電氣配電線路配電系統應滿足可靠性、耐火性、平安性、有效性、科學性的要求，以保證火災時消防設備供電不會中斷，保障人身平安，保證供電持續時間，確保供電質量并力求系統接線簡單，投資省、運行費用低。
1.消防設備電氣配線設計
在對消防電氣配線的具體設計過程中，以《火災自動報警系統設計規范》為主，以《高層民用建筑設計防火規范》、《民用建筑設計防火規范》為輔，同時兼顧《民用建筑電氣設計規范》，根據不同消防設備其配電線路應選用耐火配線或耐熱配線。消防設備的耐火配線是指按照時間－溫度標準曲線對消防設備配電線路進行試驗，從受火的功能起，到火災升溫達到840℃時，在30min內仍能繼續有效供電的線路；消防設備的耐熱配線是指按照時間－溫度標準曲線的1/2曲線，對消防設備配電線路進行試驗，從受到火的功能起，到火災升溫達到380℃時，在15min內仍能有效供電的線路。建筑消防設備配電線路的具體防火設計,應將變配電所低壓母線、應急母線和動力電纜出線到具體消防設備最末級配電箱的所有配電線路作為耐火耐熱配線的考慮范圍，并分不同系統考慮各自消防設備的耐火耐熱配線方案。
1.1火災自動報警系統配電線路
火災自動報警系統的報警線路可采用耐熱配線，火災自動報警系統的聯動線路則應采用耐火配線，其目的是保證在火災自動報警系統癱瘓狀態下,消防控制中心仍然能夠通過手動操作起動各消防設備。
1.2消火栓泵、噴淋泵等配電線路
消火栓系統加壓泵、水噴淋系統加壓泵、水幕系統加壓泵等消防水泵的配電線路包括消防供電電源干線和各水泵電動機配電支線兩部分。水泵房供電電源應為雙電源末端切換,一般由建筑物變配電所低壓配電柜直接提供和自備發電機房供給。消防供電電源干線應采用耐火配線，水泵電動機配電支線路可采用耐熱配線，條件許可時也可采用耐火配線。
1.3氣體、鹵代烷等滅火設備配電線路
氣體、鹵代烷等滅火設備控制盤的電源由雙電源末端切換供給,電源線-控制盤-電磁線圈-起動回路配電采用耐火配線，其他線路(包括探測器、報警器、指示燈、電動關閉門窗等)可選用耐熱配線。。
1.4防排煙系統的裝置配電線路
防排煙系統包括送風機、排煙機、70℃防火閥、280℃防火排煙閥等各類閥門以及送風口、排煙口等裝置。它們一般布置較為分散,其配電線路防火既要考慮供電主回路,也要考慮聯動控制線路。防排煙裝置配電線路應選用耐火配線，聯動和控制線路也應采用耐火配線。另外,根據規范要求,分支線不得穿越不同的防火分區。
1.5防火卷簾門、常開防火門配電線路
在火災初期,防火卷簾門起著人員疏散、防止火災蔓延的功能,所以配電線路應可靠。一般情況下,防火卷簾門電源引自建筑各樓層或同一防火分區內帶雙電源切換的配電箱,經分配后向各防火卷簾門專用控制箱(該控制箱設在防火卷簾門頂部)供電,供電方式采用放射式。當防火卷簾門水平配電線路較長時,應采用耐火配線,以確保火災時仍能可靠供電并使防火卷簾門有效動作,防止火勢蔓延。
常開防火門配電一般應采用耐火配線，以確保火災時常開防火門可靠關閉,防止火勢蔓延。
1.6消防電梯配電線路
消防電梯電源必須采用專線。工程設計中消防電梯配電一般由高層建筑的變配電所低壓配電柜敷設一路專線至位于頂層的消防電梯機房,另一路專線由地下室自備發電機房引來,線路較長且路徑復雜。為提高供電可靠性,消防電梯配電線路應采用耐火配線。
1.7火災應急照明線路
火災應急照明包括疏散指示、火災事故照明和備用照明。疏散指示采用帶蓄電池的應急指示標志,火災事故照明采用帶蓄電池的應急照明燈,備用照明則利用雙電源切換來實現。高層建筑的火災應急照明線路應采用耐火配線。
1.8消防廣播、通信等配電線路
火災事故廣播、消防電話、火災警鈴等設備的電氣配線可采用耐熱配線。
根據國內外電線電纜產品的發展和對電氣線路的保護方式的探究結果，對消防設備的耐火配線應優先選用礦物絕緣電纜，也可選用封閉式橋架等有效保護的耐火電纜或穿金屬管并埋設在不燃燒體結構內,且保護層厚度≥30mm。耐熱配線可選用摘要：線路明敷時,采用穿金屬管或金屬線槽保護并應用防火涂料提高線路的耐火性能；當采用阻燃和耐火電纜時，可不穿金屬管保護，但應敷在電纜井內或電纜溝內或吊頂內有防火保護辦法的封閉式線槽內，但當和延燃電纜敷設在同一豎井時,二者之間應用耐火材料分隔開。消防控制設備工作接地應采用專用的25mm2以上銅芯控制干線。
2礦物絕緣電纜用于消防設備電氣配線的探索
2.1礦物絕緣電纜簡介
礦物絕緣電纜（MineralInsulatedCables），是由銅芯、銅護套和氧化鎂絕緣等全無機物組成的電纜。因其采用獨特的制造方式，使氧化鎂絕緣材料高度緊密地壓實在電纜的無縫銅護套中，和銅芯、銅護套共同形成密實的一體，因而具有良好的耐火、耐高溫、載流量大、防水、耐腐蝕、耐機械損傷、耐輻照及電磁相容性、美觀大方等特征，同時該電纜在火災條件下不會放出任何煙霧、鹵素及有毒有害氣體。同時礦物絕緣電纜的銅護套可作為地線使用，和其它類型相比可減少一根芯線，只需明敷，輕易安裝，加之使用壽命長，可以預期在消防設備的電氣配線中采用礦物絕緣電纜會產生良好的經濟效益和社會效益。
2.2國外標準規范對礦物絕緣電纜用于消防設備電氣配線的規定或推薦情況
由于礦物絕緣電纜可以從根本上解決電氣線路的平安新問題，國際上很多國家的有關建筑物標準和規范對在哪些場合和部位一定要用礦物絕緣電纜，在哪些場合或部位推薦使用都有具體明確的規定。下面粗略介紹一下國外標準規范對礦物絕緣電纜用于消防設備電氣配線的規定或推薦情況摘要：
2.2.1英國國家標準中的規定或推薦情況
(1)BS5839建筑物的火災探測和報警系統（Firedetectionandalarmsystems）第一部份系統設計、安裝和維護的實施法規(Part1Codeofpracticeforsystemdesigninstallationandservicing)
(2)BS5266-1摘要：1999應急照明第1部份摘要：除影院及用于娛樂的非凡建筑物外的其它建筑物的應急照明（Emergencylighting–Part1摘要:Codeofpracticefortheemergencylightingofpremisesotherthancinemasandcertainotherspecifiedpremisesusedforentertainment）
2.2.2澳大利亞國家標準中的規定或推薦情況
(1)線路規則（Wiringrules）
(2)AS2941-1995固定消防裝置—泵站系統（Fixedfireprotectioninstallations–Pumpsetsystems）
(3)AS2293建筑物中應急疏散照明（Emergencyevacuationlightinginbuildings）第1部份摘要:安裝要求（Part1摘要:Installationrequirements）
2.2.3美國國家標準中的規定或推薦情況
(1)NFPA70國家電氣法規（NationalElectricalCode）
在上述標準中，都將礦物絕緣電纜列入作為規定或推薦選用的菜單中，而且規定在火災時間較長的情況下使用的，則應選用礦物絕緣電纜，假如選取用其它電纜則必須埋設在建筑物的不燃燒結構中或用隔板將電纜和其它重大危險區域隔開，并應有附加的機械保護。
2.3國內對礦物絕緣電纜的生產和探究情況
我國對礦物絕緣電纜的探究開發較晚，1968年上海電纜探究所開始探究用于反應堆堆芯測量用探測電纜，70年代開始探究電力用配線電纜；80年代初沈陽電纜廠六分廠開發了小規格的電力用配線電纜和加熱電纜，80年代中期北京東風電纜廠從意大利LMI公司引進全套礦物絕緣電纜生產技術革新和部份設備，因種種沒有正式生產并將設備轉給哈爾濱電纜廠，也沒有投入生產，80年代末上海電纜探究所將礦物絕緣電纜生產技術轉讓給湖州久立耐火電纜有限公司[現改名為泰科熱控(湖州有限公司)形成生產線，在1996年國家計委將礦物絕緣電纜列為“國家重大科技成果產業化項目”后引進國外關鍵生產設備，建成規模較大生產水平較高的生產車間，90年代中后期江蘇等地的幾家電纜廠也建成有生產車間。
為了了解礦物絕緣電纜在高暖和實際火災中能否對消防設備保持良好的供電能力，參照國外的試驗探究，公安部四川消防科學探究所和有關電纜企業共同進行了電纜短樣隨爐升溫的耐火試驗和上述電纜用不同敷設方式的模擬實體火災電纜特性試驗探究。
(1)電纜短樣試驗
電纜短樣隨爐升溫試驗樣品分別為摘要：礦物絕緣電纜、普通聚氯乙烯電纜、阻燃電纜、隔氧層阻燃電纜、耐火電纜。把電纜同時并排的放在燒結爐中加熱升溫，電纜的兩端伸出爐外，分別連接電源和指示燈用于觀察失效溫度和時間。從試驗結果中可以得出，在高溫或火災情況下，一般電纜（包括耐火電纜、隔氧層電纜），在明敷或穿管保護下都滿足不了消防系統供電線路的平安要求，只有礦物絕緣電纜，在明敷的情況下就可以完全解決新問題。
(2)模擬實體火災試驗
參照英國消防探究所的實體火災試驗方案，公安部四川消防科研所的有關電纜企業共同對上述電纜分別選用五種敷設方式（支架裸敷、支架穿管明敷、防火橋架內明敷、防火橋架內穿管、穿管埋墻暗敷）進行了模擬實體火災試驗探究。
探究結果表明摘要：在1小時的實體火災試驗中，電纜的耐火性能，明敷礦物絕緣電纜優于其它類型的電纜，并能保持對電氣設備的正常供電能力；普通聚氯乙烯電纜五種敷設方式全部失效；阻燃電纜和隔氧層阻燃電纜除穿管埋墻暗敷外全部失效；耐火電纜除有防火橋架保護和埋墻暗敷外全部失效。礦物絕緣電纜還能夠在火災中承受試驗重物墜落的沖擊，能夠經受噴淋水的沖擊，能再次正常通電啟動相關供電設備，完全能夠在火災條件下保持規定時間的消防供電。另外普通電纜、阻燃電纜、阻燃隔氧層電纜及耐火電纜，在明敷及穿鋼管并施防火涂料保護時，其持續供電時間均未達到30分鐘，這對于消防控制室、消防水泵、消防電梯、防排煙設施等供電時間較長的消防設備供電是不利的。
根據以上探究結果和參照國外標準，我國對《高層民用建筑設計防火規范》進行了修訂，《高層民用建筑設計防火規范》中“消防電源及其配電”一節已修訂為摘要：
9.1.4消防用電設備的配電線路應符合下列規定
9.1.4.1當采用暗敷設時,應敷設在不燃燒體結構內,且保護層厚度不宜小于30mm。
9.1.4.2當采用明敷設時，除礦物絕緣類不燃性電纜外，應采用有防火保護的金屬管或封閉式金屬線槽保護。
9.1.4.3當采用阻燃和耐火電纜時，可不穿金屬管保護，但應敷在電纜井內或電纜溝內或吊頂內有防火保護辦法的封閉式線槽內。
9.1.4.4對供電時間要求較長的消防設備供電線路，當采用明敷設時，宜采用礦物絕緣電纜，或封閉式防火橋架等有效保護的耐火類電纜。
相信通過這次對《高層民用建筑設計防火規范》的修訂和實施，我國對礦物絕緣電纜的使用會有一個很大的發展，從而為在火災情況下消防設備的正常運行、人員的疏散和營救提供有力的技術保障。
參考文獻
1.蔣永琨等高層建筑消防設計手冊上海同濟大學出版社1995
2.高層民用建筑設計防火規范GB50045-95（2003年報批稿）
3.建筑設計防火規范GBJ16-87(2001年版)北京中國計劃出版社2000