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0 前言
随着我国经济建设的发展和市场的繁荣,大型商业建筑无论是在数量上还是规模上都有了巨大发展。几万平方米,几十万平方米的商业建筑已到处可见,且使用功能日益多样化。大多集购物、餐饮、休闲、娱乐于一体。从消防角度看,商业建筑存在的安全隐患主要表现在以下几个方面:
a. 电气设备,特别是各种照明灯具数量多,用电量大,电气线路复杂由电气设备引发火灾的几率大。
b. 建筑物内可燃物品存量大,品种多。既有装修材料,营业厅内的各种商品,又有堆放在各经营商户小仓库内用于周转的物品,管理难度大。
c. 每层面积大。从几千m2到数万m2,且上、下各层用扶梯或共享大厅连通,防火分隔困难,易造成火灾蔓延.扑救难度大。
d. 营业厅内人员密集。流动性强。出入频繁。如福州某大型商场,在节假日一天内出入人次可达十五、六万之多,在发生火灾时,极易造成群死群伤的严重后果。
针对以上特点,对大型商业设施的火灾危险性必须要有足够的认识,并采取相应预防对策,从设计、施工安装到使用管理维护的各个环节把好关,避免和减少火灾的发生。本文就其中的电气火灾预防作一简单探讨。
1电气火灾的隐患分析
1.1 电气火灾隐患
电气火灾形成的根本原因在于用电过程中的热效应。热量的聚积导致温度的升高,绝缘材料的受损直至燃烧成为火源引燃周围可燃物质形成火灾。
商业建筑,特别是大型商业建筑,由于其自身特点,电气火灾隐患表现在许多方面,归纳起来,大体有以下几个方面:
a. 建筑物内配电系统分支回路多,错综复杂,导线连接不牢固。对其保护措施缺失,容易造成导线连接处接触电阻过大而出现电火花,继而形成短路点。
b. 商业建筑内商户或摊位(柜台)租赁更换频每次更换带来的重新装修对原设计的配电线路改动较大。用电负荷往往超出原设计回路导线的允许载流量。用户在经营过程中,有时还接入一些大功率临时用电设备,使电气线路在较长时间内处于过荷状态,导线绝缘的热老化,成为电气火灾形成的潜在原因。
c. 不平衡电流使中性线的绝缘受损。商业建筑中对各经营商户大多采用单相供电,各支路用电负荷相差较大,往往很难做到三相负荷基本平衡。在中性线上产生较大不平衡电流,尤其在中性线截面小于相线截面时(有些工程中性线截面按相线截面的1/2选取),在中性线导体上的最大电流已超过该导体允许载流量的情况下,中性线过热加速其绝缘老化,以致酿成火。
d. 谐波电流带来的隐患。为贯彻国家节能政策,各商场内照明灯具普遍采用高效节能灯具。该类灯具所配电子镇流器属非线性负荷,其3次谐波含有率,高品质(L型)的达20% ~30%。各租赁商户在进行二次装修时,出于节约投资的考虑,多数采用了普通品质的电子镇流器(3次谐波含有率达80% ~90%),造成中性线上3次谐波含有率的增高。谐波电流在中性线上的存在,使中性线产生过电流发热,甚至烧断,成为起火点,这种现象在一些商场和网吧里已多次发生过。
1.2 谐波电流
笔者曾参与对福州一些商场照明供电回路的谐波电流实测,结果如表l所示。
表l福州部分商业建筑电气线路中3次谐波含量实测值
国标GB/T 14549―93《电能质量公用电网谐波》中规定:公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值),对于0.38 kV电压级,3次谐波电流允许值不应超过62 A。服饰广场两个公共连接点中有一个超过此限制。对照明设备,国标GB 17625.1―2003/IEC 61000-3-2:2001《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤ 16A)》中给出的3次谐波电流最大限值为30λ%(λ为回路功率因数)。取λ=0.9。则谐波电流的限值为27% 。
商贸城7个被测的层照明箱中有2个N线上的3次谐波电流值已超过相线电流,最高达1.66倍,占被测数的29%。据查,该工程照明回路的N线截面为相线的l/2,N线中谐波电流与不平衡电流叠加,数值远远超过其允许载流量。商业建筑中,除了照明中的非线性负荷外。变频凋速水泵、风机、电梯的控制设备及经营者使用的计算机都属于非线性负荷,谐波带来的影响同样是不可忽视的。
1.3 泄漏电流
配电系统泄漏电流可引发电气线路的接地故障据火灾资料统计,电气线路接地故障引发的火灾次数已占到电气致灾因素的52% ,单相接地短路故障所形成的电火花、电弧更是许多电气火灾的直接原因。
因此,监视配电系统的泄漏电流变化,实际上是监视回路导线的整体绝缘状况变化.可以发现电气火灾的前兆。正常情况下,在220/380V配电系统中,由于分布电容的存在,无论是电气设备,还是配电线路都有泄漏电流存在,其数量级较小,不会形成电弧。当由于环境或使用条件发生变化,如温度、湿度、电压、电流、频率、绝缘材料老化程度的变化使自然泄漏电流发生变化,在某一局部绝缘损坏处,如泄漏电流的数值大到一定数量级(国际电工委员会标准:剩余电流式电气火灾监控动作报警值为500 mA),就有引发电气火灾的可能。
商场内220/380V配电系统,由于经营用电负荷变化大,装修监管不严,引起电气线路布线混乱,导线连接不可靠,穿管保护漏缺,导线绝缘层局部遭到损伤,导体,这些问题的存在,使导线在绝缘损坏处与大地问构成导电通路,泄漏电流增大、导线发热和产生电弧,成为较为普遍的问题。表2列出了2008年2月对商贸城照明配电箱内泄漏电流的实测数据。
表2 商贸城部分照明配电箱泄漏电流实测值
从表2可以看出:被测的46个应急照明箱中,有l2个泄漏电流在300mA及以上,占被测数的26.1% ,≥500 mA的有2个,占4.3%。正常照明箱中被测46个,泄漏电流在300 mA及以上的有l6个,占被测数的34.8%,泄漏电流在500 mA及以上者有9个,占19.6% ,最高值达1 800 mA。这表明,商场内部分电气线路绝缘性能已经变得很差,在一些局部点泄漏电流较大。对敷设在吊顶内的电气线路进行检查时,发现线路连接处多处出现电火花。据了解,国内其它大型商场也存在类似情况。如北京一家商场.所测4个照明配电柜中的20个回路,有12个回路泄漏电流在500 mA以上,占60%。
2 商场内电气火灾的预防对策
商场内电气火灾的预防,必须针对火灾发生的原因,采取对应措施,即预防电气线路和用电设备发生接地故障,限制导线过负荷运行,保持导线绝缘的良好性,装设合适的保护设备。
2.1 设计阶段应注意的问题
在工程设计阶段,电气专业人员应充分了解商业建筑的用电分布情况,根据国家规范要求,做好电气防火设计,特别要注意以下几个方面:
a. 线缆截面的选择。商户用电负荷在按照国家标准或设计手册上所给数据的基础上,要留有余地,应考虑到负荷变化的一些不确定因素,用以确定线缆的截面,并应和上、下级保护相配合。
b. 线缆的防火设计。GB 50217―2007《电力工程电缆设计规范》第7.0.1条,对电缆的防火与阻止延燃措施提出了明确要求,规定“对电缆可能着火蔓延导致严重事故的回路、易受外部影响波及火灾的电缆密集场所,应设置适当的阻火分隔,并应按工程重要性、火灾几率及其特点和经济合理等因素,采取下列安全措施:
1)实施阻燃防护或阻止延燃;
2)选用具有阻燃性的电缆;
3)实施耐火防护或选用具有耐火性的电缆;
4)实施防火构造;
5) 增设自动报警与专用消防装置。
JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》第8章“配电线路布线系统” 则针对各种布线方式的防火设计作了具体规定。GB 50054―95《低压配电设计规范》等其它现行标准中都有相似的条文,设计人员应在设计图中充分地体现出来。
c. 谐波的治理。在商场的层配电箱处安装3次谐波电流抑制设备,灯具采用高品质的电子镇流器或高效节能电感镇流器,都会取得既节能又可减少高次谐波电流的效果。在变配电所低压侧电容补偿柜内加装相应的电抗器。
d. 大型商业建筑中,宜设置电气火灾监控系统“预防为主.防消结合” 一直是消防工作的基本原则。在人员密集、火灾危险性大的商业建筑内部设置电气火灾监控系统,能及早发现电气火灾隐患,使维护管理人员能很快查找,并予以消除,对降低电气火灾发生率,是非常有效的。日本从1989年开始强制安装RCD装置.起到了良好效果,其电气火灾发生率是世界上较低的。我国近几年对此也开始给予了重视,GB 50045-95《高层民用建筑设计防火规范》 (2005年版)、GB 50016-2006《建筑设计防火规范》、《民用建筑电气设计规范》等现行技术规范中对其应用也作出了相应要求。
根据商业建筑中电气火灾多发生在负荷侧配电线路中的特点,笔者认为,RCD装置宜安装在楼层配电箱进线处。为避免因RCD报警自动切断电路造成人员秩序混乱,宜采用报警作用于发出声光报警信号,或报警信号加延时(例如30~60 min),在延时阶段,维护人员手工断电,并对该回路的故障进行处理。变配电所低压柜出线回路处安装剩余电流探测器的必要性不大,如需可设温度探测。目前已建成的许多变配电所各出线回路外引段,敷设在电缆沟或电缆桥架内,无间距集中敷设,散热条件差,引起电缆发热严重。如再遇上本文所述情况,就有引发火灾的可能有些单位为避免由此引发的火灾。在此处采用专用通风机降温或采取压负荷措施,笔者认为鉴于目前部分施工安装不规范的客观现状,在变配电所馈线处设置温度探测器(热敏电阻),在早期发现温度异常,并采取相应措施消除火灾隐患是需要的。为便于运行和管理,大型商业建筑中电气火灾监控系统应单独自成系统,采用总线制传输,监控主机设主、从机,分别安装于消防控制中心和变配电所值班室。
2.2 规范施工安装工艺
严格执行GB 50303―2002《建筑电气丁程施工质量验收规范》标准:使用符合国家标准的导线,杜绝三无产品;保持导线的安全距离;商场内严禁导线明敷;在有可燃物的场所,应穿钢管保护;在没有可燃物的场所,可采用穿阻燃硬塑料管保护;导线接头要连接可靠;不允许有导体现象;安装过程中,不要伤及导线的绝缘层。
2.3 加强用电管理和配电线路的维护检查
用电设备容量增加应及时更换导线,使负荷电流控制在导线的允许载流量之内。调整回路,注意使各相负荷基本平衡,在照明配电箱的进线处,负荷不平衡度应保持在25% 以内。N线截面应和相线截面一致。
2.4 建筑内部装修问题
1.1电气火灾原因分析
1.1.1电气照明的火灾危险性
在商场的用电中,电气照明的用电量占有很大的比重。从柜台到墙、柱、顶棚都布满了照明灯具,具有很大的火灾危险性。
(1)安装在商场吊顶、柱、墙上的照明、装饰灯具,多采用荧光灯呈带状或分组安装,这些灯具一般都以埋入式安装在吊顶里面,数量比较多,长时间使用后,镇流器易发热起火。
(2)安装在商品橱窗和柜台内的照明灯具除了荧光灯以外,还有各种射灯,射灯除采用冷光源外,其它光源的灯,长时间通电使用后表面温度都较高,足以将可燃物烤燃。
(3)商场内和商品橱窗里安装大量的广告霓虹灯和灯箱,有的还安装操纵活动广告的电动机、霓虹灯变压器器具等用电设备,这些电气设施长期使用都会产生热量,潜伏着较大的火灾危险性。
以上各种电器照明设备,品种数量之多和线路错综复杂之程度都是其他公共建筑难以相比的,加上商场每天的营业时间长,如果设计、安装、使用、维护过程中稍有不慎,极易引起火灾。
1.1.2电器辅助设备的安全问题
商场电气系统中配有许多开关、接触器、继电器等电气接(插)件,由于在安装、使用及维护方面的原因,电气接(插)件容易产生电弧、发热现象,具有很大的火灾危险性
1.1.3电源线路的火灾危险性
经营家用电器、照明器材等商品的柜台,为了测试的需要使用临时插座供电,且负荷相当大,这部分负荷在电气设计时其分布状况往往没有考虑进去。它使线路所承受的荷载增加或使用三相用电负荷不平衡,电源线的电流负荷大,使导线发热,温度升高。
1.2可燃气体火灾原因分析
1.2.1燃气火灾危险性
实践表明,燃气火灾的发生,是可燃气在生产和输配中因开炉、停炉、断电、断水、检修或生产设备破裂、罐装脱节,由于空气侵入煤气系统或煤气泄漏或运输时发生碰撞冲击,接触易与发生化学反应的氟氯等物质,遇有明火、静电等所造成的,具有很大的火灾危险性。
1.2.2造成超市燃气火灾的隐患
大型商场、超市内的商品具有相当多的可燃物品,还有一些商品、如指甲油、摩丝、发胶、气体打火机充气罐等,均属于易燃易爆危险物品。这就对大型超市的火灾安全构成了威胁,一是有些业者为了追求最大利益,所采用的小型燃气储罐未经过有关部门的质量检测,极易发生泄漏,爆炸能火灾事故;二是一些业者违规操作,或者疏忽大意,忘记关阀或者引燃其他物质,造成火灾。
1.3管理不到位人为造成的火灾隐患
从公安消防机构参与调查的火灾事故看,违章用火、用电、用气和违反安全操作规程等人为因素是引起商场、超市、购物中心火灾的直接原因;而消防管理不到位,防火责任不落实,则是火灾发展蔓延,最终酿成特大火灾的主要原因。
1.3.1安全出口不畅通
安全出口数量虽然满足要求,但在营业期间保持畅通的不多。商场、超市的场地在经过建筑设计消防审核、验收、开业前消防安全检查等程序把关后,安全出口的数量、疏散通道的宽度等基本能满足规范要求。但在营业期间,出于防盗和便于管理的目的,商场超市往往只将主要出入口保持畅通,而把其它安全出口上锁或用货架、广告画等遮挡,群众基本不知道除主要出口之外的安全出口的位置。
1.3.2疏散通道被占用
商场、超市进行开业前消防安全检查是在尚未营业、货物堆放整洁或尚未堆放货物、现场人员少的情况下进行的,实际在营业期间,部分销售量大的货架为了及时上货,往往将部分货物堆放在货架旁。另外,商场内开展的各种促销,以及购物车、购物篮等的堆放,都以方便顾客为出发点,却不同程度地占用了疏散通道,使疏散通道的宽度减少。
1.3.3疏散指示标志不明显
商场出于促销及营造购物氛围的需要,往往在店内装饰很多饰物,在天花板或吊顶下悬挂宣传画、广告等,基本将疏散指示标志“淹没”,使得疏散指示标志形同虚设,无法发挥其应有的作用。有的疏散指示标志指向的安全出口被锁或被封堵,在突发事件情况下,就会给人员误导,延误逃生的宝贵时机。
2、大型超市火灾应对对策研究
2.1事故前的准备
充分做好灭火准备工作,力争初战得力。首先,公安消防部队平时要加强对大型超市的情况熟悉,并制定灭火预案。其次,超市内部要建立健全消防组织机构和严格的消防安全管理制度,制定详尽的发生火灾时的自救方案和人员疏散方案,并定期进行演练。再次,公安消防部队与超市要紧密配合,共同训练,通力灭火。
2.2根据火灾形势科学施救
2.2.1做好侦查工作
仔细侦察火情,准确掌握着火点位置和火势蔓延趋势。一是到场后要迅速通过外部观察和询问知情人了解起火部位、有无被困人员、有无易燃易爆及贵重物品受到火势威胁。二是利用消防控制中心了解掌握第一次自动报警探头的位置和随后其它探头报警的位置,确定出大致的起火点和火势燃烧范围;三是要向超市内部保安人员和负责人了解掌握燃烧的准确位置,当前火势的发展情况和人员被困及疏散情况;四是要组成侦察小组,深入内部仔细侦察起火的准确位置和火势蔓延途径及内部消防设施可利用情况。
2.2.2坚持以人为本
超市发生火灾后,应采取“先疏散救人、再灭火,采取固移结合、排烟、堵截火势蔓延结合”的对策。尽量避免发生人员伤亡事故。
①利用扩音器稳定人员情绪,指导被困人员疏散,防止不必要的伤亡。
②组织人员在周围实施警戒,维护秩序,防止无关人员进入火场
③超市发生火灾,应首先疏散着火层和着火层上层人员,然后再疏散其它各层人员,防止混乱。
④组织搜救小组进入内部寻找被困人员,稳定被困人员情绪,有序疏散
2.2.3把握灭火关键点
利用室内消火栓、灭火器等设施,提高出水速度,尽快控制火势。及时进行排烟,减少火场毒烟聚集,为人员疏散和战斗行动创造有利条件。搜救有无人员被困时,要两人或者两人以上为一组,并注意与外界保持联系。
关键词:电气线路;发热;火灾;机理;措施
中图分类号:F407 文献标识码: A
引言
随着我国经济建设的快速发展,楼宇建筑配电系统在建筑中所占的比例越来越大。现代化的建筑造型各异,室内外装修、电气线路敷设复杂,火灾隐患增多。据统计,2007-2012年共发生电气火灾24898起,占火灾总数的比例达30%,造成的损失极为惨重。
1、建筑电气线路火灾的特点及成因
1.1、电气线路火灾特点
电气线路一般是由若干的导线或电缆按照电气线路设计要求组合而成。基于民用建筑电气线路复杂,且线路长分支多。相应地增加了电气线路同建筑内可燃物的接触机会。目前,民用建筑电气线路导线或者电缆外部的绝缘材料采用的是可燃性的有机材料。如果电气线路出现短路或者导线、电缆在长时间工作下局部过热,达到或者超出电气线路绝缘材料的可燃值,电气线路就会着火,假如电气线路周边有可燃物,随着电气线路的燃烧蔓延,将会引燃其他物品,进而形成火灾。
1.2、电气线路火灾成因造
成电气线路火灾发生的原因有很多,但总的来讲主要包括以下几个主要原因:电气线路的短路;电气线路的过载运行,电气线路接线或者元器件接触不良等;但从电气线路的防火角度分析,造成电气线路火灾发生的根本原因是电气线路设计不合理及安装施工未按有关的规程实施。具体分析如下。
1.2.1、未根据民用建筑的功能要求合理选择
电气线路导线或电缆,比如有些民用建筑个别部位要选用耐腐蚀性及耐高温的导线或者电缆,而在电气线路安装施工部分施工单位未按设计要求选择导线或者电缆,为了节省工程成本开支,往往会选用常规的导线或电缆。常规电缆的耐腐蚀性及耐高温性达不到设计要求,容易在恶劣的环境下遭到破坏,如导线或电缆外缘绝缘材料腐蚀严重,线路交织在一起出现短路,进而引发电气线路火灾。
1.2.2、电气线路安装施工时未严格按照有关规范施工
部分的施工人员在施工过程随意地对电线或者电缆进行拖拉,导线或电缆外部的绝缘材料被严重破坏,一旦施工过程中将绝缘层受损严重的导线或电缆紧密地排布在一起,很容易造成线路出现短路现象,进而引起火灾;此外,有些施工单位线路连接不规范,不达标,存在线路接头位置不牢固,致使接触电阻变大,电气线路运行时会因局部电阻过大,温度过高引发火灾。
2、电气线路发热引发火灾机理分析
电气火灾发生的机理可以归结到电接触引发火灾、电弧放电引发火灾和电发热引发火灾三种情况,每次电气火灾都是电接触、电弧放电和电发热单独或综合作用的结果。
电气线路发热机理电气线路的发热是由于电流通过线路时电能在导线中以热能消耗的一种表现,特别是当通过导体电流大于额定电流时,导线的温度急剧上升。当线路没有通电时,导线的温度与周围介质的温度相同;当电流通过之后,导体便会发热,其热量一部分使导体温度升高,另一部分则散失到周围的介质中。导线中能产生多少能量即能产生多少热能,根据下式得出:
(1)
式中,Q为热量,K;K为比例恒量,0.24;I为电流强度,A;R为电阻值,Ω;T为通电时间,h。
当导线上因电流而产生的热量不能很好地散失到周围的介质中去的时候,会使整个导线蓄集能量而发热,致使绝缘破坏引发火灾。
导体长期发热允许温度分析允许温度是用一定的方法测定的导线的最热温度。在此温度下,整个线路能保持连续工作而不被损坏。导体的允许温度可以由导体允许载流量计算公式推导出:
(2)
式中,I为通过导体电流,A;Kch为导体的总放热系数,W/m2℃;F为导体的散热面积,m2,F=πdl;θy为导体温度,℃;θo为周围环境温度,℃;R为导体的电阻,Ω。在选定了导线和已知通过导体电流的情况下,用式(2)可以推导出导体长期发热允许温升τ和导体温度θy
(3)
(4)
设定导线为均质导体,即全长截面积和材料相同,可以得出某一确定均质导体的温升按电流指数函数增长,温升曲线如图1所示。从图1曲线中可以直观地看到,当选定导线后,导线上的温度与通过导线的电流和导线所处的环境温度有关。
图1均质导体温升曲线
3、电气线路发热的预防对策
3.1、设计合理的电气线路系统
设计合理的电气线路系统,可以有效的预防火灾。我国的住宅用电负荷跟以往想比,大了很多,单相电源配线已经远远无法满足住户的使用需求。以往的低压配电分为单相二线制、单相三线制、三相三线制、三相四线制4种基本配电形式,而三相四线制与其它几种形式相比,损耗最低,是老民用建筑最常用的线路设计方案。但是在三相四线制供电中由于三相负载不均衡时和低压电网的零线过长且阻抗过大时,零线将有零序电流通过,过长的低压电网,由于环境恶化,线路老化、受潮等因素,导线的漏电电流通过零线形成闭合回路,导致零线也带一定电位,这样对安全运行十分不利,在零干线断电的特殊情况下,断线以下的单项用电设备和所有保护接零的设备产生危险电压,这是十分危险的。而采用三相五线制的供电方式,用电设备上所连接额工作零线N和接地零线PE是分开的,工作零线上的电位不能传到用电设备的外壳上,从而也就有效隔离了三相四线制供电方式所造成的危险电压,消除了设备产生危险电压的隐患,从而可以从根源上减少火灾发生的几率。同时我国对于民用住宅电路设计有明确的要求,每个住宅的大功率电气线路应该跟常用照明线路分开,大功率电器设备要设计独立的回路,并且每个回路要有相应的空气开关。同时,设计的电气线路系统应该经济合理同时能够充分满足住户的需求。
3.2、正确选择电气线路导线及电缆型号
建筑电气线路安装施工中采用较多的铜芯及铝芯的导线电缆。在选择导线电缆型号时应按照以下原则进行。从经济性角度分析,在电气线路导线电缆型号选择时,应在满足民用建筑敷设要求的基础上尽可能地选择价格比较低廉的铝芯导线电缆;对于高层或者超高层的民用建筑电气线路导线电缆型号选择,由于该类建筑的负荷比较集中,为了保证导线电缆截面的载流性满足线路稳定运行要求,应选用铜芯导线电缆;民用建筑内的有关消防设施的线路安装必须要选用铜芯导线电缆。
在满足民用建筑消防要求的前提下,尽可能地选用绝缘性能好,价格比较低廉的塑料绝缘线。此外,经大量的工程实践证明,该绝缘线安装施工简单、方便,电气线路运行稳定,发生电气线路火灾事故几率较小。
在选择电气线路导线电缆型号时,还应根据民用建筑的使用环境情况及安装敷设方式而定;比如,对于高层或者超高层的民用建筑,在选择导线电缆时应选择耐腐蚀性、耐高温的矿物绝缘电缆,电缆的缆芯为铜芯;绝缘层由氧化物质构成;电缆护套为无缝钢管;其中绝缘层是氧化镁,该中氧化物的熔点为2300℃,远远超过铜的熔点,即使火灾发生,电缆绝缘层也能承受高温,避免电缆在高温下燃烧破坏。
3.3、加强电气线路的管理
电气线路前期设计的再合理,安装工程质量再好,如果后期管理不善,火灾事故还是会出现。电气线路管理是一个长期的过程,需要管理者有很强的责任心和专业能力。有的电气系统也许是现阶段最先进的,可是随着时间的变化,系统还是会老化、落后,会出现很多不可预知的问题。因此,管理者要将电气设备的资料妥善保管,定期将电气线路的数据情况与之前的情况进行对比,就可以及早的知道电气线路的变化情况,有效预防故障的发生。同时也要加强住户对于电气线路的认识,对于一些需要维修或者更换的电气设备一定要及时的维修、更换,不能持侥幸心理。给更多的用户普及用电知识,让他们知道劣质电器的危害,一定不能为了图便宜选择质量有问题的电气设备。
4、结语
电气故障和违规用电引发的火灾事故频频发生,除造成巨大经济损失外,还伴随有重大人员伤亡。为有效地预防类似火灾事故的再次发生,保障人民生命安全,减少社会财产的损失,分析电气火灾形成的原因,提出预防电气火灾的对策十分重要。
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【关键词】建筑;电气;消防联动控制
一、建筑电气消防联动控制系统的基本结构
随着时代的不同,科学的不断发展与进步,人类居住的建筑以综合体的高层为主,这种建筑由于其居住人数众多、楼层高,发生火灾时人口不易疏散,导致火灾隐患重大。这就对建筑的消防安全提出了更加专业的要求,其中建筑电气消防联动控制在消防安全中有着极其关键的作用。建筑电气消防联动控制系统是:当火灾发生后,联动启动各种相应消防设备,已达到报警,警报及扑灭火灾的作用。基本原理就是根据不同的输入信号输出不同的控制信号。一般情况下,建筑电气消防联动控制系统与火灾报警系统组合使用,其基本结构是:防烟、排烟及空调通风控制;常开防火门、防火卷帘门控制;火灾警报装置控制等。但是由于建筑设计不同,所以消防联动控制系统的控制范围及设备也因地制宜。
二、建筑电气消防联动控制存在的问题
在当今的建筑工程中,消防联动控制系统的自身优势十分突出,能够迅速探测处火灾的位置并及时报警等,可以表明安装和正常使用消防联动控制系统是保证整个建筑设施安全的唯一方法,但是目前消防联动控制系统依然存在着一些问题,需要我们去改进和学习,主要表现在以下两个方面
(一)系统本身存在的问题
1.联动设备存在动作不规范问题
模拟建筑火灾现场时,虽然火灾所有楼层的消防联动控制系统的全部动作都要做一次,但实际上不可避免的还是会存在联动设备动作有问题的状况,即两次的报警动作不同。
2.防火门与防火卷帘两侧探测器存在设置上的问题
由于建筑工程中,探测器分为普通探测器和专业用探测器,不同的探测器规范也不同。普通探测器在应用过程中,只要是属于防火区域的地方,无论哪里着火,都可以使防火卷帘门等设施开始动作。而专业探测器在应用方面更加专业,只有火灾的烟飘向防火卷帘时,探测器才会探测并作出相应动作。生活中,由于对消防联动控制系统的信任和依赖,人类往往会忽视掉引起设备故障的原因,更多的专注于对设备的设计,日常生活中的保养与维修等方面的分析与探究。尤其是自动报警系统中应用十分广泛的火灾探测报警系统,其常因设备故障问题被维修,却极少有人会对其故障原因进行深层次的探究和分析。因此,对任何自动报警系统存在的问题应当多方面全方位的进行考虑与分析,而不是只看片面,对其出现的故障问题没有形成全面的了解与认识。
(二)生活中对其管理懈怠
生活中,只有在火灾发生的情况下,人民才会突然意识到电气消防联动控制系统的重要性,但是由于平时管理上的疏忽,消防联动控制系统在平时无火灾时,无人问津,基本没有人来检查和管理,设备是否正常,存不存在故障问题及设备坏掉之后没有及时的去维修和解决问题,导致火灾发生,耽误救灾时间。而且比较容易出现故障问题的设备,由于管理不善,时常处于待维修状态。如果不做好日常的管理工作,导致设备最基本的预防作用都没有,发生火灾时,控制火势和灭火的作用基本形同虚设,所以应当按时对消防联动控制系统进行检测和维修。
三、建筑电气消防联动控制的实现
建筑消防联动控制系统的表现形式主要有:集中联动和现场联动两种。一般在现实生活中是与火灾报警控制系统搭配组合使用的。根据搭配组合的形式以及建筑区域的不同,可以分为以下几种报警联动控制系统。
(一)中小型建筑报警联动控制系统
该系统将联动控制开关安装与联动设备现场,方便就地控制和操作设备的使用,通过设备动作的使用将信号反馈给消防中心,方便快捷的解决火灾问题。除此之外,消防中心的工作人员也可以通过手动的操作方式,使用联动设备。这个系统在中小型的高层建筑和拥有房间占地面积较广的场所十分适用。
(二)标准层多的高层建筑报警联动控制系统
该系统想要完成整个系统的运行控制操作,可以通过每一层的消防工作人员和总的消防控制中心配合完成,但是前提条件是要有报警区域较为规则的划分基础。这个系统在标准层诸多的高层和密集组合套层的建筑中十分适用。
(三)高级宾馆等建筑报警联动控制系统
该系统与其他系统不同的地方在于拥有全自动化的火灾报警功能,而且其报警控制器在每一层楼的复合区都安装一个。这个独特的系统功能十分强大,例如手动报警按钮、防火栓等设备发出的报警信号都可以接收,而且能够实现智能联动控制,同时还设有集中报警器,通过收集报警信号与联动设备的动作,来做出集中判断与处理。其实现系统的实际运行方法是通过专门的消防工作人员与消防控制中心合作完成。一般该系统应用于高级宾馆等建筑。
(四)非标准办公大楼建筑报警联动控制系统
该系统不适宜设置区域报警器,是因为其没有专门的工作人员在每一层进行值班。而且将专业的工作人员设置在消防安全中心进行系统的具体运行,消防安全中心也就是其大区域报警器的安设位置所在地。除此以外,适合于用档案库、配电室及微机房等地方的灭火装置系统,是将CO2自动灭火装置等消防报警系统与联动控制系统组合为一体的灭火装置。但是由于使用材料昂贵等问题带来的经济方面的考虑,还需要不断的加强改进,降低造价。
四、结论
综上所述,建筑消防联动控制系统是人类生命财产及建筑物安全的重要保障,是建筑工程工作中必不可少的一个重要环节。虽然其尚有一些问题的存在,但不可否认其在现实生活中的广泛应用,随着建筑行业的不断进步,更应该对建筑消防设施设备予以重视。综合提高建筑质量,通过对建筑消防联动控制系统的实际的应用与探究,控制火灾危害对为人类造成的各种威胁,为人类创造一个和谐安全的生活环境而奋斗。
参考文献
[1]史晓军,游素珍.消防联动控制系统若干问题的讨论[J].安全与健康,2005,19:40-41.
[2]张凯.浅析建筑工程中的消防联动控制系统[J].中国新技术新产品,2013,21:183-184.
[3]郭鹏杰.建筑消防设施联动控制问题的探讨[J].黑龙江科技信息,2010,23:71.
[4]郭连政.建筑电气消防设计与施工若干问题浅析[J].科技风,2010,10:196.
[5]熊丽,黄志俊.建筑电气消防联动控制中的几个问题[J].江西建材,2009,03:54-55.
[6]马鸿雁,蒋志坚,张少军,等.火灾自动报警与消防联动控制系统模拟平台设计[J].电器与能效管理技术,2007(22):33-36.
【关键字】商业地产建筑;电气设计;管理;研究
一、商业地产建筑电气系统的特点分析
1、系统庞大,功能复杂。商业地产建筑通常建筑面积都很大,功能复杂多样,例如集电器卖场、精品柜台、电影院、写字楼、餐饮、娱乐、健身与一体,各类系统非常庞大,用电需求量也很大,对于电气设备、智能监控、安防系统等建筑电气设计的要求很高。
2、需求特殊,功能多变。商业地产建筑的建设方负责整体建筑设计和公共区域的装修设计,包括对建筑电气设计以及工程施工。但是由于商业地产建筑的特殊性,一般以租赁的形式与商家合作,在设计之初要与商家签订合作意向书,各商家提出符合合作意向的设计要求及经营需求,由于商家众多,有许多特殊的需求,建设方在设计时要尽量满足商家合理的特殊需求。对于一些功能未定或者功能可能发生变化的建筑区域,电气设计要尽可能地预留空间,以满足商业地产建筑功能多变的特点。
3、安全保证,功能适用。对于庞大的商业地产建筑电气设计来说,安全性是其重要的设计原则,只有在正常情况下、停电时、还有火灾等意外情况发生时,确保人员生命财产安全和建筑物安全,才能考虑其他设计要求。在设计时,建筑电气要求功能的经济适用性,如简化供电配电系统机构,优化设备数量和容量,设计操作维修更为简便,既要强调节能,又不能因节能过多地增加运行费用。
二、基于建设方的商业地产建筑电气设计与管理研究
1、供电配电系统设计管理。在对商业地产建筑进行供电配电系统设计管理时,首先要根据民用建筑电气设计规范,将商业建筑的供电负荷进行分级,当负荷由两个电源供电,一个电源发生故障时,另一个电源可以继续工作的,称之为一级负荷;当负荷的供电系统,在发生电力变压器故障,或者线路常见故障时,不至中断供电或者中断后能迅速恢复的,称之为二级负荷,对供电没有特殊要求的,称之为三级负荷。通常消防系统设备、弱电系统控制室电源、污水泵、应急照明、主要通道照明、障碍照明、电梯等属于一级负荷;生活热水系统、锅炉、换热站电力、建筑高度小于50米的客梯电力等属于二级负荷。设计时要通过大量调研工作,并结合建设方的开发思路和要求,明确商业地产各类建筑以及功能设备的功率负荷密度指标,例如,在供电负荷总体指标中,空调系统负荷一般采用压缩制冷设备负荷为标准,如果空调系统采用吸收式制冷设备,那么设计计算时负荷密度标准要降低40%左右。另外就是对需要系数的确定与设备组数量,这些都与实际使用状况有关,对于有特殊要求的设计要根据情况具体考虑。在建筑电气供电系统中,无功功率补偿装置是不可缺少的重要设备,合理的补偿可以最大限度减少电网的损耗,提高供电效率和改善供电环境,但是需要注意由此引起的供电系统电压波动和谐波增大等现象。对于配电线路在设计时必须配置过载保护、短路保护、接地保护,配电系统的保护措施要有一定的选择性,最大限度满足商业地产建筑的用电需要,并尽可能减少项目电气系统日后的调整修改。
2、动力及照明配电系统设计管理。动力配电系统有其特殊的运行要求,当发生火灾时,消防系统设备如水泵、风机等,在运行过程中如果发生故障,那么只能系统报警,但不能切断电源。照明配电系统在商业地产建筑电气设计中分为一般照明、局部照明和应急照明,在照明设计时考虑商业建筑的特点,统筹规划,预留一定的发展空间。另外,备用应急电源的设计也非常重要,其容量和应急供电时间,应能满足商业地产建筑内所有消防用电设备中设计火灾延续时间的最长要求,一般要大于一个小时。
3、节能设计管理。节能,看似简单的两个字,在建筑电气设计中,它涉及的范畴很广,包括对电气系统的设计、对电器产品的选择、对工程施工的过程、对运行使用的管理等,无不包含着节能的内容。设计时,要坚持避免不必要的消耗,在满足使用要求的情况下,以降低能耗为基本原则。在设计时要注重每一个细节,如变压器的设置应靠近负荷中心,有效减少损耗;建筑电气线路在设计时,要考虑到布线问题,尽量采用直线,减少弯路和回头线;如果用电设备计费相同,可将这些负荷集中统一运用于同一条供电干线,不仅可以实现同类电气设备功能的交替使用,还使同样导线的截面传输电流减小,这样可以大大减少线路损耗。新型照明系统的节能措施效果很好,另外照明技术与纳米技术相结合,可以诱导植物发光从而实现绿色照明,这个技术既能节省布线,又能节省能源,是非常值得研究的课题。
4、其他电气设计管理。基于建设方的商业地产建筑电气设计与管理包含很多内容,如变电防雷与接地系统设计、电梯安装设计、地下室人防工程设计、火灾自动报警及联动系统设计等。电梯的供电可从变压器低压出口处分开形成单独的供电系统,根据建设方的需要,可设计成一级负荷供电电源,也可设计成二级负荷供电电源,电梯电源设备的馈电开关要采用低压断路器,每台电梯要设计单独的主开关和保护装置,主开关应具有切断最大电流的能力。变电系统是建筑电气防雷系统的重要组成部分,设计安装避雷针是变电系统防雷的主要措施,设计时要引入保护系数并与避雷针的有效高度之间进行取值,确保防护范围和防雷效果。地下室人防工程在设计时要预留电气管道、线路;电气火灾报警器要与消防报警系统联动,实现双重控制,最大限度避免火灾隐患。
三、总结
随着城市建设的不断发展,许多现代化大型商业地产项目拔地而起。商业地产项目的开发需要经历较为复杂的环节,在整个项目设计中,基于建设方的商业地产建筑电气系统的设计非常重要,它涵盖了诸多内容,如商场、餐饮、娱乐、超市等,因此对电气设计和管理也提出更高要求,既要结合商业地产的特点,又要符合大众的需求,在质量安全和成本控制的前提下,做到节能环保,全面提高商业地产建筑电气设计的综合科技含量。
参考文献:
[1]柯颖智.电气火灾的主要原因及防范对策.福建建设科技.2005,01:55-56.
【关键词】施工 ;事故 ; 用电管理 ;安全措施
[Abstract] since the reform and opening up, China's rapid economic development, an increasing number of construction projects. Especially large and medium-sized construction projects launched the construction site electricity load increases. Because of the errors in the process of construction, especially the construction site a worker to safe use of electricity, the lack of knowledge and so on, and the safety accident. To cause this article from the construction site temporary power electrical accidents, expounds the construction site temporary electrical power system electric shock, fire and other safety accident, combined with my practical experience in project management in many years, the corresponding technical, management and organizational measures.
[keyword] construction; accident; power management; safety measures
中图分类号: TU714文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、引 言
随着技术进步,原来手动操作的工机具,大部分都被电动工机具所代替。在施工现场,因临时用电系统原因造成的安全事故占有很大的比例。为加强建筑施工现场的用电管理,确保用电安全、可靠,防止事故发生,对用电设备做好接地保护、接零和漏电保护防止触电事故;加强对电缆的敷设和隔离保护是非常必要的。在建设项目开工前,施工单位专业电气技术人员应按照项目实际情况及项目用电设备负荷要求编制临时用电施工组织设计,审批通过后应严格按照临时用电施工组织设计的内容布置电缆、设置各级电源箱和开关原配件;施工临时用电设计应满足安全、可靠、优质、经济等要求。搞好施工现场的安全用电无论是对员工还是对企业都具有深远的意义。
二、临时用电施工组织设计的重要性
按《施工现场临时用电技术规范》JGJ46-2005的要求,施工现场临时用电设备在5台或者设备容量在50kw以上,均应编制临时用电施工组织设计。编制临时用电施工组织设计的目的在于使施工现场临时用电有一个科学的依据,从而保障其运行的安全可靠性;另一方面,临时用电组织设计作为主要技术资料,有助于加强对临时用电工程的技术管理。
2.1施工总用电量的计算及供电线路的选择
按常规,在主体工程施工阶段的施工用电量最大。因此如果供电线路在主体工程施工阶段能满足施工需要,在基础和装修阶段一般也能够满足施工需要,只需要计算已经配置好的各个配电箱的线路的用电量并据此选择导线即可。
理论上,对供电线路的选择必须经过以下几个步骤:1、根据计算电流和导线的允许载流量选择导线截面;2、根据允许的电压降来选择导线截面;3、根据导线的机械强度来选择导线截面;4、根据上述三种情况选择的最大导线截面为最终选定的供电导线截面。对于具体工程来说,还应考虑供电线路的长度,有没有对电压降要求非常严格的高精尖、高技术含量的施工机具和试验仪器等因素。
2.2分支线路及配电箱
施工现场的主要用电设备一般为:混凝土泵送设备,单车笼卷扬机提升架,砂浆搅拌机、电焊机、锯木机、平板振动器、钢筋加工机等。各种机械设备同时使用时,计算其总用电量(假设为180 KW)。若选取同时使用系数k1 =0.7,COSΦ=0.80,计算电流为:
Ij= k1ΣP/(3U COSΦ)=0.7×180/(3×0.22×0.80)= 238.6A
选用配电箱内总开关250A,供电线路BV-3×70+2×35基本可满足供电需要。
其他各工作面施工的分支线选择,也须先计算电流,再选用合适的导线后穿塑料管敷设。但考虑到有些分支线是确保整个工程施工进度的比较关键的临时用电主干线,特别是到了装修阶段需要负担大量的电焊设备、各专业工种的现场加工制作工具、以及各种灯具、设备的调试、试运行的用电,因此更加应该前瞻性的预留一定裕量,同时该主要分路应在留有配电总箱外还应在适当位置留2~3个分配电箱。
三、临时用电系统的安全事故的原因
3.1造成触电事故的原因
建筑施工现场的触电事故主要是由于配电线路架设、电气设备安装和起重机械运行不符合安全技术要求,以及存在临时用电观念错误,从而乱拉乱接电线等现象所造成。分析其原因主要有下列几种:
①在高压线下施工或在高压线下施工时不遵守操作规程,违章操作,使金属物件接触高压线路而造成触电。
②施工供电线路架设不符合规范,容易使人误碰导线或由跨越电线造成触电。
③在维护检修时,不严格遵守电工操作规程,麻痹大意,造成事故。
④由于电气设备损坏或不符合规格,又没有定期检修,以至绝缘老化、线缆破损而漏电,酿成事故。
⑤其他的原因,如在电线上晒衣服或大风把电线吹断形成跨步电压等。 由此可以看出,造成触电的基本原因,大多数是由于轻视电的危险性,缺乏用电常识,以及设备不合格或忽视设备缺陷的危险性而造成的。
3.2造成火灾事故的原因
①电焊:施工现场因电焊造成的恶性火灾事故最多。电焊发生火灾,原因主要有:一是电焊的金属火花喷溅引燃周围可燃物;二是电焊产生的高温因热传导引燃其他可燃物;三是焊接导线与电焊机、焊钳连接接头或焊接导线的接头处理不当、松动;四是焊接导线选择不当,截面过小,超负荷使用使绝缘损坏造成短路;五是焊接导线受压、磨损造成短路或敷设不当、接触高温物体或卷曲造成涡流,过热失去绝缘作用而短路;六是电焊回路线使用、敷设不当或乱搭乱接,在焊接作业时产生电火花或接头过热引燃易燃、可燃物。
②电气线路短路:原因之一是绝缘电线、电缆没有根据具体环境选用,也没有采取相关防护措施,使绝缘层受高温、潮湿以及腐蚀作用的影响失去保护能力;二是线路维修管理不善,陈旧、老化或受损,线芯;三是安装、修理人员接错线路、带电作业时人为造成短路,或者现场搬运金属物件时不慎误碰电线等。
③超负荷:导致施工现场电气线路过负荷的主要原因是导线截面选择不当,实际负载超过导线的安全载流量;在线路中擅自接入过多或功率过大的电气设备,超过了配电线路的负载能力等。
④漏电:漏电电流的热效应是引起火灾的起火源,漏电电流的电阻性发热和击穿性电弧作用,常常会引燃其作用点处的可燃物造成火灾。施工现场漏电的原因主要是电气设备安装不当,线路缺乏维修保养而使绝缘老化,或长期受到雨水、腐蚀气体的侵蚀、机械损伤等。如施工现场的输送机等大型露天用电设备、室外敷设的配电盘、电源开关、插座、电气线路等都容易发生漏电情况。 此外,建筑工人安全用电知识相对匮乏,往往会因乱拉乱接电气线路用于照明、取暖、烧火做饭等引发电气火灾。
四、临时用电的安全管理措施
4、1安全用电的技术措施
①严格按照国家电气安装规范要求敷设电气线路,严防短路、接触不良、过负荷等情况的发生。选择导线要充分考虑用电负荷、机械强度和使用环境等因素;总配电箱(或配电室)、分配电箱、开关箱等要采取必要的防潮、防尘、防损伤措施;要安装短路、过负荷、漏电等电气防护装置,对配电装置和配电线路实行短路保护、过载保护和漏电保护;电气线路连接接头要牢固,防止接触面松动、氧化导致接触电阻过大;室外架空电气线路严禁架设在树木、房屋、脚手架以及其他非专用电杆上,严禁成束架设,保证线路架设所要求的档距、线间距以及最大弧垂处与地面的距离等等。
②施工中所有行灯电压不超过36伏,潮湿场所的行灯电压不超过12伏,行灯电源线使用软橡胶电缆,行灯安装保护罩。
③现场临时电源线按照临时用电设计的布置统一规划,采用三相五线制布线,直埋电缆的地方设标识牌,线路沿途有保护措施。现场的配电盘摆放整齐,颜色一致,并有防雨措施。电线无破损,电源线与设备的接线必须用螺丝压紧;不得使用单层绝缘电线电缆;电源之间的连接头必须用绝缘胶带包扎;做到“一机、一闸、一箱、一保护”。
④切实做好变配电设备和各种用电设备的保护接地和防雷接地。
⑤加强对用电设施和电动工具的检查维护,电动工具都经过定期检测并合格,有明显的检测合格标识,建立电动工器具和设备台帐并办理使用登记手续。
4、2安全用电的组织措施
①施工用电作业人员持证上岗;其他各工种施工人员须做好三级安全教育,经培训、考核合格后方许进场作业。
②加强施工现场可燃、易燃物品的管理。
③建立健全安全管理的组织机构,完善各项安全管理制度。
④开展日常安全检查、季节性的安全检查、节假日的重点安全检查和不定期的安全抽查。做好安全检查记录,建立安全管理台账。
⑤加强安全用电宣传,深化安全用电意识,经常对现场人员进行安全用电知识的培训。
⑥强化管理 ,落实安全责任制,特别是加强现场安全管理人员的安全责任,使之对施工用电的维护、巡视、检查真正起到作用。
总之,在现场施工中,安全用电是每位员工人身安全的需要,也是企业安全生产的需要。只有通过不懈的努力,扎扎实实的解决问题,才能防范于未然,提高建筑施工现场用电设备安全可靠性及效率,最大限度地防止触电、火灾的发生,达到保障人身安全和减少财产损失的目的。
应用文献:
1、《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ 46-2005
2、《实用建筑施工安全手册》
3、《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194-93
[关键字]高层建筑 消防设备 电气防火设计 措施
[中图分类号] TU998.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-2-265-2
1 高层建筑产生火灾的原因及早期报警
(1)电气装置设计不合理。
①如果场所内有腐蚀气体,采用的设备又没有符合防腐的要求,就会导致绝缘遭到破坏,由于短路引起火灾。
②防爆场所没有安装防爆电器设施,线路中电流超过允许值使电器设备超负荷运行,由于设备过热导致火灾发生。
③在容易遭到雷击的场所没有设置合理的防雷装置或者防雷装置失效,由于电流效应引起火灾。
(2)电气安装不规范。
①在连接导线的地方采用缠绕方式,使用时间久了就会发生氧化,使电阻变大,接头因为过热引起火灾。
②接线端子板、断路器、设备连接螺钉、插保险的熔丝等,经过长期的运行振动使连接松动,接触电阻变大引起火灾。
③灯具在安装的时候没有按照规范要求,对卤钨灯、白炽灯等产生的热量未进行处理防治,导致周围易燃物质烤燃引起火灾。
(3)报警控制器安装位置的选择。区域报警控制器宜安装在经常有人值班的房间或场所,如值班室、警卫室、楼层服务台等。其环境条件应清洁、干燥、凉爽、外界干扰少,同时考虑管理、维修方便等条件。集中报警控制器应设置在专用的房间或消防值班室内,并有直接通向户外的通道,门应向疏散方向开启,入口处要设有明显标志,房间要有较高的耐火等级。其环境条件与区域火灾报警控制器安装场所的要求类同。
2 消防用电设备的负荷等级
合理确定高层建筑中消防用电的负荷等级,保障消防用电设备供电的可靠性,是高层建筑电气防火设计中的一个基本问题。高层建筑中消防用电的负荷等级,应符合现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》的规定。
3 消防用电设备的配电
消防用电设备在低压配电所如何取得用电电源,这是电气设计和防火监督人员经常思考的一个问题。在国家标准《高层民用建筑设计防火规范》中已明确规定:高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电,应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。
但对其它的消防用电设备,如:电动的防火门、窗、卷帘、阀门等没有具体规定,这些设施虽小,但对于保障整个建筑的消防安全也是不容忽视的。对于这些容量小,布置分散的消防用电设备,如果均在最末一级配电箱处设置自动切换装置,不仅造成配电系统结线复杂,而且增加投资。
因此,笔者认为在设计中应根据各工程的实际情况,按楼层或按防火分区设置一台总的双电源自动切换装置,采用耐火耐热配线分别引至各消防用电设备。
4 消防用电设备的配电线路
在工程设计中,消防用电设备配电线路设计的基本原则是采用耐火耐热的配线措施,其中包括电线、电缆的选型及敷设。
4.1 电缆、电线及母线槽的选型
高层民用建筑中消防设备的低压配电干线中宜采用耐火型密集型母线槽,与传统的电力电缆配电方式相比较,它具有较高的电气及机械性能外壳接地好,安全可靠。虽然密集型母线槽不如空气式母线槽插接孔引出分支回路随意性强,但其防火性能好。密集型母线槽的敷设必须现场实测,安装线槽的长度精确度要求较高,母线槽的插接式开关箱高度也应根据设计确定。
4.2 线路的敷设
(1)对消防设备配电线路进行暗敷时一般是采用普通电线电缆,并将其穿在金属管或阻燃塑料管(氧指数不小于 35)并埋设在不燃烧体结构内,且穿管暗敷的保护层厚度不宜小于 3cm
(2)当消防设备配电线路只能采用明敷方式时,宜优先使低烟无卤电缆等不燃类电缆。若使用普通电线电缆,则应采用有防火保护的金属管或封闭式金属线槽保护,此时可喷涂防火涂料作为防火保护措施。
(3)当消防设备配电线路采用绝缘和护套为不延燃的电缆并敷设在电缆竖井内时,因电缆本身具有耐火耐热性能,可不用金属管保护。但是当与延燃电缆敷设在同一个电缆井时,两者之间必须用耐火材料隔开。另外由于竖井烟囱效应,易使火势扩大,所以楼层间应采用防火材料密封隔离,电缆电线在楼层间穿管时,两端管口空隙要用防火材料封堵。
(4)当消防设备配电线路在建筑物吊顶内进行敷设时,宜优先使用低烟无卤电缆等不燃类电缆,可避免由于采用普通电缆所需的防火桥架而导致吊顶底标高降低或楼层层高增高的影响。
5 配电线路的保护
高层建筑因功能需要,往往进行二次装修或增加用电设备,容易造成线路过载、短路和接地故障,而导致电气火灾的发生。特别是电弧性接地故障,一般的低压断路器因其额定动作电流较大,而接地故障引起的接地短路电流较小,而不易使断路器动作跳闸。
因此,正确、合理的短路、过载和接地故障保护相当重要。对于一般的配电线路,可在低压电源进线端安装带过载保护、短路保护、剩余电流动作保护于一体的多功能低压断路器,不仅可以保护线路、保护设备、而且还可防止因接地故障引起的电气火灾。
6 电气火灾监控
在设定剩余电流动作电气火灾监控系统的报警值时,剩余电流报警设定值必须大于被测电路的泄漏电流值,可以使用装置的预检功能,检测被测电路的实际泄漏电流值,通常报警设定值取值不小于泄漏电流值的两倍。根据系统的特点,电气火灾监控系统的安装一般可分为2部分,其一是监控器和探测器在配电柜内的安装,其二是现场的管线广配敷设和接线。
前者要与配电柜生产厂家密切配合,后者与一般的电气安装项目基本相同。
6.1 监控器和探测器在配电柜内的安装
由于监控器一般安装在配电柜门上,而探测器要穿过配电回路并固定在柜内,因此最好把这 2项设备交由配电柜厂家安装。在确定好配电柜供应商后,施工单位应首先与配电柜厂家仔细复核配电柜系统图,明确各配电柜中配电回路的形式(电缆型还是铜排型),提交监控器和探测器的规格型号以及外形尺寸。在配电柜的生产过程中,厂家就可以把这 2 项设备在柜内安装固定好,作为1个成品配电柜送到施工现场,完全省掉工程现场的复杂安装程序,同时避免了配电柜内线缆、铜排重新拆卸和安装可能带来的故障隐患。
6.2 现场管线敷设和接线
相对于其他设备安装工程来说,电气火灾监控系统的现场安装很简单。首先管线数量比较少,其次管线种类单一。注意总线的管线不要与其他强电或弱电线路混在一起;超5类 UTP 线缆敷设时,在配电箱内需预留足够长度;在压接好RJ45水晶头后,用测线仪测试线路,合格后在柜内绑扎好;柜门内侧布置需美观牢靠,不影响柜内元器件。据说现在有些生产厂家开始开发用RS485总线来替代现有的超5类UTP线缆,同时采用插接式端子块接线,这将使得现场线缆的敷设和接线更为方便快捷。
7 结束语
目前,我国高层建筑中电气火灾防范措施还不健全,和发达国家比还有一定的差距,问题也比较多,我们应该积极向发达国家学习,结合我国具体国情将电气线路设计到最佳,保障人民的生命财产安全。
参考文献
[1]颜麒文,罗有基.高层建筑电气火灾的特点及防范对策[J].广西民族大学学报(自然科学版).2008(S1).
【关键词】高层建筑;电气设计;火灾防范
一、高层建筑电气火灾原因及特点
配电系统在运行中会出现各种导致安全隐患的问题,其中漏电和串电非常容易引发火灾。有关资料显示住宅火灾的六成以上的产生原因都是因为配电系统的保护装置不当引起的,且至今有关部门和电供电系统都没有解决这一问题,所以,一旦线路短路或者严重的超负荷,就会直接导致火灾的发生。而高层建筑相较于普通的住宅具有更多电气的安全隐患:首先,高层建筑无论是配电系统还是配电线路都比普通住宅要复杂很多,这就给电路的铺设和检查都带来了很大的不便,也更容易造成安全隐患排查上的疏漏,从而导致火灾事故的发生;其次,由于住户较多,也更容易出现一些用户私自更改供电线路和开关的问题,这种行为也是非常危险的,操作中稍有不慎就会对整个电路的正常运行造成影响,导致安全事故的发生;另外,高层建筑中还存在着和其他建筑一样的电气安全事故的诱因:如,电气工程中若使用了劣质的施工材料,或者报警系统的设计不合理等等。
二、关于执行标准
在高层建筑中设置漏电火灾报警系统,除应遵循《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称高规)外,还应对照GB13955-2005《剩余电流保护装置安装和运行》执行。因为GB13955-2005提出的“电气火灾防护”的要求,其技术层面的一些规定是设计应遵循的基本原则。
三、关于设置场所
高规第9、5条的规定未免太过宽泛,在执行中有许多比较模糊的界限,所以,并没有达到预期的效果。笔者个人意见是在处理高层住宅中无人看管电路的问题时,利用一定的保护开关即可达到可靠的安全防护的目的,并不至于安装报警设备,因为住宅内的电路还是相对简单的。但是对于同样是高层建筑的公共场所,就另当别论,应该且必须要安装报警设备,因为高层公共建筑的电力系统非常复杂,且一旦发生火灾,面临着及时通知和疏散群众的责任,一般情况下,高层公共建筑指的是:(1)商场、超市、卖场、室内用品批发市场、剧院、电影院、体育馆、餐厅、酒店、歌舞厅、旅馆、医院、展览馆、广播电视楼、电信楼、财贸、金融楼、证券交易厅、综合楼、可燃品仓库;(2)需要大量二次装修的其他公共建筑。3、重点文物保护单位的砖木或木结构的古建筑。
四、监控内容与监控范围
(一)监控内容
“高规”中要求能探测电路中的漏电和过电现象。但是根据上文的介绍,我们知道,配电线路中的漏电和过点现象是非常不易被察觉的,或者察觉后已经无法及时制止火灾的发生了。所以,有效的预防措施就是加强对配电线路的防护。除了一些特殊的场所,还应该进行电流的监控,其余的皆采取配电线路防护措施。
(二)监控范围
“高规”对于报警设备的安放位置的不明确,也给火灾的防范带来了很大困难。但是根据多年施工经验,高层公共建筑的照明和插座是需要重点防护的,尤其是那些需要大量二次装修的公共建筑。因为这些区域的线路往往并不规范,所以极易出现各类问题。具有同样特点是一些配电系统非常混乱的公共建筑,也必须重点防护。《低压配电设计》规范要求当重要用电设备过负荷时只作用于信号;GB13955-2005 则要求对公共场所的应急照明、通道照明,公共安全用电设备,消防电梯、消防水泵等不允许停电的设备,设置报警式剩余电流保护装置。因此可同时利用该系统对上述内容进行监控,将信号送至值班室以便及时进行处理。
五、设置方法
(一)应采用分级保护
GB13955-2005 要求漏电火灾应采用分级保护;“高规”9、5、2、1 条要求准确报出故障线路地址;“高规”9、5、2、3 条还要求切断漏电线路的电源。综上,为减少故障停电范围,准确报出故障线路地址及时发现隐患部位,建议以楼层、防火分区或重要场所、部位为故障点,进行分级保护。
(二)保护上下级的配合
采用分级保护可避免故障范围扩大,但应使保护的动作电流和动作时间协调配合。为实现上下级之间额定漏电动作电流的选择性,根据GB13955-2005上下级的漏电动作电流应满足(3)式要求。Ine1=KIne2(3)式中;Ine1上一级保护的额定剩余动作电流Ine2下一级保护的额定剩余动作电流K可靠系数取2根据GB13955-2005第5.7.4条要求,上下级保护装置的额定漏电动作时间差应≥0.2S。只有同时满足动作电流和动作时间的协调配合,才能使系统具有选择性。
(三)切断电源还是报警
设置配电线路火灾防范与监控系统,不但可以对配电线路进行监控,也可以对配电系统的空气断路器进行监控,可谓一举两得。但是,当配电线路发生漏电故障或过电流时,是切断配电系统电源还是作用于报警,应区别对待。“高规”要求要切断漏电线路上的电源,本文认为不应一概而论。如发生漏电故障时,突然切掉电源会造成经济损失、秩序混乱,则应以报警为主。因为从发生漏电故障到形成火灾需要相当长的时间,有足够的时间去检查处理。即便对不重要配电系统,也不宜一律作用于跳闸。查IEC60364-4-482“火灾防护”标准和GB13955-2005,称可作用于跳闸或报警。因此应根据场所性质,负荷的重要性区别对待。“高规”未明确过电流时是否作用于跳闸,本文认为对过电流也应以报警为主,跳闸为辅。因为设置漏电保护系统,不是为了取代空气断路器,它的主要功能是对配电系统进行监控。根据以上分析,建议对配电线路火灾防范与监控系统,应以监控报警为主指令跳闸为辅,并建议根据以下情况选择动作方式。
1.当发生漏电故障时:
a.无人值守场所的场所,如必须设置系统型电气火灾防范与监控装置,其各级漏电动作时间宜适当延长,以避免瞬间漏电或其它原因造成的误动。
b.有人值守场所的各级保护宜作用于信号,仅对检修困难的场所,可经延时后作用于跳闸。
c.对重要的场所、重要的用电负荷,如突然停电会造成不良的影响或后果,应作用于报警。
2.当发生过负荷或短路时,配电线路火灾防范与监控系统对过负荷、短路应以报警为主。在发生上述故障时,若配电系统断路器不动作,可由其发出指令使断路器脱扣。若断路器不能跳闸证明已故障或损坏,监控系统检测到此情况后,可指令上一级断路器跳闸。
六、关于产品选用
目前市场上的监控设备种类繁多,真伪难辨,我们在选择高层住宅的火灾监控的设备时,一定要进行认真的对比和分析,否则一旦选用了不合格的产品,不仅不能为高层建筑的火灾监控提供帮助,还会延误火情,严重的会造成更大的安全隐患。选购的难点在于一些非系统性的监控设备由于各种原因持有系统型的检测报告,这给我们的筛选带来了很大干扰。还有一些监控设备的功能十分齐全,但是在实际操作中并不能达到理想的效果。还有一些监控设备的功能甚至和空气断路器相交叉,不仅导致了空气断路器的功能无法正常发挥,也导致了监控功能的不完善。所以,我们要根据监控设备的实际发挥作用去选择,而不是根据它的设计理念去选择,重点应该放在它的实用性上。因为电气防火监控系统的主要作用,是对配电系统的线路包括线路保护开关进行监控,记录异常运行数据。一旦发生故障时不仅仅是作用于跳闸,主要应使用户知道是什么原因造成的跳闸,以便能及时发现问题及时进行检修或处理。
1.临时高压消防给水系统
按《高规》,临时高压给水系统指管网内最不利点周围平时水压和流量不满足灭火的需要,在水泵房内设有消防水泵,在火灾时启动消防水泵,使管网内的压力和流量达到灭火时的要求。 其启动过程为:当发生火灾时,首先由建筑物最高部位的消防水箱(或增压设施)提供10分钟消防灭火用水量,同时,通过启泵按钮、水流指示器、报警阀等设备发出信号到控制器,由控制器或水泵房值班人员启动消防水泵,以满足消防用水的水量和压力要求。
2.准常高压给水系统
按《高规》,还有一种情况,指管网内经常保持足够的压力,压力由稳压泵或气压给水设备等增压设施来保证。在水泵房内设有消防水泵,在火灾时启动消防水泵,使管网的压力和流量满足消防水压和流量的要求。通常把这种情况叫做准常高压给水系统,《高规》把这种情况列入了临时高压消防给水系统。 实际上,该系统是根据临时高压给水系统的要求制定的,同设有增压设施的临时高压给水系统相似。两者区别:此系统中,大泵启动由压力开关控制,而临时高压给水系统中,大泵启动由启泵按钮、水流指示器、报警阀等自动控制或手动控制。 该系统保持恒压状态,平时只由稳压泵运行,以维持消防管网压力。发生火警时,灭火设备被启用,稳压泵运行亦不能维持管网压力,稳压泵停止,消防主泵自动启动,以满足灭火设备的流量及压力要求。
3.消防水泵的核心地位
由上述可知,无论是临时高压给水系统还是准常高压给水系统,从平时到火灾发生及火灾被扑灭,最不利点设备的流量和压力均应能满足灭火的要求。保障高层民用建筑的室内消防给水系统消防水泵正常持续运行十分重要,以保证灭火设备随时都有足够的水量和水压,及时灭火,防止火灾扩大蔓延。供水可靠是高层建筑成功灭火的主要因素,因此,提高消防供水系统的可靠性就显得十分重要。消防水泵是建筑消防供水系统的关键核心设备,在整个建筑消防灭火过程中起着至关重要的作用。消防水泵房是消火栓、自动喷水灭火系统以及其它灭火系统的“心脏”,而消防水泵更是消防水泵房的核心所在,在整个消防供水系统中起着至关重要的作用。消防水泵已不仅仅用于扑救初期火灾,而要求在初期火灾用水量用完前启泵,参与灭火全过程,来完成对建筑火灾的扑救工作。水源是整个消防给水灭火系统的重要核心部位和关键环节。显而易见,如果没有可靠稳定的消防水源,即使中间消防管网系统及相关测控装置、终端灭火设施再完善,一旦发生火警,整个消防系统就成为无米之炊,无法运作,起不到任何控火灭火作用。因此,充足的消防水量、良好的消防水质、性能优良、运行可靠的加压供水设备对消防灭火系统及时发挥高效的控火灭火作用而言是至关重要的。故应保证高层民用建筑的室内消防给水系统的安全可靠性,消防水泵正常持续运行十分重要,应能及时和有效地供应灭火用水。火灾发生时,应全力保证消防用水的需要。
4.笔者经历过的一个典型案例
南宁市某小区的消防水泵房设置于地下室-4.00米,天面消防水箱高度62.7米,该小区使用的是上海某厂生产的消防水泵(消火栓泵,75KW,扬程120米,一用二备,3台;喷淋泵37KW,扬程0~60米,一用一备,2台),2008年8月份竣工投入使用。建设单位在平时检查消防水泵开机试运转过程中,发现电控柜经常出现主电源断路器跳闸烧坏、一次回路部分主接触器烧坏等情况。厂家配置的电控柜一次回路控制电器选型:消火栓泵,电机功率P=75KW,额定电流134A;电控柜主电源塑壳式断路器SM40-160C,一次回路主接触器CJX1-85。喷淋泵,电机功率P=37KW,额定电流69.8A电控柜主电源小型断路器DZ47-100A,一次回路主接触器CJX1-45。
2010年5月笔者及建设方的专业电气工程师现场开机运行实测如下:消火栓泵1(试验阀开启1/2排水),启动电流255A,正常运行电流92A,消火栓泵2(试验阀开启3/4排水),启动电流350A,正常运行电流101A;消火栓泵3因出水口故障未检。喷淋泵1,2(试验阀开启1/4排水),启动电流150A,正常运行电流20A。
经现场实测及查阅相关国标图集资料计算后,笔者确认厂家所提供的水泵控制柜控制电气元件的选型与水泵电机功率严重不匹配导致故障问题不断,水泵系统根本无法持续正常运行。厂家提供的电控柜不按相关的国家标准图集配置选型相适应的电气元件,而是依照厂家自己的企业内部标准、厂家的《关于星三角启动电路的说明》相关理论计算,未经过实践检验,根本不能可靠持续运行。厂家所配置的消防泵控制箱主电源断路器的额定电流与水泵电机的额定电流太接近,未考虑足够余量,而且小型断路器DZ47-100A不应使用于37KW喷淋泵如此大功率设备的控制;消火栓泵电控柜一次主接触器CJX1-85的额定电流太小,与水泵电机正常运行电流92~101A严重不匹配。因厂家的设计错误选型,该小区消防水泵电控柜即使短时间的开机检查试运转也频繁出现电气元件烧坏的故障。
5.总结
通常在工程设计图纸中,设计单位已对消防水泵的各个参数,计算选定。但是对于相应配套的消防水泵电控柜,设计单位都不出具体详细的电路图,仅说明由水泵厂家配套。各个工程项目中,由于耗水耗电太多的经济方面的原因,消防水泵从安装、调试、检测,实际运行时间都不长,到最后消防验收时消防水泵开机运行时间仅为几分钟,基本察觉不到电气元件匹不匹配的问题。验收过后,消防水泵也很少开启,问题就一直不会暴露。产品保修期过后,厂家基本上就不负责任了。
笔者在多年的消防施工与设施维护过程中,就遇到过为数不少的消防水泵电控柜存在配置不合格的情况。总结起来,产生此类问题的根本原因在于经济因素,情形有二:1)有相当一部分不良厂商钻漏洞,为谋取更多利润,不按相关的国家标准图集配置而采用规格型号偏小或品质不佳的电气元件组装电控柜,只要开机运行时间不长,问题就不会暴露;2)或是一些消防水泵厂家,自身技术力量薄弱,单凭经验凭感觉,随意搭配电控柜,未经任何专业测试,就随泵出厂。这样的配置的电控柜,先天就存在质量缺陷,再加上一般水泵房平时通风不良、环境潮湿,对电控柜电气元件的正常工作也有很大的影响,导致电控柜在消防水泵运转过程中发生故障不断,消防水泵无法工作,根本不能保证火灾发生时消防水泵持续运行3个小时的要求。一般情况下,消防水泵本身不会有什么大问题,消防供水系统管路也正常,但是电控柜电气元件有故障,关键时刻掉链子,消防水泵停转,形同虚设,真正发生火灾时消防泵根本无法长时间持续运转工作,不能有效发挥其作用,势必影响灭火救援,造成不必要的损失,其后果将是灾难性的。
6.建议
为避免电控柜配置不合格,提出如下建议:1)订购水泵时须指定电控柜电气元件品牌,要求厂家按国家标准图集配置,保证消防水泵能持续运行3小时;2)竣工交付使用前,消防水泵开机试运行时间持续不少于3小时,出现问题须查明原因,及时调整处理。
参考文献
[1] D303-2. 常用电机控制电路图.
[2] GB 50016-2006. 建筑设计防火规范[S].
[3] GB 50045-95. 高层民用建筑设计防火规范[S]. 2005.
[4] GB50261-2005. 自动喷水灭火系统施工及验收规范.