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谈消防用电设备配电设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-12-20  来源:《电气&智能建筑》  作者:新疆军区建筑设计院 周珂
摘 要 文章针对施工图审查过程中发现的消防用电设备配电设计中经常出现的一些不妥做法,结合现行规范的有关规定,分析了这些做法的不足之处,并提出了消防用电设备配电的正确设计方法。
 
关键词 消防用电设备 短路保护 过负荷保护 全压启动 降压启动 双电源转换开关
 
  发生火灾时,确保消防用电设备能够正常运行,可有效保护人身和财产安全,最大限度减少建筑火灾危害。因此,对消防用电设备设置完善而合理的保护控制装置、选择合理的启动方式是非常重要的,应引起建筑电气设计人员的高度重视。
 
  笔者在参加新疆维吾尔自治区建筑施工图审查过程中,常常发现有些电气设计存在不妥之处。本文仅就防排烟风机、消火栓泵、喷淋泵等鼠笼型低压电动机以及消防电梯的配的设计中应注意的几个问题进行简单分析。
 
1 设计深度不够
 
  有的设计人员在防排烟风机、消火栓泵、喷淋泵等电动机类消防用电设备的配电设计时,只画出主回路,不画二次控制原理图,也未选用国标大样图,或者仅在图中标注“过载保护只作用于报警信号,不跳闸”的文字说明。而对信号、保护和控制等要求只字未提,显然不满足设计深度的要求。有的设计人员甚至对于有备用机组的消防用电设备,也注明“过载保护只作用于报警信号,不跳闸”,则违反了规范的规定。现分析如下。
 
  《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)第2.3.7条第一款规定,“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。”此规定指的是排烟风机等无备用机组的电动机类消防用电设备,而对于消火栓泵等有备用机组的电动机类消防用电设备,则工作机组过载时应切断其电源,以免过载引发短路故障而拖垮消防用电设备的两路电源,致使备用消防用电设备无法投入运行。而备用机组过载时不得切断主回路,只能作用于发出过载报警信号,是为了尽量延长消防用电设备的运行时间,以利有效灭火。所以,对有备用机组的消防用电设备设置保护装置时,工作机组过载时应动作于跳闸并自动投入备用机组。而备用机组过载时只能动作于报警信号。
 
  正确的做法是,除画出主回路外,还应画出控制原理图,当然,也可以选用满足该消防用电设备使用要求的最新版国标大样图。
 
  此外,由于工作机组和备用机组并非固定不变,而是可以通过转换开关进行转换,所以不能在主回路中标注“工作泵”或“备用泵”,只能注明“一用一备”或“两用一备”。
 
2 主回路不满足规范要求
 
  (1)主回路无隔离电器
 
  有些设计人员在电动机主回路中仅设置保护电器和控制电器,而未设置隔离电器。当对电动机或其保护、控制装置进行检修或维护时,将非常不方便,甚至有可能发生触电事故,无疑存在安全隐患。为方便检修或维护工作,保证人员安全,《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)第2.4.2条第一款规定,“每台电动机的主回路上应装设隔离电器”。
 
  隔离电器单独设置时,应装设在保护电器的电源侧。当采用具有隔离功能的塑壳断路器或具有隔离功能的CPS时,则不必设置单独的隔离电器。若采用具有隔离功能的塑壳断路器,则应在塑壳断路器符号的静触头端增加一条短竖线;当采用具有隔离功能的CPS时,应在其型号中表示出来,多数厂家的产品是在其型号中增加一个字母“G”,详见厂家的产品样本。
 
  (2)主回路保护电器选型错误。
 
  发生火灾时,为了最大限度地保护人身和财产安全,尽量减少火灾危害,必须确保消防用电设备能够正常工作,尽最大可能延长其运行时间,即使电动机因过载烧毁也在所不惜。《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)第2.3.7条第一款规定,“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。”。然而,笔者常常发现,有些设计人员在电动机类消防用电设备的主回路中选用带复式脱扣器的塑壳断路器或普通微型断路器作为保护电器。众所周知,除个别厂家的产品外,普通微型断路器均为复式脱扣器,带复式脱扣器的塑壳断路器或普通微型断路器过载时会跳闸,用于保护电动机类消防用电设备无疑会降低其运行的可靠性,显然是违反规范规定的。
 
  当采用分立元件时,电动机主开关应采用脱扣器代号为3200的塑壳断路器或仅带短路保护功能的微型断路器,其整定电流应为电动机启动电流的2~2.5倍;当采用电动机组合式电器时,应选用过载不跳闸仅报警的消防型CPS.
 
3 启动方式不合理
 
  对电动机类消防用电设备应选择最可靠的启动方式,是消防用电设备配电设计的一条重要原则,电气设计人员应该严格遵守。
 
  笔者在施工图审查时,经常发现有些设计人员对电动机功率大于15kW的消防设备采取降压启动方式,甚至对消火栓泵和喷淋泵采用软启动器启动方式。这些做法是非常不妥的。
 
  电动机启动时的冲击电流会引起电压波动。为减轻电压波动对其它设备正常运行的影响,根据电动机是否频繁启动、配电母线上是否接有其它用电设备以及其它用电设备对电压波动的敏感程度,《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)2.2.2条规定了电动机启动时配电母线上最大的电压波动值。此外,《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)9.2.6条第二款要求“民用建筑中。大功率的水泵、风机宜采用软启动装置”。需要指出的是,上述条款仅适用于普通用途的电动机,而不适用于消防设备。
 
  众所周知,发生火灾时,压倒一切的重要工作是尽快扑灭火灾、最大限度减少人员伤亡和降低经济损失。因此,电动机类消防用电设备启动时,完全不必考虑其产生的电压波动对其它普通用电设备的影响,只要电动机启动时接触器线圈的电压不低于释放电压,就应选用最简单也是最可靠的全压启动方式。根据经验,只要电动机额定功率不超过电源变压器额定容量的30%,即可全压启动。
 
  不满足上述条件时,方可采用降压启动方式。每一个电器元件都有发生故障的可能性,电器元件的可靠性用可靠系数表示。该系数永远小于1,电器元件越可靠,其可靠系数越接近于1.每台电动机启动装置的可靠性是由构成该启动装置的所有电器元件的可靠系数之积决定的,因此,在同等条件下,结构越简单就越可靠。在所有降压启动方式中,由于星-三角形转换降压启动装置和自耦变压器降压启动装置结构最简单,且经过长期使用考验,是最可靠的降压启动方式,同时,采用上述降压启动方式还具有很大的价格优势。因此,当必须采用降压启动方式时,应优先采用星-三角形转换降压启动方式或自耦变压器降压启动方式。
 
  与此相反,虽然软启动器的启动性能更好,但由于软启动器结构非常复杂,包括有源器件,故可靠性较低,并且价格较高,自然不适用于用作消防设备的启动装置。有鉴于此,新国标大样图10D303-3中已取消软启方案。《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014第11.0.14条明文规定,“消防时消防水泵应工频运行,消防水泵应工频直接启泵,当功率较大时,宜采用星三角和自耦降压变压器启动,不宜采用有源器件启动。”
 
  需要注意的是,若消防设备的双电源中,其中一路由应急发电机组供电,则应由应急发电机组的额定容量与电动机额定功率之比来确定电动机的启动方式。当发电机的额定容量不小于电动机额定功率的5.5倍时,则全压启动;当发电机的额定容量不小于电动机额定功率的1.9倍时,应采用星-三角形转换降压启动方式;当发电机的额定容量不小于电动机额定功率的2.4倍时,可采用星-三角形转换降压启动方式或自耦变压器降压启动方式。
 
4 选用的大样图不正确
 
  近年来,由于工程设计规范和产品制造标准做了大量修改,99D303-2和01D303-3等国标大样图因存在不妥之处而作废,取而代之的国标大样图是10D303-2和10D303-3.笔者已经发现,部分厂家或地方自行编写的大样图中,二次原理图存在不完善,甚至不满足规范要求等问题。设计质量由设计人负责,因此,选用厂家或地方自行编写的大样图时应仔细核查,避免选用存在问题的大样图。
 
  在施工图审查时经常发现,有些设计人员对电动机类消防用电设备进行配电设计时,选用99D303-2或01D303-3等已作废的国标大样图,还有些设计人员选用厂家或地方自行编写的存在问题的大样图,无疑将影响设计质量,甚至造成违反规范规定的问题。
 
5 电梯机房配电箱不满足规范要求
 
  《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)3.3.2条规定,每台电梯的配电回路应装设隔离电器和短路保护电器。请注意,是短路保护电器而非过负荷保护电器。同时,电梯机房的每路电源进线均应装设隔离电器。但是,有些设计人员未在每台电梯的配电回路和电梯机房的每路电源进线上装设隔离电器,显然不方便电梯设备的检修和维护,存在安全隐患;还有些设计人员选用带复式脱扣器的塑壳断路器或普通微型断路器作为电梯配电回路的保护电器,无疑降低了消防电梯的供电可靠性。
 
  电梯发生故障时,可靠的电梯轿厢照明和通风对稳定被困人员的情绪起着重要作用。因此,电梯轿厢照明和通风的供电应有较高的可靠性。根据GB50182-93第2.0.6条的要求,电梯轿厢照明和通风应设置单独的配电回路,其电源可引自电梯机房双电源配电箱的母线,其配电回路不得装设动作于跳闸的漏电保护。设计人员只需将电梯轿厢照明和通风的配电线路敷设至电梯控制柜,由电梯控制柜引至电梯轿厢的一段线路由电梯厂家负责。此外,根据《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-2011)3.3.5条规定,电梯轿厢照明通风、电梯机房照明、电梯机房通风、电梯井道照明等除均须设置单独的的配电回路外,同时还应装设隔离电器和短路保护电器。对消防电梯的上述要求同样适用于普通电梯。
 
6 用于消防用电设备的ATSE选型不妥
 
  《民用建筑电气设计规范》(JGJ16-2008)7.5.4条第4款规定,“但采用CB级ATSE为消防负荷供电时,应采用仅具短路保护的断路器组成的ATSE,其保护选择性应与上下级保护电器相配合”。有些电气设计人员据此对用于消防用电设备的双电源转换开关选用CB级ATSE,这种做法是非常不妥的。
 
  大家知道,CB级ATSE由一对非选择型塑壳断路器或普通微型断路器构成,塑壳断路器或微型断路器并非专门用于电源转换的装置,因此,由塑壳断路器或普通微型断路器构成的ATSE可靠性较低。另一方面,由一对非选择型塑壳断路器构成的ATSE虽然可以取消过负荷保护,但是,其短路保护选择性很难做到与上下级保护电器相配合;小规格的ATSE则是由一对普通微型断路器构成,无法取消过负荷保护,则违反了规范的上述规定。
 
  因此,对于消防用电设备的双电源转换开关若用CB级ATSE,应选用仅具短路保护的断路器组成的ATSE,并确保其保护选择性能与上下级保护电器相配合。
 
 
 
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