简述建筑配电设计中电气防火与消防供电措施

马驰平

（保利物业发展股份有限公司，广东 广州 510308）

电气设备的有效应用促使建筑功能越来越完善，所以电气设施的使用是建筑电气工程中最为基础的部分，而电气设备在带电工作中常常会受到某些不良因素影响，出现电能转化成热能等非正常能量，可能引发可燃物燃烧，从而引起电气火灾的发生，造成惨重的损失。导致电气火灾问题发生的原因以及控制措施的研究已经成为现阶段重要的研究课题，这就需要系统地探讨电气火灾的原因、特点和防火重点，并配以合理的消防供电措施，这样才能在建筑内部筑起一道防火墙，使建筑内的电气火灾隐患消弭于无形。

1 建筑电气防火管控的现状与特点

1.1 一般建筑的电气火灾，其引发的原因有：

1）最危险且多发的电气火灾隐患——接地电弧性短路，电器由于接触不良在故障点上产生较大的热量，使连接处温度升高，可达千度以上，高温造成绝缘氧化加剧，使绝缘失效从而形成接地电弧性短路，在电器运行过程中常常会出现电弧或者是电火花，如果未对其进行有效的处理必将会引发严重火灾，尤其是距离可燃物较近的区域。在出现电弧性短路故障时，即使维持电压仅有20伏，电弧仍然可能持续存在，因此很容易引燃可燃物导致火灾发生，所以接地电弧性短路是引发电气火灾的重要原因之一。

2）自然泄漏电流，电网对地的漏电电流（自然泄漏电流，简称泄漏电流），是引发火花放电的重要原因之一，在建筑中会使用到许多电气设备和电源插座，在其内部通常会有很多灰尘，如果在雷雨天气或者是气候潮湿的天气的条件下，常常会由于线路对地电容过大或者是绝缘受损的原因，造成泄漏电流产生。如果电器和电源插座未得到剩余电流动作保护器RCD的有效保护，那么泄漏电流会持续存在，对设备或线路绝缘造成破坏。例如，当泄漏电流超过300毫安时，出现故障的位置消耗功率大小为20瓦左右，如果保持这种状态超过两小时，必将会造成绝缘损坏，从而引发短路故障，重则可能导致电气火灾问题发生。

3）谐波电流，在建筑电气工程中通常会应用到大量的非线性负荷电气设备，比如变频调速设备、电视机、电脑等，但这些非线性负荷设备应用过程中会产生多次谐波电流，而这些谐波电流通常会造成电源电压畸变，电能损耗大大提升，这极可能导致中性线出现过载发热的不良现象，如同时出现三相负载失衡，谐波电流叠加不平衡电流将导致过热更严重，可能损坏中性线进而引发火灾。

4）10千伏网络小电阻接地系统，当前10千伏供电网采用小电阻接地系统代替了传统的中性点不接地系统。小电阻接地系统在实际应用过程中有着良好的应用优势，但是也存在着一些弊端问题：若在10／0.4KV变电所出现了严重的10KV接地故障，在这种情况下如果变压器低压侧中性点和配电柜、变压器外壳所使用的是同一个接地体时，那么必将造成故障电压传输到保护接零用户，如果发生这种现象可能使用户的低压用电设备外壳存在较高的电压，极可能引发触电事故，用户所使用的低压设备的绝缘也会被破坏，最终可能造成击穿短路问题发生，从而引发建筑的电气火灾事故。

5）设计不合理、施工质量差，由于设计的误差或其它原因，在建筑中存在电气线路在过载的情况下长时间工作，这在一定程度上造成线路绝缘下降，这是引发火灾隐患问题产生的重要原因之一。另一方面，电气线路安装质量不达标，连接导线出现了虚接的现象，或在施工过程中出现了绝缘刮破的问题，也极可能引发电气火灾事故。在电气线路中所应用的中性线有着重要的作用，但是在具体安装施工过程中常常会发生断裂、损坏的不良问题，极可能导致单相设备被烧坏，重则可能引发惨重的电气火灾事故。

6）三相负载不平衡，在建筑中通常会使用到许多单相设备，但是在实际应用过程中常常会因为三相负载出现不平衡的现象，从而导致电压急剧升高，如果不对其进行有效处理极可能导致单相用电设备损坏，重则可能引发电气火灾事故的发生。

1.2 电气火灾特点

1）蔓延速度快：由于电气线路的特点，若出现电气火灾，燃烧主要是沿着电气线路方向，在电气设备和相关设施通电的条件下，就可能导致其自身温度过高，从而加快火势蔓延；2）不易发现：电气线路安装通常具有一定的隐蔽性，这样导致电气火灾难以被及时发现，尤其是电气漏电、短路的产生，通常是在设备内部，使得电气设备故障问题更不容易被发现；3）灭火复杂：建筑电气工程所应用的电气设施和设备数量相对较多，如果发生电气火灾问题，难以在短时间内准确判断故障发生位置和起火点位置，对于电气火灾处理方式难度系数相对较高，在具体处理的过程中需要结合相关操作要求和火势情况判断，不可以轻易使用水浇灭的方式，因此电气火灾灭火通常具有一定的复杂性；4）火灾报警感应探测时效性较差，随着建筑电气工程建设发展，对于火灾防范措施越来越完善，许多火灾报警感应探测设备被广泛应用在电气工程中。但是只有在高温或者是浓烟的条件下，火灾报警感应探测设备才能够正常运行，然而，已经错过了最佳的火灾处理时间。

1.3 建筑电气防火重点

建筑的配电设计，无论是住宅还是商业建筑，一般都遵循从电源（即高压进线和低压分配中心）到楼层电房或设备机房，再分配至各用户点或末端设备，这样一种树干式和放射式相结合的配电结构，而结构中的节点，也就是电源机房、楼层电房、设备机房（特别是管井房）、用户户内等等，则是建筑电气防火的着力点所在。

1）管井是电气火灾防控重点，近年来，建筑火灾，尤其是高层建筑火灾有一个突出特点，就是楼梯间、管道井等部位经常发生较大火灾事故，人员伤亡和社会影响很大。究其原因，楼梯间和管道井天然存在火灾的烟囱效应，助长火势的蔓延。带电设备的管井房，则是电气火灾较常发生地方：如电缆井、供电母排、到用户点供电出线、电梯井电缆等，都是可能的风险源。

通常情况下，这些地方都安装有消防报警探测器（火灾感应探测器），可是等到探测器触发的时候，电气火灾已经形成并很快蔓延。所以，对于这类高风险的地方，应该通过红外线测温、超声波控测等技术定期进行电气设施的检测，以及时发现电气火灾隐患。

2）电气火灾监控系统，电气火灾监控系统的应用是有效应对电气火灾问题的重要措施。造成电气火灾发生的原因有很多，但是在表现形式上通常具有较大的差异。通常主要包括突变性故障、渐变型故障，前者也被叫做金属性短路故障。渐变型故障问题主要包括漏电故障、过电流故障问题等，如果在渐变型故障发生后对其进行及时的解决，那么就可能变成突变型故障问题，通常具有不可逆性。在渐变型故障问题发生的过程中会导致电能非正常释放，在一定程度上可能引发故障电弧出现，造成故障点急剧温升，最终引发电气火灾事故。

通过对电气火灾监控系统的有效应用在一定程度上能够有效防止以上火灾故障问题的产生，这种系统实质上属于实时监控系统，能够与“火灾自动报警系统”配合使用，在一定程度上发挥出互补的效果。电气火灾监控系统在日本有着良好的应用效果，在1989年日本就开始强制应用这种系统，并取得了良好的应用效果，有效的将电气火灾的数量控制在全部火灾总数的13%以下。

3）户内用电使用RCD（剩余电流动作保护装置，也习惯称漏电开关），RCD是着眼于直接接触电击和间接接触电击的防护手段，是防止人身电击伤害事故、电气火灾和电气设备损坏事故的有效措施。国家规范GB／T 13955-2017《剩余电流动作保护装置安装和运行》对RCD的安装使用有强制性的要求。接地故障电流实际上是一种很大的对地泄漏电流，在产生单相接地大电流之前，往往有较小的漏电流先兆，其破坏绝缘，常常引起大的单相接地电流的产生。因此，RCD是杜绝微小的电气故障，防范其发展为电气火灾的必要设施。由于使用者的原因，对于户内火灾的防范是较难保障的，但规范户内用电必须安装RCD，则是做好电气火灾防控的良好开端。

4）保证末端设备的可靠保养，建立良好的建筑设备维护机制，末端设备的使用不当，保养不良（如过载、短路、接触不良、电弧火花、漏电、摩擦）等，也是电气火灾的引发的原因之一。因此，对设备日常的保养检测工作是基础和防火的首要一步。基于此，需要建立起良好的建筑设备维护机制，对电气设备如发电机、设备电机（风机、电梯曳引机、水泵等）及其导线电缆，制定严格的定期维护保养制度，保持设备运行在良好的工况，从而避免电气火灾的发生。

2 强化建筑消防供电设计的措施

为了能够有效降低电气火灾发生频率，必须要加强电气设计，在具体实施环节要全面考虑防火灾和节能，采用有效措施对负荷进行准确预测，尽可能防止突发性负荷现象出现，对电气设备负载率进行有效的控制，为电气设备运行创造出安全的运行环境。在消防设备配电设计环节一定要高度重视消防供电方案的规划设计。

2.1 明确消防供电对象

许多建设单位对于电气消防设施越来越重视，消防设施越来越完善，在消防设备配电设计环节务必要明确相关的消防供电对象，这直接关系到建筑电气消防整体的安全性和供配电系统的经济性。

2.2 明确供电范围

在此方面通常主要指的是相关的回路供电范围，消防供电通常包括多方面内容，主要有消防动力、事故照明，在具体设计环节务必要保证供电范围规划的合理性：

1）在照明配电设计环节应当对配电区域进行科学的划分，通常主要以防火分区为单元的方式，这在一定程度上能够实现断电控制事故照明，以及疏散引导指示的自动互投；2）对断电控制设施进行科学的设置安装，通常需要将其设置在照明配电箱内的干线位置，通过这种方式能够有效避免二次火灾现象出现，并要同时防止消防监控线路出现交直流交叉；3）对于两路电源自动切换功能进行科学的设计，通常主要包括防排烟的风机、消防控制室的两路电源等；4）一定要明确划分消防用电和动力供电的分界，且在通常情况下动力配电采用防火分区进行区域划分，而消防设备则相对集中采用放射式配电，从而易于实现控制。

2.3 明确火灾断电原则

在电气消防系统设计过程中一定要明确断电原则，断电控制对象通常主要包括两项内容，分别为照明电源、动力电源。在此环节务必要高度重视照明电源断电控制工作，避免由于断电控制不当而导致人为混乱和损害的发生，只有在情况非常恶劣的条件下才能够控制断电，断电原则主要包括两方面内容，第一方面是必要，第二方面是断电范围要尽量小，最好以防火分区为界，不要因断电控制不当而造成疏散困难和不应有的混乱。

3 结语

综上所述，本文对建筑配电设计中电气防火和消防供电措施进行了分析，指出电气消防重点，并阐述建筑消防电气供电设计的策略，对建筑内部电气火灾的防控有较好的指引作用，有利于建筑管理单位加强对电气火灾防范管理。