对建筑电气中常用消防设备的供电及其保护的一点见解

张忠强

摘要：随着建筑行业的迅速发展及人们生活的电气化程度的不断提高，消防设备供电问题以及其可靠性已经成为人们关注的焦点问题。因此，文章将针对建筑行业中消防设备的供电及其线路的保护进行探讨。

关键词 建筑；电气消防设备；供电；控制

在日常民用建筑或公共建筑中，伴随着功能要求日趋完善，各类用电设备使用量逐步增加，因为电气原因造成的火灾比例越来越大。消防设备供电与控制流程上的合理性是在发生火灾时，消防设备功能正常工作将火灾损失减小到最小程度比较有效的方法。所以我们一定要保证建筑中发生火灾时消防设施能正常使用，确保消防设备供电的可靠性和安全性。

一、消防设备的供电负荷等级

根据即将实行的《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中对负荷等级做了详细规定，第10.1.1条 “下列建筑物的消防用电按一级负荷供电，……一类高层民用建筑”，第10.1.2条“下列建筑物的消防用电应按二级负荷供电，…… 二类高层民用建筑……”，第10.1.3条“除本规范第10.1.1和10.1.2条外的建筑物的消防用电，可按三级负荷供电。”

二、消防用电设备采用非专用供电回路供电

对消防用电设备一般均能满足双电源（对一级消防用电负荷）或双回路（对二级消防用电负荷）在末端配电箱设置自动切换装置，以保障消防用电设备供电的可靠性。但在个别施工图设计中，仍有消防用电设备采用非专用供电回路的问题。如在消火栓泵、喷淋泵的双电源供电回路中，接入生活水泵非消防用电设备，在消防用电配电设备中未要求设置标注“消防”或“消防用电”等红色字样的明显标志。

三、消防设备配电回路的保护问题

3.1 断路器的选择

现代建筑中常用的消防水泵和消防风机多为鼠笼型电动机，常用的装置式断路器分为配电型（瞬动电流为10In）和电动机型（瞬动电流为12In），那么消防水泵和消防风机应该选哪一种断路器比较合适呢？

在设计中可根据电动机的额定电流Ie来选择断路器脱扣器的额定电流In。若选用配电型断路器，按式（2）来校验电动机起动时断路器是否会误动，若不会误动就选用配电型断路器。若用配电型断路器校验会误动，则选用电动机型断路器，按式（3）重新校验，若校验结果不会误动，就应选用电动机型断路器。如果用电动机型断路器校验结果仍会误动，则说明开始选择的断路器脱扣器额定电流偏小，需要重新选择。

3.2 灵敏度校验

电动机回路可能出现的短路有单相接地短路、两相或三相短路。当电动机回路的脱扣器额定电流In选定后，其瞬动电流就已确定，配电型断路器瞬动电流为10In，电动机型断路器瞬动电流为12In。根据灵敏度校验公式：

——最小运行方式下电动机单相接地故障电流 （A）

——断路器瞬动电流（A），对配电型断路器为10In，对电动机型断路器为12 In。

需要注意的是此处断路器的瞬动电流取值不再考虑其制造误差，因为灵敏度系数为1.3，已考虑此误差。

如果经过式（4）校验，单相接地故障的灵敏度能满足要求，则电动机的两相和三相短路的灵敏度肯定也满足要求，因为其短路电流肯定大于单相接地短路电流。

3.3 消防水泵、消防风机的过载保护

电动机过载保护是用来防止电动机过热造成的损坏，一般采用热继电器来实现。《通用用电设备配电设计规范》（GB 50055-2011）第2.3.7条“……连续运行的电动机宜装设过载保护，过载保护应动作于断开电源。但断电比过载造成的损失更大时，应使过载保护动作于信号。”因此部分设计人员认为消防水泵应取消过载保护，笔者认为这是不对的。对消防水泵（不管是消火栓泵还是喷淋泵）来说，一般在设计时都设置有备用泵，通常为一用一备或两用一备。备用泵在主泵故障时可自动投入，因此每台水泵都应装设过载保护。

3.4 消防水泵、消防风机配电线路的过载保护

配电线路过载保护是用来防止线路过热而造成绝缘损坏，一般用断路器的长延时过电流脱扣器来实现。配电线路的过载保护具有反时限特性并满足下列条件：

其中： ——负载线路计算电流（A）

——断路器脱扣器额定电流（A）

——线路允许持续载流量（A）

这就是我们常讲的断路器要与线路配合，满足了式（5）就可以防止因线路过热而造成的绝缘损坏。

《低压配电设計规范》（GB 50054-2011）第6.3.6条“过负荷断电将引起严重后果的线路，其过负荷保护不应切断线路，可动作于信号。”，这里过负荷就是指的配电线路的过载保护。规范中认为对于运行中不允许断电的配电回路短时间过负载不会立即引起灾害，所以用牺牲导线的一些使用寿命来换取不中断电源的目的。那么在消防水泵、消防风机配电线路中应该如何贯彻执行第6.3.6条规定呢？对直接起动的消防水泵，消防风机，根据式（1）、（2）、（3）可得：

配电型断路器的额定电流In与电动机额定电流的关系为：

为保证电动机正常起动时断路器不误动，配电型断路器的脱扣器额定电流In必须大于1.75倍电动机额定电流，电动机型断路器的脱扣器额定电流In必须大于1.458倍电动机额定电流。因为断路器额定电流是成等级排列，实际选用的断路器额定电流肯定比1.75Ie或1.458Ie还大。消防水泵、消防风机的过载电流通常达不到1.75Ie或1.458Ie，即使达到了，对配电线路而言还是正常负荷。这是因为配电线路允许持续载流量Iz大于根据式（6）、式（7）选取的断路器脱扣器额定电流In。所以消防水泵、消防风机的过载电流对其配电线路来说是正常负荷电流，直接起动时其配电线路不会出现线路过载，但可能出现短路故障。这时就需要断路器的瞬时过电流及长延时过电流来保护。

所以消防水泵、消防风机采用直接起动时经过正确计算选用断路器带长延时过电流保护（代号3300）并不违反GB 50054-2011第6.3.6条规定。

四、结语

综上所述，消防负荷由于其重要性，往往是设计、审图、消防部门比较重视的。特别对消防水泵、消防风机等的配电设计，由于设计人员对规范理解的不同，做法也不尽相同，这就要求我们必须深刻理解规范，挖掘其含义，这样做的设计才能满足规范要求。

参考文献：

[1]建设部工程质量安全监督与行业发展司.中国建筑标准设计研究所编.全国民用建筑工程设计电气技术措施[M].北京：中国计划出版社.2003.

[2]沈伟.建筑电气消防设计若干问题探讨[M].科技信息.2011.

[3]张德秋.建筑电气消防设计应该注意的问题探讨[J].科技咨询.2012（8）.

[4]王明全.消防水泵、消防风机的电气保护[J].建筑电气.2007（2）.