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高層建筑消防供電安全問題探討

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高層建筑消防供電安全問題探討

發布日期:2015-02-28 10:35 來源:http://sgprapplication.com 點擊:

  消防用電設計是民用建筑設計的重要內容,特別是在高層民用建筑中,完善的消防電氣系統在發生火災后,能使建筑物內各種消防用電設備及時可靠運行,對有效地疏散人員、物資和控制火勢的蔓延是十分重要的。 


  1消防電氣設計應遵循的規范 


  目前設計者應該熟悉和掌握的與高層建筑消防電氣有關的設計規范主要有《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95,以下簡稱“高規”)、《火災自動報警系統設計規范》(GB500116-98,以下簡稱“報警規范”)、《民用建筑電氣設計規范》(JGJ/T16-92,以下簡稱“民規”)等。前兩部是國家標準,后者是國家建設部發布的行業標準。三部規范對高層建筑中一、二類建筑的劃分以及對火災報警與消防聯動控制系統的設置與要求總體來講是一致的,但三部規范各有側重,有所區別。對設計者來說,國標是帶有強制性的,必需嚴格遵守,部標或行業標準應服從國標。 


  2消防設備供電設計 


  2.1電源及配電系統 


  消防設備電源在供電系統中應處于最高供電等級,除了可靠的電源,還需要可靠的配電系統,“高規”第9.1.3條規定:“消防用電設備應采用專用的供電回路。”指從低壓總配電室(包括分配電室)至最末一級配電箱,與一般配電線路應嚴格分開,自成供電系統是為了保證消防供電的可靠性。但在實際設計中,設計人員往往是注意從低壓總配電室至各樓層配電箱(或設備室配電箱)這一段與一般配電線路嚴格分開,而忽視了各樓層配電箱與消防用電設備這一段配電線路的供電可靠性。如消防水泵房配電箱既接有消防水泵設備,也同時接入了生活水泵。盡管生活水泵的配電線路上設置了火災狀態下分離脫扣控制器件,但此種供電設計方式并不能有效保證消防設備用電的安全可靠性。 


  2.2雙路電源的切換 


  消防用電設備均設有應急電源。當使用的電源故障停電時,被停止供電的重要負荷采用電源自動切換裝置(ATS)切換至另一電源。“高規”第9.1.2條規定:“高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機等的供電,應在最末一級配電箱處設置自動切換裝置。”末端設ATS時,除了電源故障停電能自動切換外,當配電設備故障或低壓線路上發生故障而停電時,末端ATS也能動作,增加了負荷的供電可靠性。在有的設計中自動切換裝置不是設在最末一級配電箱,雙電源線路進樓后,總配電箱處設了自動切換裝置,而此后是單回路至各層消防配電箱,顯然這種設計是不符合要求的。 


  2.3EPS選擇 


  重要負荷采用電源自動切換裝置(ATS)增加了負荷的供電可靠性。


  但兩個電源的切換需要一定的時間。特別是在高壓配電系統中,如操作不慎,會引起支管區域的停電事故,因此,高壓雙路電源的切換,一般由人工操作完成。經過停電原因確認,按等級調整負荷,第二電源投入需幾分鐘到十幾分鐘,柴油發電機的自啟動時間也需要幾十秒,如需滿負荷投入則需預熱更長時間。某些對時間有較高要求的消防設備(如應急照明等)需要用EPS作第二電源。EPS應急電源的切換時間可達0.5~5s,可以超過人的視覺反映時間,在應急和事故照明系統中得到廣泛應用。因EPS電源以大功率電力電子器件作功率輸出,其抗沖擊能力很低,在選用時應充分考慮功率余量。 

  2.4系統保護及電源監測 


  “民規”第8.6.3.5條規定:“對于突然斷電會導致比因過負荷而造成的損失更大的配電線路,不應裝設切斷電路的過負荷保護電器,但應裝設過負荷報警電器。”設計中如裝設切斷電路的過負荷保護器(如消防水泵的供電線路等),只有當二臺電機互為備用時及雙速風機慢速運行時(為非消防工作狀態),熱元件電器才可以作用于停機,當雙速風機高速運行為消防工作狀態時及排煙風機、消防水泵等單機運行時熱元件電器不應作用于停機,只能作用于信號。如果設計錯誤,當發生火災消防泵運行時可能因漏電突然被切斷,將造成一些消防設施的癱瘓,嚴重影響滅火戰斗的進行。對于長期處于潮濕場所的消火栓泵、噴淋泵等消防用電設備,《民規》第14.3.10條規定:“環境特別惡劣或潮濕場所(如鍋爐房、食堂、地下室及浴室)的電氣設備宜設置漏電電流動作保護。”但將潮濕場所的消防設備也裝設漏電保護器時,不應自動切斷電源,而只發出報警信號,應選用類似防火漏電報警器等不脫扣的漏電報警器。 


  3消防設備控制 


  3.1切斷非消防電源 


  “報警規范”第6.3.1.8條要求,消防控制室在確認火災后,應能切斷有關部位的非消防電源,并接通警報裝置及火災應急照明燈和疏散指示燈。在高層民用建筑中各防火分區或各樓層的非消防電源箱中,都應裝設火災時能切斷電源的消防聯動裝置,同時應接通相關的火災應急照明燈和疏散指示燈。也就是說,如果當高層建筑按照樓層劃分防火分區時,此時可以設計為切斷樓層非消防用電即可,但如果樓層劃分為多個防火分區時,此時設計應考慮切斷著火防火分區的非消防用電。火災狀態下盡量避免大范圍停電有利于滅火和人員疏散工作。 


  3.2消防水泵的控制 


  消防水泵(包括消火栓泵、噴淋泵)是重要的滅火設施。對消火栓系統而言,根據“高規”的要求,在消火栓處應能直接啟動消火栓泵。根據“報警規范”的要求,在消防控制室處也應能手動控制消火栓泵的啟、停。此外,在水泵房消火栓泵附近還有一個控制箱直接控制水泵電機啟停,這樣消火栓泵的啟動就有三處地方可控制,因此,在設計中就存在這樣兩個問題,一是消火栓泵的控制權,二是消火栓泵的啟動方式。消火栓泵的啟動控制權就是消防中心控制室、消火栓動作按鈕與泵房控制箱的主從控制關系。一般來講應以消防控制室為主。目前很多大廈消火栓的控制方式是在泵房控制柜上設置手動、自動轉換開關,通常情況下置于自動位置。這樣設置有一個好處,就是一旦自動控制失靈,工作人員可在水泵房將轉換開關打到手動位置,直接起動消防泵,且就地維修也很方便。


  但是,這樣一來,將會帶來負面影響。在水泵房設置轉換開關,容易引起人為的操作失誤,因為一般情況下泵房是無人值班的,萬一工作人員或其他人員將轉換開關置于手動位置,而消防中心未能及時發現,就會出現重大的消防隱患(此時消防中心和消火栓按鈕均無法啟動消防泵)。為了有效解決以上矛盾,在實際設計中,消防控制室的手動起停按鈕可不經過泵房設置的轉換開關,而直接啟動消防泵,既能解決直接起動問題,又便于消防中心統一監控。消防控制室與消火栓動作按鈕啟動關系與消火栓泵的啟動形式有關。消火栓泵的啟動方式一般分為兩種,第一種啟動方式是在總線制聯控方式下,消火栓動作按鈕的起動可通過設在消火栓旁的聯動接口模塊將其要求的啟動信號送至消防控制室控制臺,再從此處輸出使消火栓啟動的開關量信號。第二種起動方式是直接將消火栓動作按鈕的開關量信號輸出到消火栓泵啟動箱。這兩種啟動方式在實際設計中都可以運用,前一種方式接線省,但需在總線制下,對消火栓聯動模塊進行地址編碼編程來達到監測大量消火栓的目的。后一種啟動方式簡單可靠,但還需要把消火栓動作信號返給消防控制室。設計者在具體設計中可根據實際工程規模大小來選用,工程規模大、建筑形式復雜可采用前一種啟動方式,規模小可采用后一種啟動方式。 

  3.3消防控制室應能顯示消防水池及水箱水位 


  《自動噴水滅火系統設計規范》(GB50084-2001)第11.0.5條規定:“消防控制室(盤)應能顯示水流指示器、壓力開關、信號閥、水泵、消防水池及水箱水位、有壓氣體管道氣壓以及電源和備用動力等是否處于正常狀態的反饋信號,并應能控制水泵、電磁閥、電動閥的操作。”有些設計人員沒有注意到,僅把消防水池和水箱水位的信號送至消防泵和噴淋泵控制箱,而沒有把消防水池和水箱水位的信號送到消防控制室的盤(臺)中。系統滅火失敗的教訓,很多是由于維護不當和誤操作及情況不明等原因造成的,因此加強對系統狀態的監視與控制是有效消除事故隱患的最好措施。 


  4消防系統的接地及防雷保護 


  4.1消防設備的接地 


  為保障人身安全、供電的可靠性,消防設備都必須有一個完整、可靠的接地系統。因此,在消防電氣設計中,消防設備安全接地系統的設計十分重要。消防水泵、風機安裝環境較差,有些屬于環境特別惡劣或潮濕場所,可靠的接地系統對人身安全、供電的可靠性非常重要。火災自動報警系統及聯動控制設備需要設置直流工作接地,按照《火災自動報警系統設計規范》的要求,可采用專用接地或共用接地裝置,一般盡量采用專用接地為好,但因為難以滿足間距的要求,建筑物中各種用電設備往往采用的是共用接地。設計中采用共用接地裝置時,應注意接地干線的引入段不能采用扁鋼或裸銅排等,以避免接地干線與防雷接地、鋼筋混凝土墻等直接接觸,影響消防電子設備的接地效果。 


  4.2消防設備防雷擊電磁脈沖 


  某些消防設備(如排煙風機、消防電梯等)安裝于屋頂位置,有些直接安裝在屋面上,故防雷設計非常重要。所有屋面消防設備均應與避雷裝置連接,并經引下線至接地裝置,安裝于屋頂或頂層的消防設備,配電系統應安裝過電壓保護裝置,為防止來自其它系統的過電壓,外部引入的電源側也應裝設過電壓保護裝置。根據近年來統計資料表明,由雷電造成的信息系統損壞呈上升趨勢。


  國家標準2000年版《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94)在原基礎上新增加了“防雷擊電磁脈沖”部分,把計算機、通信設備和控制系統定義為信息系統,而火災自動報警系統、消防控制系統及消防廣播通信系統等均應設置過電壓保護裝置。


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