消防电源及其配电系统

章消防电源及其配电系统节消防供配电系统节消防电源节消防设备配电节消防设备电气配线措施节应急照明与疏散指示2021/5/91§6-1消防供配电系统一、消防电源二、配电部分三、消防用电设备电源：是将其他形式的能量（机械能、化学能、核能等）转换成电能的装置。消防电源往往由几个不同用途的独立电源以一定方式互相联接起来，构成一个电力网络进行供电，这样可以提高供电的可靠性和经济性。它是从电源到用电设备的中间环节，其作用是对电源进行保护、监视、分配、转换、控制和向消防用电设备输配电能。配电装置有：变电所内的低压开关柜，发电机配电屏、动力配电箱、照明配电箱、应急电源切换开关箱和配电干线与支线线路。分类：1、电力拖动设备2、电气照明设备3、报警和通报设备4、其他用电设备要求：1、可靠性2、耐火性3、安全性4、有效性5、科学性2021/5/92一、消防电源及其配电系统的组成消防电源及其配电系统组成电源配电系统用电设备主电源应急电源电力系统电源自备柴油发电机组蓄电池组不停电电源电力拖动设备电气照明设备报警和通信设备其他用电设备2021/5/93消防用电设备（消防负荷）电力拖动设备电气照明设备报警和通信设备其他用电设备消防水泵防火卷帘门窗消防电梯排烟风机会议厅、观众厅处的照明和指示标志灯具走廊、疏散楼梯太平门处的照明和疏散指示灯具消防控制室变配电室的照明灯具消防电梯前室、消防水泵房的照明应急插座火灾报警器控制器事故广播器消防专用电话2021/5/94§6-2消防电源消防电源系统方块图：2021/5/95消防电源一、消防电源负荷分级二、消防电源的供电方式（一）、确定供电方式的原则（二）、供电方式及其特点三、变配电所主接线四、应急电源及其选择五、主电源与应急电源的连接2021/5/96一、消防电源负荷分级一、划分依据：中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响的大小划分类别：一级负荷、二级负荷、三级负荷参考规范：《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》2021/5/97《高层民用建筑设计防火规范》高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟设施、火灾自动报警、漏电火灾报警系统、自动灭火系统、应急照明、疏散指示标志和电动防火门、窗、卷帘、阀门等消防用电，应按现行的国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的规定进行设计，一类高层建筑应按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟机等的供电，应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。一类高层建筑自备发电设备，应设有自动启动装置，并能在30s内供电。二类高层建筑自备发电设备，当采用自动启动有困难时，可采用手动启动装置。2021/5/98《建筑设计防火规范》1、除粮食仓库及粮食筒仓工作塔外，建筑高度大于50m的乙、丙类厂房和丙类仓库的消防用电应按一级负荷供电；2、下列建筑物、储罐（区）和堆场的消防用电应按二级负荷供电：1）室外消防用水量大于30L/s的工厂、仓库；2）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）；2021/5/99《建筑设计防火规范》3）座位数超过1500个的电影院、剧院，座位数超过3000个的体育馆、任一层建筑面积大于3000m2的商场、展览建筑、省（市）级及以上的广播电视楼、电信楼和财贸金融楼，室外消防用水量大于25L/s的其它建筑；3、除上面1、2款外的建筑物、储罐（区）和堆场等的消防用电和采用三级负荷供电。2021/5/910《人民防空工程设计防火规范》

建筑面积大于5000m2的，其消防用电按一级负荷要求供电；建筑面积小于5000m2的人防工程消防用电可按二级负荷的要求供电。2021/5/911《石油化工企业设计防火规范》

石油化工企业生产区消防水泵房用电设备的电源，应满足一级消防负荷供电要求。2021/5/912《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》

消防水泵、火灾自动报警、自动灭火、排烟设备、火灾应急照明、疏散指示标志等消防用电和机械停车设备以及采用升降梯作车辆疏散出口的升降梯用电应符合下列要求：1）Ⅰ类汽车库、机械停车设备以及采用升降梯作车辆疏散出口的升降梯用电应按一级负荷供电；2）Ⅱ、Ⅲ类汽车库和Ⅰ雷修车库应按二级负荷供电。2021/5/913二、消防电源的供电方式（一）、确定供电方式的原则（二）、供电方式的特点2021/5/914（一）确定供电方式的原则一级负荷由两个独立的电源供电；二级负荷由双回路供电；三级负荷无特殊要求。

两个独立电源：每段电源来自不同的发电机；母线之间无联系，或虽有联系但当其中一段母线发生故障时，能自动断开联系，不影响其余母线供电。

要求：双回路应尽可能引自不同的变压器或母线段，并在最末一级配电箱处自动切换。当取得双回路确有困难时，允许由一回路专用架空线路供电，然后以低压侧引两条回路，到最末一级配电箱自动切换。2021/5/915（二）、供电方式及特点电源供电方式：放射式、树干式和环式。选择依据：根据电压高低、负荷大小及数目的多少、电源与负荷的相对位置、经济效果、将来的发展、负荷对供电可靠性的要求、建筑物规模和外形。2021/5/916（二）、供电方式及特点1、无备用系统2、有备用系统单回路放射式直接联接树干式双回路放射式环式优点：线路接线和敷设简单，运行操作和维护方便，容易发现和排除故障。缺点：可靠性差。适用于三级2021/5/917无备用系统2021/5/918单回路放射式优点：各回路独立，当保护选择性配合好时及故障时互不影响，停电机会少，保护简单，保护装置动作时间短。缺点：总降压变电所出线回路多，开关多，投资大，有色金属消耗多，特别是当电源进线、变压器和母线故障时，会使全部负荷中断供电，或某一馈线或开关故障时，则该出线供电负荷也要中断。2021/5/919直接联接树干式优点：高压配电装置少，投资少；出线少，总线少，总长度短，敷设简单；节约有色金属和降低线路损耗。适于三级负荷缺点：出线前段线路公用，若线路上任一线段（含干线或支线）发生故障，就会使全线停电，影响面广；若使线路继电保护通过有选择的动作切除故障，这样又会增加继电保护装置的动作时间，从而延长了故障存在时间，可靠性差。2021/5/920有备用系统2021/5/921双回路放射式优点：当一条线路发生故障时，另一线路可继续供电。（电源停电除外）可靠性强。缺点：投资大，接线复杂，操作维护不便。适于一、二级负荷2021/5/922环式特点：从电源点引出的干线进入每个受电点高压母线M上，然后再引出进入另一个受电点高压母线，干线的进出两侧都要安装隔离开关。优点：使用设备少，各线路走向不同，不易同时发生故障。可靠性较高。缺点：线路较长，电源附近发生故障时，电压损失大；适于二、三级负荷。2021/5/923有备用系统与无备用系统比较无备用系统有备用系统优点线路接线简单，运行操作方便，容易发现和排除故障可靠性高缺点可靠性差使用设备多，投资大。2021/5/924三、主电源和应急电源主电源是保证工业与民用建筑平时和火灾情况下正常工作用电的电源，为保证主电源能连续可靠地供电，按照负荷等级要求，还应包括备用电源，及当正常电源故障停电时，备用电源应急需供电。主电源取自电力系统。主电源从系统取得电能，然后通过输电、变压和分配，将其送到220/380V低压消防用电设备。主电源主要指的是10kV以下电压的供电系统。2021/5/925主电源变配电所的电气接线图电源变配电所中表示电气设备元件之间相互联接的接线图，按其作用可分为主接线图和副接线图。主接线图（又叫一次接线图）是电能从电源分配到用户的电路的接线图。接线图中直接相连的电力变压器、高压开关、高压熔断器、低压开关和互感器等叫一次设备。2021/5/926副接线图（又叫二次接线图）是控制、测量和保护装置的接线图，其中相连的测量仪表、继电保护器等叫二次设备。2021/5/927母线接线又称汇流排。是变压器与馈线之间的一种连接方式。分为：

单母线不分段接线

单母线分段接线

双母线接线主电源变配电所的电气接线图2021/5/928单母线不分段接线优点：是路简单，使用设备少，配电装置造价低。缺点：可靠性灵活性差。2021/5/929单母线分段接线优点：使用设备少，电路简单，经济，有一定可靠性。缺点：母线停电导致用户停电。适用于母线故障少的地方。2021/5/930双母线接线优点：可靠性高，运行灵活。缺点：设备多，投资大，接线复杂，操作安全性较差，只适天容量的变配电所。2021/5/931四、应急电源及其选择（一）应急电源定义：为了保证火灾扑救工作的成功，担负向消防用电设备供电的独立电源。（二）分类：电力系统电源、柴油发电机组、蓄电池组、不停电电源（三）供电时间要求：防排烟设备30min、水喷淋设备60min、火灾自动报警装置10min、火灾应急照明与疏散标志20min。2021/5/932柴油发电机特点：操作简单、运行可靠、维护方便、容易实现自动控制；机组投入工作的准备时间短、启动迅速，可以在10~15s内接通负荷，满足消防负荷供电要求。2021/5/933柴油发电机1）柴油发电机组容量的选择按估算法选择：大中型民用建筑，按建筑面积的10~20W/m2估算；若已知配电变压器容量Se,则发电机容量Sf=（10~30）%Se;按电动机直接启动台数或成组电动容量估算，即每千瓦电机容量为7kVA发电机组容量。按柴油发电机组直接启动异步电动机的能力选择按火灾投入的最大消防尖峰负荷选择2021/5/934计算确定柴油发电机容量时，应考虑以下问题：1）柴油发电机组原则上设置在每个防火对象中，但当不同的防火对象中消防用电设备共用一台，则其容量只要满足防火对象中最大计算负荷即可。2）柴油发电机的容量原则上满足大功率消防用电设备同时启动的要求。3）火灾时主电源停电，自动切或到柴油发电机时，消防用电设备的投入按2）的原则处理。2021/5/935柴油发电机组可靠、安全、经济运行的措施1）正确选择消防水泵电动机容量；2）对功率较大的异步电动机尽量采用Y-Δ启动，电抗器启动、电阻启动或自耦减压补偿器等降压启动方法。3）启动顺序：最大容量电动机-较小容量电动机-无冲击的其它负荷；4）错开启动时间，避免同时启动；5）柴油发电机组启动前，闭锁非消防负荷接入共用母线或从共用母线中把非消防用电负荷切除；2021/5/936应急母线连接非消防负荷时应注意的问题1）柴油发电机组的负载能力，必须满足应急母线所有装接的负荷要求；2）检验启动消防用电电动机的能力；3）设计时要考虑应急母线所有供电回路分励脱扣措施；4）对普通电梯实行火灾管理2021/5/937蓄电池组是一种独立而又十分可靠的应急电源，火灾时向火灾信息检测、传递、弱电控制和事故照明等设备提供直流电能。分类：酸性、碱性优点：供电可靠、转换快；缺点：容量不大，持续时间有限，放电过程中电压不断下降，需经常检查维护2021/5/938不停电电源Uninterruptedpowersystems优点：供电可靠、质量高，抗干扰能力强、性能稳定、体积小、无旋转噪声、维护费用少。缺点：长时过载能力低2021/5/939五、主电源与应急电源的连接（一）、电源切换

1、首端切换

2、末端切换（二）自动切换

BZT装置（备用电源自动投入装置）2021/5/940首端切换优点：消防用电设备馈电线路在正常情况和应急时都由一条完成，节约了导线，比较经济。缺点：馈线一旦故障它所连接的用是设备都将失电。2021/5/941末端切换优点：各馈线独立，提高了供电的可靠性。缺点：馈线量提高了一倍，投资增大。2021/5/942BZT装置（一）投入形式：2021/5/943BZT装置（二）要求：当一路电源失去电压时，备用电源应自动投入；备用电源必须在确认工作电源已经断开，且其工作电压为正常值时，才能投入，目的是为避免备用电源投入到故障线路上，从而保证消防用电动机的自起动。备用电源投入的时间应尽量缩短，以减少中断供电时间；只允许BZT装置动作一次；应防止电压互感器控制回路熔断器引起BZT装置误动作。2021/5/944对切换开关的要求绝缘性能良好，特别是平时不通电又不常用部分；通电性能良好；切换通断性能可靠，在长期处于不动作的状态下，一旦应急要立即投入；长期不维修，能立即工作。2021/5/945§6-3消防设备配电一、低压配电变电所电源接线二、消防设备低压配电接线方式三、消防负荷接线方法四、消防用电设备的耐火耐热配线2021/5/946一、低压配电变电所电源接线1、双回路两台变压器2、双回路一台变压器3、单回路两台变压器2021/5/9471、双回路两台变压器当其中任一回电源中断时，可通过母线联络开关，将断电部分负荷接到另一回路进线电源上。2021/5/9482、双回路一台变压器当专用电源中断时，可通过自动装置把断电负荷接到备用电源上。2021/5/949二、消防设备低压配电接线方式一、无备用系统放射式树干式二、有备用系统有备用放射式有备用树干式环式2021/5/950（一）、无备用系统2021/5/951（二）、有备用系统2021/5/952三、消防负荷接线方法2021/5/9531、常规接线：将向消防负荷供电回路的电源端直接接在变压器低压母线上。2、改进方法：将向消防负荷供电回路的电源端直接接在变压器低压出线自动空气开关前。提高供电可靠性。如左图。2021/5/954四、消防用电设备的耐火耐热配线一、概念：耐火配线耐热配线二、我国常见的耐火耐热配线2021/5/955一、概念：耐火（热）配线：按照规定的火灾升温曲线（1/2曲线）对配电线路进行耐火实验，从受火作用时起，到火灾升温曲线达到840(380)°C时，仍能继续有效供电30min(15min)的线路。2021/5/956二、我国常见的耐火耐热配线措施1、消防用电设备的配电线路应穿金属管或阻燃塑料管保护，当进行暗敷时，应敷设在不燃烧体结构内，其穿管暗敷保护层的厚度不宜小于3cm。2、只能用明敷时，为了提高电线的耐燃性能，必须穿金属管或金属线槽保护，并在金属管或金属线槽上刷涂防火涂料保护。2021/5/957二、我国常见的耐火耐热配线措施3、配电线路采用绝缘和护套为不延燃的电缆敷设在电缆竖井中当不延燃电缆与延燃电缆敷设在同一个电缆井中时，两者中间必须用耐火材料隔开。4、建筑顶棚内，一般电气线路可穿硬质阻燃塑料（UPVC）管保护，但消防设备配电线路应穿金属管保护或在难燃顶棚内穿UPVC管保护。2021/5/958我国采取的措施：1、火灾自动报警系统在火灾自动报警系统中，传输线路应采用穿金属管、阻燃型硬质塑料管或封闭式线槽保护，消防控制、通信和警报线路在暗敷时最好采用阻燃型电线穿保护管敷设在不燃结构层内且保护层厚度30mm，或采取前述耐火配线措施。对总线制系统的干线，需考虑更高的防火要求，可采用耐火电缆敷设在耐火电缆桥架内，或有条件的可选用铜皮防火电缆。2021/5/9592、消火栓泵、喷淋泵等消火栓系统、水喷淋系统、水幕系统等固定灭火系统的消防水泵一般集中设在水泵房，其水泵电动机配电线路常采用阻燃电线穿金属管并埋设在非燃烧体结构内，或采用耐火电缆并配以耐火型电缆桥架，或选用铜皮电缆。水泵房供电电源一般由高层建筑变电所直接提供；当变电所与水泵房邻近并属于同一防火分区时，采用耐火电缆或耐火母线沿防火型电缆桥架明敷；当变电所与水泵房距离较远并穿越不同防火分区时，可采用铜皮防火电缆。2021/5/9603、防火卷帘门

高层建筑中防火卷帘门电源通常引自带双电源切换的楼层配电箱，经防火卷帘门专用配电箱用放射式或环式向其控制箱供电。当防火卷帘门水平配电线路较长时，宜采用耐火电缆并在吊顶内使用耐火型电缆桥架明敷。2021/5/9614、防排烟装置

防排烟装置包括送风机、排烟机、各类阀门、防火阀等，一般布置较分散，其线路防火设计要考虑供电主回路和联动控制线路。防排烟装置配电线路明敷时应采用耐火型交联低压电缆或铜皮防火电缆，暗敷时可采用一般耐火电缆；联动和控制线路应采用耐火电缆；线路在敷设时应尽量缩短长度，避免穿越不同的防火分区。2021/5/9625、消防电梯

在消防工程中，消防电梯一般由高层建筑底层的变电所敷设两路专线配电至位于顶层的电梯机房。由于线路较长且路由较复杂，因此消防电梯配电线路应采用耐火电缆；当有可靠性特殊要求时，两路配电专线中一路可选用铜皮防火型电缆。2021/5/9636、火灾应急照明

火灾应急照明线路一般采用阻燃型电线穿金属管暗敷于不燃结构内且保护层厚度30mm。在装饰装修工程中，当应急照明线路只能明敷于吊顶内时，应采用耐热型或耐火型电线并考虑前述耐火耐热配线措施。2021/5/9647、其它消防设备火灾事故广播、消防电话、火灾警铃等设备的电气配线，在条件允许时可优先采用阻燃型电线穿保护管暗敷或采用前述耐火耐热配线措施；当采用明敷线路时，应对线路做耐火处理或考虑前述耐火耐热配线措施。2021/5/965§6-4应急照明与疏散一、基本概念二、火灾时电光源与照度要求三、应急照明的配电实现四、疏散指示及其设置2021/5/966一、基本概念（一）、火灾应急照明：在火灾发生、电网停电时，供有关火灾扑救人员继续工作和居民的安全疏散而设置的照明，总称为火灾应急照明。它有两个作用，一是消防人员继续工作，二是使居民安全疏散。（二）、疏散指示标志：在疏散期间，为防止疏散通道骤然变暗就要保证一定的照度，以抑制人们心理上的惊慌和保障疏散安全。同时还要以显眼的文字、鲜明的箭头标记指明疏散方向，这种采用信号标记的照明，称疏散指示标志。2021/5/967二、电光源及其照度要求分类：按其发光机理热辐射光源：利用物体加热辐射发光的原理制成的光源气体放电源：利用气体放电时发光原理而制成的光源2021/5/968火灾应急照明：必须采用能瞬时点燃的官员火灾应急照明，一般采用白炽灯、荧光灯。作为正常照明的一部分，可采用其他光源。灯具选择：吸顶灯、深筒嵌入灯具、光带式嵌入灯具、荧光嵌入灯具。条件：1）嵌入灯具做散热处理，不得安装易燃可燃材料上，且保持一定防火间距。2）设玻璃罩或其他不燃烧材料制作的保护罩。2021/5/969照度要求照度：是指单位面积上接受的光通量。为使逃难者者清楚辨认标志灯,美国推荐最大视距离为30米,我国为20米。消防水泵控制室、配电室等工作面上的最低照度值参照P95表3-52021/5/970我国要求要求：1）火灾时持续工作的地方和部位，最低照度与一般工作照度相同。2）疏散通道上的疏散照明，疏散通道地面处的最低照明不应低于0.5lx。3）疏散方向指示灯按要求不止，主通道上的照度不低于0.5lx。4）指示疏散出口和疏散方向的标志灯，图形和文字呈现的最低亮度不应小于15cd/m2，最高亮度不大于30015cd/m2，任何标志上最低和最高亮度比在1：10以内。5）工作照明与火灾应急照明混合设置时，火灾应急照明的照度应为该区工作照明照度的10%以上。

2021/5/971二、火灾应急照明与疏散照明要求1、设置部位：除住宅外的民用建筑、厂房和丙类仓库的下列部位，应设消防应急照明灯具：1）封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯间的前室或合用前室；2）消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防烟与排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的其他房间；2021/5/9723）观众厅，建筑面积大于400m2的展览厅、营业厅、多功能厅、餐厅，建筑面积大于200m2的演播室；4）建筑面积大于300m2的地下、半地下建筑或地下室、半地下室中的公共活动房间；5）公共建筑中的疏散走道。消防应急照明灯具宜设在墙面的上部、顶棚上或出口的顶部。2021/5/9732、建筑内消防应急照明灯具的照度应符合以下规定：1）疏散走道的地面最低水平照度不应低于0.5lx；2）人员密集场所内的地面最低水平照度不应低于1.0lx；3）楼梯间内的地面最低水平照度不应低于5.0lx；4）消防控制室、消防水泵房、自备发电机房、配电室、防烟与排烟机房以及发生火灾时仍需正常工作的其他房间的消防应急照明，仍应保证正常照明的照度。2021/5/9742、火灾事故照明的表达方式专用：平时不点燃，事故时强行启点。混用：平时及点燃作为工作照明的一部分，装有照明开关，必要时需火灾事故发生后强行启点3、应急照明电源柴油发电机组、蓄电池组、电力网电源，三种中两种任意组合。1）电源转换时间：疏散照明≤15s；备用照明≤15s（金融商业交易所≤1.5s）；安全照明≤0.5s。2021/5/975供电方式：集中供电：大中型建筑分散供电：分散布置的小型建筑消防应急照明灯具和灯光疏散指示标志的备用电源的连续供电时间不应少于30min.2021/5/976不同火灾场所的火灾应急照明及照度要求名称供电时间照度(lx)场所举例火灾疏散指示照明不小于20min最低不应低于0.5lx电梯轿箱内、消火栓处、自动扶梯安全出口、疏散出口、室内通道暂时继续工作的备用照明不小于1H不小于正常照度的50%人员密集场所如多功能厅、营业员业厅、危险场所、避难层等继续工作的备用照明连续工作不小于正常照明的照度配电室、消防控制室、消防泵房发电机室、火灾广播室、2021/5/977三、应急电源的配电实现最末一级的分配箱进行自动切换2021/5/978三、应急电源的配电实现2021/5/979四、疏散指示及其设置1、参考《高层建筑设计规范》及《民用建筑设计规范》；2、参考本教材2021/5/980三、疏散指示标志1、设置场所公共建筑、高层厂房（仓库）及甲、乙、丙类厂房应沿疏散走道