一级消防工程师考试建筑消防设施之消防供配电

知识点1:消防用电及负荷等级

一、消防用电

正常条件下,消防用电设备依靠城市电网供给电能,

消防电源是指在发生火灾时能保证消防用电设备继续正常运行的独立电源。消防电源的基本要求包括以下几个方面:

可靠性、耐火性、有效性、安全性、科学性和经济性。

二、消防用电的负荷等级

(一)基本概念

消防用电负荷是指消防用电设备根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响程度,分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。

(二)一级负荷

(1)一级负荷使用的场所。下列场所的消防用电应按一级负荷供电:建筑高度大于50m的乙、丙类生产厂房和丙类物品库房,一类高层民用建筑,一级大型石油化工厂,大型钢铁联合企业,大型物资仓库等。

(2)一级负荷的电源供电方式。一级负荷供电应由两个电源供电,且要符合系列条件:

1)当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到破坏。

2)一级负荷中特别重要的负荷,除由两个电源供电外,还应增设应急电源,并严禁将其他负荷接入应急供电系统。应急电源可以是独立于正常电源的发电机组、供电网中独立于正常电源的专用馈电线路、蓄电池或干电池。

(3)结合消防用电设备的特点,以下供电方式可视为一级负荷供电:

1)电源来自两个不同的发电厂。

2)电源来自两个区域变电站(电压在35kV及以上)。

3)电源来自一个区域变电站,同时另设一台自备发电机组。

(三)二级负荷

(1)二级负荷使用的场所。下列建筑、储罐(区)和堆场的消防用电应按二级负荷供电:室外消防用水量大于30L/s的厂房(仓库),室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐(区)和甲、乙类液体储罐(区),粮食仓库及粮食筒仓,二类高层民用建筑,座位数超过1500个的电影院、剧场,座位数超过3000个的体育馆,任一层建筑面积大于3000㎡的商店和展览建筑,省(市)级及以上的广播电视、电信和财贸金融建筑,室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑。

(2)二级负荷的电源供电方式。

1)二级负荷的供电系统要尽可能采用两回路供电。

2)在负荷较小或地区供电条件较论难的情况下,允许有一回路6kV以上专线架空线或电缆供电。

当采用架空线时,可为一回路架空线供电时,由于电缆发生故障恢复时间和故障点排查时间长,故应采用两根电缆组成的线路供电,且每根电缆均应能承受100%的二级负荷。

(四)三级负荷

三级消防用电设备采用专用的单回路电源供电,并在其配电设备上设有明显标志。其配电线路和控制回路应按照放回分区进行划分。

消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等消防设备,应急电源可采用第二路电源、带自启动的应急发电机组或由两者组成的系统供电方式。

消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电,要在最末一级配电箱处设置自动切换装置,切换部位是指各自的最末一级配电箱,如消防水泵应在消防水泵房的配电箱处切换,消防电梯应在电梯机房配电箱处切换。

三、消防备用电源

当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称为消防备用电源。

消防备用电源有三种:①独立于工作电源的带电回路。②柴油发电机;③应急供电电源(EPS)。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,应采用几个电源的组合方案。

(一)柴油发电机组

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,其有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 ,可以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。其缺点时工作噪声大,过载能力小,适应启动冲击负荷能力较差。

(二)应急供电电源

应急供电电源是指平时以市政电源给蓄电池充电,市电断电后利用蓄电池继续供电的备用电源装置。

知识点2:消防电源供配电系统

一、消防用电设备的配电方式

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位的主断路器,不能与非消防负荷共用同一路进线断路器和同一低压母线段。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,确认火灾后要在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10~20s。

当采用柴油发电机组作为消防备用电源时,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)线路电压降不应大于供电电压的5%。

备用消防电源的供电时间和容量,应能满足该建筑火灾延续时间内各消防用电设备的要求。

当采用消防设备应急电源(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120kV,单相供电的EPS单机容量不宜大于30kV,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;防烟排烟风机、防火卷帘以及疏散照明可采用放射式或树干式供电。消防水泵、防烟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,其他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、防烟排烟疾风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;当必须在其他场所安装时,箱体要采取防火措施,并满足发生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,如设置智能动作与报警而不能用于切断消防供电,因为消防水泵因轴封锈蚀而使消防水泵堵转,启动电流会很大使电缆发热,温度在达到设定值时为保护电气动作而切断电源,这是不允许的。

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出现什么故障,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别安装;若必须并列安装,则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不限要选择铜芯绝缘导线或铜芯电缆。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,应采用电压等级不低于交流300/500V的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。采用交流220/380V的供电和控制线路,应采用电压等级不低于交流450/750V的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。

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发生火灾时持续关注时间要求。要根据使用场所对线缆的毒性、烟密度、引发和船舶火灾的可能性等要求来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。

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