对民用建筑消防电气设计的异议

对民用建筑消防电气设计的异议

摘要：本文主要对民用建筑消防供配电设计中，如何做到安全可靠和经济合理阐述个人观点。

关键词:民用建筑 消防专用线路 末端切换 应急电源

消防电气设计执行的标准有《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（以下简称“高规”）、《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92以及《供配电系统设计规范》GB50052－2009（以下简称“供规”）。做为一名电气专业的施工管理者，遵守按照国家标准或行业标准设计并通过图审的施工图来执行施工是毋庸置疑的。然而，在我们惜惜相关的民用建筑的消防设备使用过程中，有些设计既不安全可靠也不经济合理，如双外网电源设计和消防设备的末端切换是被强规了还是画蛇添足？就此我想提出个人的见解，与大家商榷。

一、 现状中的民用建筑一、二级负荷的供电系统

《高规》9.1.1中明确规定高层建筑的消防设备用电应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的规定设计。虽然《供规》3.0.1补充说明该规范是对各级负荷供电要求的最低要求，但同时也对特别重要负荷提出要求——凡能采取非电气保安措施者，应尽可能减少特别重要负荷的负荷量。3.0.3补充说明又解释了由于实际应用中很难得到两个真正独立的电源，电网和各种故障都可能引起全部电源进线同时失去电源，造成停电事故，所以又提出对特别重要负荷要由与电网不并列的独立的应急电源供电。从以上几条规范中，我们来了解一下现状中的民用建筑一、二级负荷的供电系统。

民用建筑的一、二级负荷大部分是消防设备用电，其中以二级负荷为主。在《供规》3.0.2和3.0.7条中分别对一、二级负荷做了明确的供电要求，即一级负荷应由双重电源供电，二级负荷宜由两回线路供电，并在相关的补充条文说明中又分别对“双重电源”和“两回线路”做了详尽的解释和区别。从此中规定不难看出，一、二级负荷的常用电源和备用电源是在于强调外线电网供电的相对独立性，当一个电网高压故障时，另一个能够连续可靠地保证向用户供电，规范中并没有条款要求双回路必须延伸至末端负荷。结合目前我国经济、技术条件和供电情况，民用建筑很难满足有相互独立的双电网进线。因此，在《高规》条文说明9.1.1第四点补充了自备发电（通常是发电机而非蓄电池）可视为一级负荷供电，肯定同样适用于二级负荷。在现有建成或在建民用建筑工程中的一、二级负荷供电系统的设计一般都采用一个来自区域变电站，另一个是自备发电机组的原则来设计。其实，这样的设计也符合国际惯例，《高规》221页第七行——国外一般使用自备发电机设备和蓄电池作消防备用电源。

尽管如此，当使用自备发电机作备用电源的设计向有关部门做审批时，还是经常被否决掉，理由是发电机组供电投入不可靠。与双外网互投切换有着同样原理的ATS切换，现有的技术无论是机械互锁或电子互锁都非常可靠地保证了发电机自动投入运行。目前我们国家的电力供应还是处于相对紧张状态，变电站的分布有时又很难满足用户的双外网要求，审批者歪曲或者不透彻地理解《强规》，迫使用户加大了资金的投入。

二、 消防供电系统双电源是需要备用电源还是应急电源

消防设备除消防报警系统和消防电梯外，大多设备平时都处于应急待命状态。当非火灾险情下，消防供电系统处于监视待命状态，时刻应付着火情发生；一旦发生险情，消防供电系统要保证连续可靠地向消防设备供电。结合现状中的民用建筑一、二级负荷供电系统，发电机组平时处于冷备用状态，市电故障后通过ATS切换才投入使用，让消防设备运作或处于应急监视状态。有时，消防设备的主、备用电源是由同一电网中两台不同的变压器馈电引出，此时备用电源处于热备状态，但两条线路的供电容量都必须各自计算，无形中扩大了变压器的设计容量，增加变压器自损和成本投资。《供规》3.0.9补充说明中，解释了备用电源和应急电源是两个完全不同的电源概念，从概念中理解应急电源更符合消防供电系统的供电要求。在《高规》9.1.2修改补充第三点中说，火灾应急照明和疏散指示标志很难执行末级切换，那是因为小容量负荷可通过自带蓄电池作为应急电源，无须切换来获取，况且现有的蓄电池技术和LED灯的应用都很好的解决应急照明的连续取电。

三、消防专用供电回路必须要在末端切换吗

《高规》9.1.2条中规定消防设备应在最末一级配电箱处设置自动切换装置，此条文规定了必须要有两条馈电线路至末端设备，并在该条文修改补充中规定了切换的动作时间。前文我们叙述了我国目前的供电状态，在没有两回相互独立外网的供电下，大多采取发电机组作应急电源。发电机组平时处于冷备用状态，当市电故障后发电机组通过ATS切换投入使用，此时末端切换装置在检测到备用电源来电时才会动作，也就是说末端设备在保证切换装置没有故障情况下通过两级切换后才能得到电源，供电时间势必被切换延迟。在《高规》补充说明中并没有很有说服力的条文来说明为什么要用双馈电线路，反而在9.1.3修改补充第二点：建筑发生火灾后，可能会造成电气线路短路和其它设备事故，电气线路可能使火灾蔓延扩大，还可在救火中因触及带电设备或线路等露电，造成人员伤亡。双线路馈电和末端切换装置肯定使现场供电复杂化，低压线路和设备的故障大多是机械损伤和热损伤，当火势蔓延，复杂化的线路和设备被烧到的可能性更大，造成线路漏电或短路，危及馈电设备跳闸，那才是得不偿失。这是否说明了双馈电线路反而增加了火灾造成的危险性？

供电可靠性的原则在于宜简不宜繁，多一个装置，它的可靠性多一份风险。在一个工程中，有时会有上百个甚至更多的消防末端设备，在整个供电系统中所有的末端自动切换装置会组成一个庞大的 或逻辑开关状态，任何一个装置故障都可能导致发电机向外网馈电或形成两台变压器并列运行，何况在火灾中不确定因素会使可能性大为增加。既然我们说，末端切换装置反而增加了供电的不可靠因素，取消了末端切换装置就不存在双馈电线路造成的供电设备运行的风险。如果用一根耐火电缆，严格按照《高规》第9.1.4条的规范要求来敷设线路，经济造价上与安全可靠性都是双羸的。那么说，现有的末端切换设计是否就是一种“画蛇添足”的行为？

四、结束语

在很多民用建筑工程建设中，迫于规范的强制性要求，把双电源取电仅仅保证在同网内两台不同变压器的馈电；为减轻造价，用户用两根普通电缆与一般的用电电缆混合敷设，馈电至消防末端设备。笔者认为这样做，既不能保证安全可靠，更不经济合理，末端切换设计使多出一根电缆、一套切换装置的成本增加和造成变压器容量的浪费，是对有限的资源和能源的浪费，对整个国民经济造成很大的损失。在《供规》总则1.0.3中说明，供配系统设计应由供电部门与用户全面规划，从国家整体利益出发，判别供配电系统合理性。这个条文告诉我们，用户可以对设计的合理性提出质疑，有质疑才能推进规范的合理编制。