消防备用电源的选型及设置——消防电源供配电系统

　　一、消防备用电源

　　建筑处于火灾条件下，为确保人员安全疏散和抢险救援，许多消防用电设备仍需要坚持工作，为消防用电设备应急供电的独立电源就称为消防备用电源。

　　消防备用电源有应急发电机组、消防应急电源等。在特定防火对象的建筑物内，消防备用电源种类不是单一的，多采用几个电源的组合方案。一般根据建筑负荷等级、供电质量、应急负荷的数量与分布以及负荷特性等因素来决定方案的选择。消防用电设备正常条件下由主电源供电，火灾时由消防备用电源供电，当主电源不论任何原因切断时，消防备用电源应能自动投入以保证消防用电的可靠性。

　　二、应急发电机组

　　应急发电机组有柴油发电机组和燃气轮机发电机组两种。

　　1、柴油发电机组是将柴油机与发电机组合在一起的发电设备。其优点是：机组运行不受城市电网运行状态的影响，是较理想的独立可靠电源;机组功率范围广，可从几千瓦到数十千瓦不等;机组操作简单，容易实现自动控制;机组工作效率高，对油质要求不高。缺点是：工作噪音大，过载能力小，适应启动冲击负荷能力较差。

　　2、燃气轮机发电机组包括燃气轮机、发电机、控制屏、启动蓄电池、油箱等设备。燃气轮机的冷却不需要水冷，需要空气自行冷却，加之燃烧需要大量空气。所以，燃气轮机组的空气使用量比柴油机组大2.5倍～4倍。因此宜安装在进气和排气方便的地上层或屋顶，不宜设在地下等进气和排气有难度的场所。

　　三、消防应急电源

　　消防应急电源是指平时以市政电源给蓄电池充电，市电失电后利用蓄电池放电而继续供电的备用电源装置。

　　四、消防备用电源的选型及设置

　　消防备用电源电源类型的选择，应根据负荷的容量、允许中断供电的时间，以及要求的电源为交流或直流等条件来进行。

　　1、消防备用电源电源类型的选择

　　需要配接备用电源的消防设备及适宜的备用电源种类见下表：

　　建筑内设置的自备柴油发电机组一般作为备用电源外，可兼作建筑物内消防设备的应急电源，其确保的供电范围一般为：

　　(1)消防设施用电：消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、自动灭火装置、应急照明和电动的防火门、窗、卷帘门等;

　　(2)保安设施、通信、航空障碍灯、电钟等设备用电;

　　(3)航空港、星级饭店、商业、金融大厦中的中央控制室及计算机管理系统;

　　(4)大、中型电子计算机室等用电;

　　(5)医院手术室、重症监护室等用电;

　　(6)具有重要意义场所的部分电力和照明用电。

　　当发生火灾时，自备柴油发电机组应能自动切除所带的非消防负荷。疏散照明灯具应急电源应采用自带电池或集中电源组成的应急电源系统，以确保在救火过程中有可靠的电源供电，来保证疏散人员的人身安全。疏散照明灯具的应急电源可采用EPS集中供电或灯具自带电池的应急电源系统。灯具自带电池组时，任何情况下充电电源均不得被切断。

　　2、电源的切换

　　允许中断供电时间为15s以上的供电，可选用快速自启动的发电机组。特别重要负荷中有需要驱动的电动机负荷，启动电流冲击负荷较大，但允许停电时间为15s以上的，可采用快速自启动的发电机组，这是考虑一般快速自启动的发电机组的自启动时间为10s左右。

　　允许中断供电时间为毫秒级的供电，可选用蓄电池静止型不间断供电装置、蓄电池机械贮能电机型不间断供电装置或柴油发电机不间断供电装置。由于蓄电池装置供电稳定、可靠、无切换时间、投资较少，故允许停电时间为毫秒级，且容量不大的特别重要负荷，可采用直流电源时，应由蓄电池装置作为应急电源。特别重要负荷要求交流电源供电，允许停电时间为毫秒级，且容量不大的，可采用静止型不间断供电装置。若特别重要负荷中有驱动电动机需要的负荷，启动电流冲击负荷较大的，又允许停电时间为毫秒级，可采用机械贮能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置。

　　应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。禁止应急电源与工作电源并列运行，目的在于防止电源故障时，工作电源使应急电源严重过负荷。柴油发电机或蓄电池采用热备用时，发电机或蓄电池挂在工作电源上，平时原动机不工作，不能认为是并网，为了防止误并网，原动机的启动指令，必须由工作电源主开关的辅助接点发出，而不是由继电器的接点发出，因为继电器有可能误动作而造成与正常电源误并网。具有频率跟踪环节的静止型不间断电源，可与工作电源并列运行。

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　　消防电源供配电系统

　　一、消防用电设备的配电方式

　　正确选择建筑物内低压配电系统主接线方案,是民用建筑电气设计的重要环节,设计中应根据建筑物的高度、规模和性质来合理确定。通常建筑高度越高，体量越大，发生火灾时扑救的难度也越大，当建筑高度超过100m时，只能靠自救灭火。

　　因此，保证消防用电设备的可靠供电非常重要。为了保证消防负荷供电不受非消防负荷的影响，低压配电系统主接线采用分组设计方案，无疑将大幅提高配电系统的可靠性。要根据负荷性质及容量合理设置短路保护、过负荷保护、接地故障保护和过、欠电压保护。

　　一、消防负荷的电源设计

　　消防电源要在变压器的低压出线端设置单独的主断路器，不能与非消防负荷共用同一进线断路器和共用同一低压母线段。

　　消防电源应独立设置，即从建筑物变电所低压侧封闭母线处或进线柜处就将消防电源分出而各自成独立系统。如果建筑物为低压电缆进线，则从进线隔离电器下端将消防电源分开，从而确保消防电源相对建筑物而言是独立的，提高了消防负荷供电的可靠性。

　　当建筑物双重电源中的备用电源为冷备用，且备用电源的投入时间不能满足消防负荷允许中断供电的时间时，要设置应急发电机组，机组的投入时间要满足消防负荷供电的要求。

　　二、消防备用电源的设计

　　当消防电源由自备应急发电机组提供备用电源时，消防用电负荷为一级或二级的要设置自动和手动启动装置，并在30s内供电;当采用中压柴油发电机组时，在火灾确认后要在60s内供电。

　　工作电源与应急电源之间，要采用自动切换方式，同时按照负载容量由大到小的原则顺序启动。电动机类负载启动间隔宜在10s～20s之间。

　　当采用柴油发电机组做消防备用电源时，其电压等级要符合下列规定：

　　(1)供电半径不大于400m时，宜采用低压柴油发电机组;

　　(2)供电半径大于400m时，宜采用中压柴油发电机组;

　　(3)线路压降应不大于供电电压的5%。

　　消防备用电源应满足火灾时消防设备持续运行时间的要求：

　　商业楼、展览楼、综合楼、一类建筑的财贸金融楼、图书馆、书库、重要的档案楼、科研楼和旅馆的消防水泵火灾时持续运行时间为3h，其他高层建筑为2h;用于防火卷帘的水幕泵火灾时持续运行时间为3h;消防电梯火灾时持续运行时间应大于消防水泵、水幕泵火灾时持续运行时间;建筑高度大于100m的民用建筑，加压风机、防排烟机火灾时持续运行时间要大于90min;医疗建筑、老年人建筑、总建筑面积大于100000㎡的公共建筑，火灾时持续运行时间要大于60min;其他建筑要大于30min。

　　采用FEPS作为备用电源时，电池初装容量应为使用容量的3倍;三相供电的EPS单机容量不宜大于120kW，单项供电的EPS单机容量不宜大于30kW，且应有单节电池保护和电能均衡装置。

　　三、配电设计

　　消防水泵、喷淋水泵、水幕泵和消防电梯要由变配电站或主配电室直接出线，采用放射式供电;防、排烟风机、防火卷帘和疏散照明可采用放射式或树干式供电。消防水泵、防烟和排烟风机及消防电梯的两路低压电源应能在设备机房内自动切换，其它消防设备的电源应能在每个防火分区配电间内自动切换;消防控制室的两路低压电源应能在消防控制室内自动切换。

　　消防水泵、排烟风机和正压送风机等设备不能采用变频调速器作为控制装置。电动机类的消防设备不能采用EPS/UPS作为备用电源。

　　主消防泵为电动机水泵，备用消防泵为柴油机水泵，主消防泵可采用一路电源供电。消防设备的配电箱和控制箱宜安装在配电室、消防设备机房、配电小间或电气竖井内;当必须在其它场所安装时，箱体要采取防火措施，并满足火灾时消防设备持续运行时间的要求。

　　消防负荷的配电线路所设置的保护电器要具有短路保护功能，但不宜设置过负荷保护装置，如设置只能动作于报警而不能用于切断消防供电。消防水泵因轴封锈蚀而使消防水泵堵转，起动电流会很快使电缆发热，温度在达到设定值时为保护电器动作而切断电源，这是不允许的。如果不设置过负荷保护，出现堵转，电缆温度上升100℃或200℃对于耐火750℃或950℃的电缆影响不是很大，在最大力矩的作用下，有可能克服电动机轴封阻力，使电动机逐渐转动起来。

　　消防负荷的配电线路不能设置剩余电流动作保护和过欠电压保护。因为在火灾这种特殊情况下，不管消防线路和消防电源处于什么状态或故障，为消防设备供电是最重要的。

　　消防设备的配电装置与非消防设备的配电装置宜分列安装;若必须并列安装，分界处应设防火隔断。消防配电设备应设有明显标志，专用消防配电柜宜采用红色柜体。

　　二、电线电缆的选择

　　火灾报警与消防联动控制系统的布线要选择铜芯绝缘电线或铜芯电缆。对于火灾自动报警系统的传输线路和采用50V以下电压供电的控制线路，选择的导线电压等级不应低于交流250V，当线路的额定工作电压超过50V时，选择的导线电压等级不应低于交流50V。

　　电线电缆种类及敷设方式要根据消防电线电缆在火灾条件下的持续工作时间因素进行选择;消防设备的配电线路要满足消防设备在火灾时持续运行时间的要求。要根据使用场所对线缆的毒性、烟密度、引发和传播火灾的可能性等要求选择普通负荷的配电线路、控制线路和电子信息系统线路的类型及敷设方式。

　　消防用电设备配电系统的水平分支线路不宜跨越防火分区，当跨越防火分区时应采取防止火灾延燃的措施。