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建筑电气设计中的消防配电设计方案分析杨林

发表时间：2020/7/20 来源：《电力设备》2020年第8期作者：杨林

[导读] 摘要：消防配电设计是建筑电气设计体系中的重要组成部分，其设计质量的高低对建筑消防系统作用的发挥存在直接影响，关系着建筑物使用的安全与可靠。

        （身份证：42052119910122xxxx）
        摘要：消防配电设计是建筑电气设计体系中的重要组成部分，其设计质量的高低对建筑消防系统作用的发挥存在直接影响，关系着建筑物使用的安全与可靠。本文依托工作经验归纳与总结，以工民建筑为例，就消防配电设计方案进行了简要分析，明确消防配电设计要点所在，以提升建筑电气设计质量。
        关键词：建筑工程；电气设计；消防配电设计；设计方案
        引言
        建筑工程项目建设施工要求的趋严化发展以及建筑工程项目类型的多样化发展，对建筑电气工程设计提出了更高要求。如何提高建筑电气设计质量，保障电气系统安全与稳定运行，成为建筑企业以及相关工作人员关注的重点问题。而建筑电气设计作为综合型设计，涉及内容相对较多，消防配电设计则是重要内容之一。以下是笔者对建筑电气设计中消防配电设计方案研究的几点体会，意在抛砖引玉。
        1对“消防配电设计”的基本认识
        由“建筑电气设计”概念分析可知：建筑电气设计是根据相关规定与要求，对建筑工程项目中电源、供配电系统、照明系统、接地系统等进行分析与设计，以满足建筑物使用者用电需求，具有综合性、系统性、专业性、标准性等特征[1]。消防配电设计是建筑电气设计中的重要组成部分，其目的在于：为消防设备运行提供电能，实现对电源的有效保护与管控。《建筑设计防火规范》明确指出：消防用电设备需具备专用供电回路，能够在火灾发生之际，生产、生活用电切断后，为消防系统正常运行提供电能保障[2]。因此，提高消防配电设计质量，有利于增强建筑安全性、可靠性、保障性，减少火灾事故发生对建筑及其使用者生命与财产安全的不利影响。
        2建筑电气设计中消防配电设计要点分析
        2.1工民建筑工程项目概述
        在城市化建设进程不断推进的背景下，工业与民用建筑数量大幅度增加，建筑类型日渐增多，建筑高度越来越高，在一定程度上增加了建筑电气设计复杂性。面对复杂环境，建筑消防配电设计要求提升，呈现出多样化、趋严化、系统化、专业化发展态势。因此，以工民建筑为研究对象，探究消防配电设计方案具有典型代表性。某高层建筑工程属综合型建筑，集住宅、办公、酒店等功能为一体，占地面积约为11000平方米，总建筑面积约为43万平方米，分地上与地下两部分，地上30层，地下2层。为保证建筑物使用安全与可靠，对建筑防火与抗震提出了相对较高的要求。
        2.2消防配电设计方案要点（强电为主）
        在消防配电设计过程中，供电设备选择问题、供电系统设计问题、电源保护与检测问题等较为常见的问题，也是方案制定过程中需要加强注重，细致分析的问题。因此，在本次研究工程项目中，消防配电设计方案制定应做好如下工作。
        2.2.1明确环境影响，优化系统布局
        高层工民建筑普遍具有火灾发生概率高、火灾蔓延速度快、火灾控制难度系数高、人员疏散困难等特征。因此，在建筑电气设计过程中，需对火灾具有全面了解，加强火灾防控设计。由《建筑设计防火规范GB50016-2014》可知：纯住宅楼应具备消防电梯、封闭疏散楼梯间，商住楼需具备消防控制室、火灾自动报警系统、气体灭火系统等。这些设计要求无疑为高层工民建筑增加了成本。因此，部分开发商为控制成本，忽略了建筑电气设计中的消防配电设计，即未根据建筑实际情况，落实消防配电设计规范，导致消防配电设计缺失，不利于建筑消防设施正常启动，降低建筑工程防水质量。所以，为避免消防配电设计缺失，保证消防配电设计的科学性与合理性。在建筑电气设计过程中，建筑企业以及相关工作人员应根据高层工民建筑火灾特征与火灾防护要求，对高层工民建筑环境因素进行综合分析，根据具体情况进行消防供配电系统科学布局，促进经济、技术、管理、运行等协同发展。在此过程中：（1）掌握建筑工程项目属性与特征，评估建筑工程项目火灾风险，了解建筑消防系统设计要求，确定建筑相关电力负荷等级，规划发电设备启动方式。（2）结合固定消防设施（如避难层、疏散楼梯间、常闭式防火门、正压送分系统等）布局，在供配电系统、建筑工程防火相关设计要求与技术标准指导下，进行配电分区设计，制定各分区消防配电方案，包括消防设备供配电装置、消防设备供配电形式等。
        2.2.2合理选择消防配电类型
        基于建筑电气设计理论与实践研究的不断深入，关于配电设计已经形成多种配电类型，如树干式设计、放射式设计、链式设计、混合式设计等。
        （1）树干式设计方案：配电范围较为广泛，且线路与线路之间存在密切关联性。当主干线发生故障时，会对其他线路产生不利影响[3]。因此，树干式设计多应用于照明系统中，且在选择树干式配电方式时，需加强主干线设计，在保证供电灵活性的同时，增强供电稳定性、可靠性。
        （2）放射式设计方案：配电系统的独立性较强，不会出现“一对多”的影响问题，能够有效满足消防配电设计相关要求。值得注意的是：放射式设计配置大量有色金属，对电线消耗相对较大，适用于电荷容量较大的消防系统中。
        （3）链式消防配电与树干式消防配电设计方案存在相似性，安全性与可靠性相对较低，故在高要求消防配电设计中不适用。
        （4）混合式消防配电设计方案则是将树干式设计、放射式设计、链式设计有机结合，具有各自优势，是当前建筑电气设计研究的重点内容。
        总而言之，在消防配电设计方案制定过程中，需根据实际需求，结合不同设计类型特征，进行配电方式科学选择。本次研究项目，多以放射式配电方式为主。
        2.2.3加强消防配电线路敷设
        消防系统运行质量与安全受消防配电线路影响较大。因此，在建筑电气设计过程中，应加强消防配电线路敷设设计，让线路敷设更具经济性、科学性、合理性。在此过程中：
        （1）立足建筑工程项目具体要求，结合建筑电气设计整体规划，科学选择电线电缆产品。在本次工程中，电缆导线的耐压值应在450~750V范围内，以铜芯导线为主。
        （2）全面掌握明敷与暗敷特征，根据具体情况进行线路敷设方式合理选择。通常情况下，选择明敷需要时，根据建筑电气设计实际情况，利用密闭性相对较好的金属线进行敷设，并在敷设过程中善于利用高绝缘的金属套管以及防火涂料提高线路耐火性；选择暗敷时，应合理控制线路与建筑易燃结构之间的距离，并善于利用高绝缘套管或绝缘材料进行线路保护。明敷虽然操作简便，但防火效果较差；暗敷虽然防火效果好，但受施工环境影响大。因此在实践中，应根据具体情况，针对性选择线路敷设方式。
        2.2.4做好系统供电回路设计
        由《建筑设计防火规范GB50016-2014》可知：消防用电设备在实际运行过程中应利用专用供电回路，并配有明确标志；根据建筑防火分区对配电线路、控制回路进行科学划分。因此，在消防配电设计方案编制过程中，应加强消防系统供电回路设计。在此过程中：
        （1）了解建筑消防供电系统消防负荷等级，根据消防负荷等级确定消防系统供电具体要求。如消防负荷等级为二级，应保证电力设备或线路出现故障时，消防系统供电不中断或在中断之后能够逐渐恢复正常；供电条件较好的情况下，配置两个电源供电（一用一备），两路10kV电源的单母线接线方式如图1所示。
        （2）根据实际情况，确定电源连接方式，包括有备用树干式、无备用树干式、有备用放射式、无备用放射式等。

                  图 1 单母线接线方式
        2.2.5加强防雷以及接地保护
        消防系统中配电部分主要由变电所低压开关柜、发电及配电屏、配电线路、照明配电箱、动力配电箱、应急电源切换开关箱等构成。为保证各组成部分稳定与安全运行，需要在消防配电设计过程中加强防雷与接地保护设计，降低雷电灾害对消防配电系统中线路与设备的影响。
        例如，在配电回路配置浪涌保护器，当配电回路受外界因素干扰产生尖峰电流或瞬时过电压时，浪涌保护器能够在短时间内进行导通分流，降低其对配电回路以及系统中其他设备的损害，保证消防系统稳定与安全运行。又如，在建筑消防配电设计过程中，根据实际情况将配电设备金属外壳或底盘与大连相接，并保证电流与大地通路，从而产生电流导流作用，提高配电设备使用安全性，以配电设备安全运行，保障配电系统稳定运行。
        2.2.6创新电源启动模式
        电源启动模式分自动与手动两种。为保证建筑火灾事故发生时，建筑消防设备能够有效运行，在电气设计过程中需将消防设备电源设置为双电源自动转换模式，能够根据具体情况，灵活选择启动模式，进行火灾防控；能够在自动启动模式无法运行情况下，进行手动启动，增强建筑消防保障性。
        结论
        总而言之，提升建筑消防电气设计质量是增强建筑工程安全性、可靠性、消防保障性的重要手段。因此，电气设计相关人员在建筑电气设计过程中应明确认知建筑消防配电设计的重要性与必要性。能够准确把控电气设计影响因素，立足工程实际进行设计方案制定，保证消防配电设计质量，提升电气系统运行的安全性、可靠性。
        参考文献：
        [1]徐灵.建筑电气设计中的消防配电设计方案探讨[J].居舍，2020（05）：109.
        [2]刘雷.建筑电气设计中的消防配电设计方案分析[J].科技风，2020（01）：95.
        [3]邬晓波.建筑电气设计中的消防配电设计的常见问题分析[J].居舍，2019（22）：15+76.