专用消防配电系统设计

【摘 要】通过对现有消防配电系统的全面分析,提出了专用消防配电系统的一系列的配电分级、消防电源的确定、专用系统的设计要求.

【关 键 词】消防分级双重电源消防巡检自备汽油发电机自备柴油发电机外接电源切换装置移动自备电源防灾应急指挥中心专用消防配电

世界各国规范都将消防配电等级从属于建筑物供配电等级,并按建筑物等级及政治、经济重要性及设备断电影响程度确定建筑物供配电等级,我国日常配电等级分为：一级（含特别重要负荷）、二级和,这是从建筑使用角度去划分,而不是从消防使用角度去划分.世界各地数量庞大的确定为二级、的建筑物中对消防配电采用简单的一个电源下的双回路甚至单回路配电,本应按严格要求处置的消防配电系统均被简化处理,留下巨大隐患,一旦出现电源故障或消防强制切除,建筑物内部消防设施均处于瘫痪状态,成为摆设,难以在外部消防力量到达前及时发挥自身消防系统的作用以控制、遏制直至扑灭火灾,从而坐失最佳减灾时间,导致事故及灾害的不必要的技术性扩大,加大了城市救灾体系的消防压力,虽然各当事方均投入巨大的人力物力但仍遭受灾害,教训是沉痛而深刻的.这些都属于对消防配电认识不清所造成的,消防配电应独立于日常配电,其配电等级应由消防自身属性决定而不能由日常配电等级决定.特级建筑的消防配电为特级负荷,一级及以下建筑的消防配电均为一级负荷,任何建筑物的消防配电均应按至少两个独立电源组成双重电源配电,并在末端切换,严禁采用单电源单回路给消防设备及系统配电,主要消防设备,特别是消防水泵及喷淋泵应增设消防自动巡检柜或建立严格的消防设备巡检制度,配备专职消防人员,确保消防设备万无一失.

所有保障建筑物及人员免遭火灾威胁或在火灾状态下发挥消防作用的电气系统及设施均属于消防配电负荷.具体涵盖如下：消防控制室和消防自动报警及联动控制系统、消防水泵房（消防泵、喷淋泵、消防潜污泵、消防稳压泵等）、消防风机房（防排烟风机、正压风机、消防补风机等）、消防电梯及消防照明等.消防配电应由双重电源供电,当一电源发生故障时,另一电源不应同时受到损坏.特级建筑的消防负荷除应由双重电源供电外,尚应增设专用消防电源,并严禁将其他负荷及备用电源接入专用消防电源系统.所有非消防负荷除在火灾时仍需持续性工作的特级及一级负荷外,均须消防联动,在末端强制切除.

消防电源可由如下形式实现：独立于正常电源的可快速自动起动的柴油发电机组,适用于允许中断供电时间为15s以上的供电；供电网络中带有自动投入装置的有效地独立于正常电源的专门馈电线路,适用于允许中断时间为1.5s以上的供电；静态交流不间断电源装置及蓄电池,适用于允许中断供电时间为毫秒级的供电.UPS及EPS的选用及规定,业已比较成熟,按相关规范及技术措施执行即可.当符合下列条件之一时,用电单位宜设置自备电源：需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时；设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理或第二电源不能满足一级负荷要求的条件时；所在地区偏僻,远离电力系统,经与供电部门共同规划,设置自备电源作为主电源经济合理时.

由于我国地区大电力网在主网电压上都是并网的,用电部门无论从电网取几回电源进线,都是来自一个电网,无法获得严格意义上的两个有效独立的电源.一般做法是采取模糊处理,默认为来自同一电网但在运行时电路互相之间联系很弱,或者来自同一个电网但其间的电气距离较远,一个电源系统任意一处出现异常运行时或发生短路故障时,另一个电源仍能不中断供电,这样的电源被视为双重电源.

由于界定的较为笼统和折中,使电气界从根源上就缺乏严密的逻辑和坚实的基础,导致巨大的人为操作空间和自相矛盾的工程法律困境.同时按10KV电力工程造价：1）10kv单线：电力配套费（150元/）+电缆工程费（8万/km）；2）10kv双线再增加：电力增容费（300元/KVA）+电缆工程费（8万/km）.按6300VA计,10-20KM引自110KV电网,满足独立双电源则第二路造价至少每条约300-500万.而自备柴油发电机组报价：约1000元/1KW,按2000KW计,不过200万.一些小型建筑只需要50-80万,大大低于两路电源造价,且严格满足双重电源要求.

我国电气界长期纠结于一级负荷配电的独立双电源的来源,而相关规范语焉不详或者避而不谈,经过高速发展,我国电网安全性有极大提高,但依然难以保证100%供电可靠性,因此消防电源应明确,第二电源应首先选用自备柴油发电机组,则一切争议及设计执行均完全化解,一路10KV配置380V自备柴油发电机组的电源组合方案,可以取得最佳经济技术性价比.关于第二电源的热备用问题,应由10KV开闭所分出多路低压联络的热备变压器解决,当变压器容量在250～6300KVA时,采用10KV高压供电,变压器容量在6300～15000KVA时,采用2路10KV高压供电,可以此类推,变压器容量在15000～4000KVA时,采用35KV高压供电,变压器容量大于40000KVA时,采用110KV高压供电.当某一台低压母线段失电时,与之母联的另一段低压母线段应能负载失电低压母线段的全部一级及二级负荷,当10KV电源失电时,自备柴油发电机组应能自动投入,负载全部消防负荷及失电时仍需持续供电的电力负荷.二级负荷为双回路或一路专线配电,双回路会增加工程造价而一路专线则难以保障消防用电的可靠性,因此仍应自设自备柴油发电机组,当出现主电源失电时,自备柴油发电机组可以手动投入,负载全部消防负荷及失电时仍需持续供电的电力负荷.

所有建筑的消防供电电源均取自独立的自备发电装置将极大的提升建筑物本身的供电自主性和消防安全性,将消防电源与日常电源严格区分,分别设置配电系统,改变过去日常电源兼做第二电源,消防配电系统与日常配电系统互相重叠、相互干扰的局面.特级建筑应设置固定式专用自备发电机房且应于变配电所贴临或靠近,并宜处于同一防火分区内,同时特级建筑应在主要消防通道上或消防设备易于到达的一层室外墙面或专用房间及管井设置外接电源切换装置,该装置可有效联动切除非消防配电母线段,直接配送消防电源至消防母线段.一级建筑应设置固定式专用自备发电机房,并宜与变配电所贴临或靠近.二级及以下建筑宜设置固定式专用自备发电机房,并宜与变配电所贴临或靠近,当条件不满足或消防负荷较少且分散时,可采用移动式自备发电装置或在需要消防电源的消防负荷的配电箱处设置分布式消防电源装置,当采用移动式自备发电装置时,二级及以下建筑的变电所或配电室应在地下车库或一层室外墙面预留外接电源切换装置,该装置可在人工确认切除非消防负荷后,配送消防电源至消防负荷.固定式专用自备发电装置应走集成化、小型化、模块化的产品路线,并逐步的增加无机房、无烟及静音功能,改变传统柴油发电机组占地面积过大、样式单一、安装运输不便、需要巨大送排风及机械操作空间,如果发电界能按箱式变压器及配电站的模式,研发出箱式发电站并自带简易配电柜,将是电气工程界的一次重大装备突破.而移动式自备发电装置宜为车载箱式发电站,这样就可以灵活设置双重电源,平时车载箱式发电站可置于车库内或室外,当消防控制中心发出消防配电的无线信号后可以按既定程序和路线自动连接电源切换装置并投送消防电力,也可人工操作.如果把所有建筑物的消防电源均按此车载箱式发电站模式提供,则可将一座城市的电力系统及消防系统利用智慧城市系统统合于防灾应急指挥中心,按火灾及断电大数据计算各消防大队、中队应配置的车载箱式发电站的数量及救援路线,特别的可以通过消防直升机投送电源装置,当某处出现电力中断及消防信号时,除可以远程启动该建筑物内设的自备发电装置外,应可以就近调度消防资源投入救援响应,该套系统一旦运作成熟,可以大大刺激特种消防装备产业的发展并在战时国家主干网大型电力枢纽被摧毁和地震、洪水、干旱等自然灾害及其他特殊情况下,强行切除或保障必要负荷运行中发挥强大的技术优势和避免民生灾难.特种箱式发电站应可采用多种汽柴油、生物燃油、天然气及工业气发电.30kW以下的消防负荷可以采用静音箱式汽油发电机自带ATS与市电组成双电源装置在弱电机房、消防控制室、消防照明总配箱、消防水泵房、消防排烟机房及消防电梯机房等消防负荷提供分布式双重电源,满足消防持续供电时间不小于3小时的要求,并可以在消防控制室遥控启动或在末端监测到市电断电后能在5S内自动投入.发电厂家应开发多联机汽油发电机组,最大应做到200KW～300KW,以满足大型消防专业设备的负荷需求.采用内置汽油发电机的消防机房均应采用独立的防火储油区或耐火防爆油箱及加装智能油量表、压力表,信号实时回传消防控制室,并在该区域采用安全可靠的自启动扑灭油气火灾的独立消防装置.对于集中式消防负荷在300KW以上的应采用快速自启动静音箱式柴油发电机组,并可以在消防控制室遥控启动或在末端监测到市电断电后能在15S内自动投入变配电所消防母线段.在配电安全性要求较高的系统或汽柴油发电机组难以满足切换时间要求时可采用EPS系统,对一些精密电子机房、怎么写作器及通讯中心、总财务室、金融交易所、海陆空交通枢纽、指挥室等高等级用房可采用UPS系统.目前的各种新能源如风力、生物质能、潮汐、地热及太阳能等只有接入能源中心,并满足消防电源的要求后,才能作为独立电源使用,否则只能并入日常电源发挥节能作用而非消防作用.

消防配电系统均应单设专用的低压配电柜与消防母线段,通过明确的消防耐火隔离装置及自备柴油机发电装置双电源切换柜接于日常电源系统,消防配电系统应有专用的消防桥架、封闭式线槽、耐火母线排及矿物绝缘、耐火或阻燃电线电缆敷设至消防设备或消防配电装置,不得与日常配电系统共用桥架、设备及配电装置.消防配电系统、消防用房及设施应有明确的消防标志.消防配电装置均应设置于独立防火分区及相应消防配电间及专业机房内,其耐火极限应能满足消防供电及火灾控制的要求.消防水泵、消防控制室、消防电梯等用电设备的供电应采用双电源末级自动切换方式,双电源应由变电所或总配电室专线放射式供电.设置在同一防火分区的防排烟设施、防火卷帘、消防排水泵等设备,可由本防火分区的双电源自动切换箱专线放射式供电.当应急照明和疏散指示标志采用分散式供电时,其供电电源应采用每层楼或防火分区设置一台双电源自动切换箱供电方式,双电源可由变电所专线树干式供电.

专用消防配电系统建立在双重独立电源及在线消防巡检和实时启动,并结合工程技术经济比较,统一为外部电源与内部电源的强强联合,而根据不同的建筑消防等级分别灵活的设置固定式、移动式及外接式自备电源,以目前的装备科技水平,分别投送柴油发电机组、汽油发电机、EPS及UPS,从而为消防分级的严格条件提供现实的技术支持,再以智慧城市为基础将所有专用消防配电系统纳入防灾应急指挥体系之内,从而在宏观和微观两个层面发挥出体制、队伍和装备的最大优势,为保护国民财富及安全提供可靠的完全的城市治理和有战斗力的系统保证.