消防电气供配电系统的设计及改善策略

李海洋

（大理市消防救援大队，云南 大理 671000）

0 引 言

随着市场经济的发展，高层综合体建筑作为城市地标性建筑，汇聚了休闲购物等综合功能，建筑物消防现代化成为建筑物现代化的重要组成。近年来，国内外发生多起特大火灾事故，引发火灾主要原因是用电不慎和超负荷用电等，因此需要加强建筑物内消防安全设施设置。高层综合体建筑消防电气设计也成为当前重要的研究课题。

1 建筑消防电气设计规范

综合体建筑是指集购物、住宿、餐饮、娱乐、展览以及交通枢纽等两种或两种以上功能于一体的单体建筑和通过地下连片车库、地下连片商业空间、下沉式广场、连廊等方式连接的多栋商业建筑组合体，可分为商务、商业综合体等多种形式[1]。商业综合体是以大型综合性商业购物中心为主题。

1.1 建筑火灾特点

商业综合体体型、高度空间等方面具有大型化，如泰业国际广场建面约5.5×105m2，由14栋建筑组成，商业广场包括百货类商场和工贸家电类购物广场等。建筑多设置于繁华街区，发生火灾会造成重大经济损失。综合建筑是多种建筑功能组合，火灾特点体现在室内外可燃物较多，火灾隐患大，建筑物内经营范围广，使建筑物统一管理难度大。火灾发生时，可燃物燃烧产生大量烟雾，火灾蔓延途径多。此外，综合体建筑内人员众多，有购物与其他消费顾客及物业管理人员等，人员构成复杂，如果发生火灾事故时没有灭火手段与多种有效防火措施，那么现场人员将不能完全安全撤离疏散。

综合体建筑是将城市活动多种功能进行有机组合，商业综合体建筑物包括室内商业步行街和写字楼等功能空间[2]。综合体建筑体量巨大，后期装修建设投资上万亿元，发生火灾不能及时扑救会造成巨大经济损失，对国家地方经济建设产生严重影响，此外建筑内人员密集不易疏散，火灾产生浓烟也会阻碍人员及时疏散。建筑结构件有相应的耐火时间，火灾长时间持续将会引起低楼层建筑物结构件超载。

1.2 建筑消防电气设计标准

2014年，中华人民共和国住房和城乡建设部发布行业标准《商店建筑设计规范》，提出大型商店经营管理的计算机系统用电应为重要负荷，营业厅空调用电为二级负荷，线缆绝缘采用低烟低毒阻燃型[3]。此外，《电影院建筑设计规范》提出观众厅等处的墙面照明线路采用阻燃型铜芯绝缘导线敷设，《办公建筑设计规范》提出办公建筑电气管线暗敷应采用非燃烧材料，《建筑防火设计规范》提出一类高层民用建筑消防用电为一级负荷，观众厅与多功能厅等人员密集场所，建面＞100 m2地下公共活动场所设置应急疏散照明系统，消防配电线路敷设在不燃性结构内。

2 消防电气系统设计现状

消防电气系统是现代建筑的重要部分，供配电系统设计是消防电气系统设计的关键环节，该部分出现问题会影响消防电气系统的安全运行，其与人们的生命财产安全息息相关。近年来，我国各地建筑工程建设水平显著提升，但消防电气供配电系统仍存在一些问题，主要体现在以下几个方面。

2.1 供配电系统的设计问题

供配电系统是消防电气配供电系统中的重要部分，其功能是负责消防电气电力的分配，为消防系统的稳定运行提供保障[4]。我国消防电气供配电系统中，许多设计人员对系统设计重视不足，导致无法保障供电系统设计的科学性。一些供配电系统由于长期闲置，相关人员不重视对其维护，导致使用时难以实现基本功能。目前，国内多数消防电气配电系统设计中存在许多问题，如未按要求进行消防配电线路敷设等，运行中易引发供电量不达标等问题，从而会对消防火灾扑灭产生不利影响，如造成水泵等消防设施缺乏充足电力运作，增大资源财产损失。

2.2 消防电气供配电系统设计缺乏整体性

当前，国内大部分建筑消防的供配电系统各自独立，不利于开展火灾救援行动。许多设计人员在开展消防电气系统设计中未有机组合供配电系统及智能报警系统，仅对单个系统进行独立设计，无法达到整体效果[5]。建筑物发生火灾时，消防电气系统存在线路设计缺陷，供配电系统难以正常运转，导致消防系统救灾能力下降，为企业带来巨大的损失。要重视解决消防电气供配电系统设计缺乏整体性问题，使供配电系统保持统一。设计建筑电气时，部分企业采用手动设计方法，部分高压回路设计不完善，也导致消防配电系统运行效率降低。

3 建筑消防电气供配电系统设计改善策略

消防电气系统设计构成涉及到火灾自动报警系统等。消防供配电系统出现问题会直接影响消防安全，造成人员伤害与财产损失。基于对国内消防电气供配电系统运行问题的分析，要通过消防配电系统自主运行、供电系统独立设计以及优化布设ATS电源等措施，完善消防电气供配电系统。

3.1 消防供电系统独立设计

高层建筑低压配电系统应使用电力消防用电负荷启成系统，按一二级负荷供电消防设备配电箱独立设置[6]。其他系统出现问题不会影响消防系统电源供电。消防设备配电线路不可靠不能保证消防设备安全供电，如一些消防系统设计中忽视高层建筑每层消防用电设施的相关性，设计人员将普通电梯与消防电梯引用同路电源设计，导致消防电梯无法正常运行。

3.2 消防配电系统自主运行

消防用电设备应采用专用供电回路。供电回路是指从配电室直接出线到消防设备最末级配电箱的专用配电线路。消防电气系统在变压器位置分开，消防系统运行中电源负荷等级在建筑工程供电系统处于最高位置，保障消防设施供电安全。

根据《建筑防火设计规范》规定，建筑物高度＞50 m为高层民用建筑。对电力负荷进行分级原则是避免中断供电对人身安全造成的影响，影响重要用电单位正常工作时电力负荷应该确定为一级。中断供电发生中毒的负荷、不允许中断供电特别重要场所的负荷为重要负荷。

高层民用建筑消防用电按一级负荷供电，一级负荷应由双电源供电，重要负荷由三路电源供电。应急电源包括蓄电池，独立于正常发电源的发电机组与专用馈电线路组成[7]。一级负荷双电源供电形式有两种电源来自不同的发电厂，民用建筑物的内用电设备电源有正常与备用电源两种形式，备用电源可取自城市高压电网。与火灾相关消防过程示意如图1所示。

图1 与火灾相关消防过程示意图

消防设备备用电源可选择自备柴油发电机组与应急供电电源形式，要求满足消防用电设备持续运行时间最长要求，电池组初装容量要满足国家现行标准规定60 min要求。根据消防给水规范规定，高层民用建筑综合楼消火栓系统火灾延续时间不少于3 h，消防泵房喷淋系统加压泵供电时间不应少于2 h。设计电源取自城市高压输电网，地下一层设开闭所，一路10 kV高压电源分配至6座配电房，地下一层设发电机房一座提供0.4 kV低压电源。一级负荷中消防负荷双电源自动切换装置应该在最末一级配电箱处设置。

为保证消防用电设备能够可靠供电，要求消防设备配电线路必须可靠。建筑火灾会造成电气线路短路，从而出现漏电造成人员伤亡，因此要先切断正常供电电源。建筑电气设计低压配电系统接线分为分组与不分组配电设计方案，消防设备备用电源采用自备柴油发电机。消防用电设备必须采用专用供电线路，这样消防母线段电源才不会中断供电。

4 结 论

高层综合体建筑消防电气系统是消防系统的核心，本文从消防设备供配电和火灾自动报警控制等方面对高层综合体建筑消防电气系统进行设计。消防电气设计针对火灾初期火势小、易灭火等特点，通过启动声光报警系统，利用各种相关消防灭火设备进行灭火。消防电气设计是高层建筑电气系统的子项，与建筑结构专业有密切关联，系统与专用设备协调配合有利于贯彻实施消防电气设计的安全可靠性。