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消防设备电气配线设计和矿物尽缘电缆,
     摘  要:本文给出了各类不同消防设备电气线路的耐火耐热配线设计方案,扼要先容了矿物尽缘电缆的特点、国外标准中的使用规定以及在国内的生产和研究情况,并对矿物尽缘电缆在消防设备电气配线的应用进行了分析。
    关键词:配线;耐火;耐热;矿物尽缘电缆
    火灾发生时消防设备的正常运行对于职员安全疏散、控制火势蔓延、减少火灾损失有十分重要的作用。因此消防设备的电气配电线路配电系统应满足可靠性、耐火性、安全性、有效性、科学性的要求,以保证火灾时消防设备供电不会中断,保障人身安全,保证供电持续时间,确保供电质量并力求系统接线简单,投资省、运行用度低。
    1.消防设备电气配线设计
    在对消防电气配线的具体设计过程中,以《火灾自动报警系统设计规范》为主,以《高层民用建筑设计防火规范》、《民用建筑设计防火规范》为辅,同时兼顾《民用建筑电气设计规范》,根据不同消防设备其配电线路应选用耐火配线或耐热配线。消防设备的耐火配线是指按照时间-温度标准曲线对消防设备配电线路进行试验,从受火的作用起,到火灾升温达到840℃时,在30min内仍能继续有效供电的线路;消防设备的耐热配线是指按照时间-温度标准曲线的1/2曲线,对消防设备配电线路进行试验,从受到火的作用起,到火灾升温达到380℃时,在15min内仍能有效供电的线路。建筑消防设备配电线路的具体防火设计,应将变配电所低压母线、应急母线和动力电缆出线到具体消防设备最末级配电箱的所有配电线路作为耐火耐热配线的考虑范围,并分不同系统考虑各自消防设备的耐火耐热配线方案。
    1.1火灾自动报警系统配电线路
    火灾自动报警系统的报警线路可采用耐热配线,火灾自动报警系统的联动线路则应采用耐火配线,其目的是保证在火灾自动报警系统瘫痪状态下,消防控制中心仍然能够通过手动操纵起动各消防设备。
    1.2消火栓泵、喷淋泵等配电线路
    消火栓系统加压泵、水喷淋系统加压泵、水幕系统加压泵等消防水泵的配电线路包括消防供电电源干线和各水泵电动机配电支线两部分。水泵房供电电源应为双电源末端切换,一般由建筑物变配电所低压配电柜直接提供和自备发电机房供给。消防供电电源干线应采用耐火配线,水泵电动机配电支线路可采用耐热配线,条件许可时也可采用耐火配线。
    1.3气体、卤代烷等灭火设备配电线路
    气体、卤代烷等灭火设备控制盘的电源由双电源末端切换供给,电源线-控制盘-电磁线圈-起动回路配电采用耐火配线,其他线路(包括探测器、报警器、指示灯、电动封闭门窗等)可选用耐热配线。。
    1.4防排烟系统的装置配电线路
    防排烟系统包括送风机、排烟机、70℃防火阀、280℃防火排烟阀等各类阀门以及送风口、排烟口等装置。它们一般布置较为分散,其配电线路防火既要考虑供电主回路,也要考虑联动控制线路。防排烟装置配电线路应选用耐火配线,联动和控制线路也应采用耐火配线。另外,根据规范要求,分支线不得穿越不同的防火分区。
    1.5防火卷帘门、常开防火门配电线路
    在火灾初期,防火卷帘门起着职员疏散、防止火灾蔓延的作用,所以配电线路应可靠。一般情况下,防火卷帘门电源引自建筑各楼层或同一防火分区内带双电源切换的配电箱,经分配后向各防火卷帘门专用控制箱(该控制箱设在防火卷帘门顶部)供电,供电方式采用放射式。当防火卷帘门水平配电线路较长时,应采用耐火配线,以确保火灾时仍能可靠供电并使防火卷帘门有效动作, 防止火势蔓延。
    常开防火门配电一般应采用耐火配线,以确保火灾时常开防火门可靠封闭,防止火势蔓延。
    1.6消防电梯配电线路 
    消防电梯电源必须采用专线。工程设计中消防电梯配电一般由高层建筑的变配电所低压配电柜敷设一路专线至位于顶层的消防电梯机房,另一路专线由地下室自备发电机房引来,线路较长且路径复杂。为进步供电可靠性,消防电梯配电线路应采用耐火配线。
    1.7火灾应急照明线路
    火灾应急照明包括疏散指示、火灾事故照明和备用照明。疏散指示采用带蓄电池的应急指示标志,火灾事故照明采用带蓄电池的应急照明灯,备用照明则利用双电源切换来实现。高层建筑的火灾应急照明线路应采用耐火配线。
    1.8消防广播、通讯等配电线路
    火灾事故广播、消防电话、火灾警铃等设备的电气配线可采用耐热配线。
    根据国内外电线电缆产品的发展和对电气线路的保护方式的研究结果,对消防设备的耐火配线应优先选用矿物尽缘电缆,也可选用封闭式桥架等有效保护的耐火电缆或穿金属管并埋设在不燃烧体结构内,且保护层厚度≥30mm。耐热配线可选用:线路明敷时,采用穿金属管或金属线槽保护并应用防火涂料进步线路的耐火性能;当采用阻燃和耐火电缆时,可不穿金属管保护,但应敷在电缆井内或电缆沟内或吊顶内有防火保护措施的封闭式线槽内,但当与延燃电缆敷设在同一竖井时,二者之间应用耐火材料分隔开。消防控制设备工作接地应采用专用的25mm2以上铜芯控制干线。
    2 矿物尽缘电缆用于消防设备电气配线的探讨
    2.1矿物尽缘电缆简介
    矿物尽缘电缆(Mineral Insulated Cables),是由铜芯、铜护套和氧化镁尽缘等全无机物组成的电缆。因其采用独特的制造方式,使氧化镁尽缘材料高度紧密地压实在电缆的无缝铜护套中,与铜芯、铜护套共同形成密实的一体,因而具有良好的耐火、耐高温、载流量大、防水、耐腐蚀、耐机械损伤、耐辐照及电磁相容性、美观大方等特点,同时该电缆在火灾条件下不会放出任何烟雾、卤素及有毒有害气体。同时矿物尽缘电缆的铜护套可作为地线使用,与其它类型相比可减少一根芯线,只需明敷,轻易安装,加之使用寿命长,可以预期在消防设备的电气配线中采用矿物尽缘电缆会产生良好的经济效益和社会效益。
    2.2国外标准规范对矿物尽缘电缆用于消防设备电气配线的规定或推荐情况
    由于矿物尽缘电缆可以从根本上解决电气线路的安全题目,国际上很多国家的有关建筑物标准和规范对在哪些场合和部位一定要用矿物尽缘电缆,在哪些场合或部位推荐使用都有具体明确的规定。下面粗略先容一下国外标准规范对矿物尽缘电缆用于消防设备电气配线的规定或推荐情况:
    2.2.1英国国家标准中的规定或推荐情况
    (1) BS5839 建筑物的火灾探测和报警系统(Fire detection and alarm systems)第一部份 系统设计、安装和维护的实施法规(Part 1 Code of practice for system design installation and servicing) 
    (2) BS5266-1:1999应急照明 第1部份:除影院及用于娱乐的特殊建筑物外的其它建筑物的应急照明(Emergency lighting –Part 1:Code of practice for the emergency lighting of premises other than cinemas and certain other specified premises used for entertainment)
    2.2.2澳大利亚国家标准中的规定或推荐情况
    (1) 线路规则(Wiring rules)
    (2) AS2941-1995 固定消防装置—泵站系统(Fixed fire protection installations – Pumpset systems)
    (3) AS2293建筑物中应急疏散照明(Emergency evacuation lighting in buildings)第1部份:安装要求(Part 1: Installation requirements )
    2.2.3美国国家标准中的规定或推荐情况
    (1) NFPA70国家电气法规(National Electrical Code)
    在上述标准中,都将矿物尽缘电缆列进作为规定或推荐选用的菜单中,而且规定在火灾时间较长的情况下使用的,则应选用矿物尽缘电缆,假如选取用其它电缆则必须埋设在建筑物的不燃烧结构中或用隔板将电缆与其它重大危险区域隔开,并应有附加的机械保护。
    2.3国内对矿物尽缘电缆的生产和研究情况
    我国对矿物尽缘电缆的研究开发较晚,1968年上海电缆研究所开始研究用于反应堆堆芯丈量用探测电缆,70年代开始研究电力用配线电缆;80年代初沈阳电缆厂六分厂开发了小规格的电力用配线电缆和加热电缆,80年代中期北京东风电缆厂从意大利LMI公司引进全套矿物尽缘电缆生产技术革新和部份设备,因种种没有正式生产并将设备转给哈尔滨电缆厂,也没有投进生产,80年代末上海电缆研究所将矿物尽缘电缆生产技术转让给湖州久立耐火电缆有限公司[现改名为泰科热控(湖州有限公司)]形成生产线,在1996年国家计委将矿物尽缘电缆列为“国家重大科技成果产业化项目”后引进国外关键生产设备,建成规模较大生产水平较高的生产车间,90年代中后期江苏等地的几家电缆厂也建成有生产车间。
    为了了解矿物尽缘电缆在高温顺实际火灾中能否对消防设备保持良好的供电能力,参照国外的试验研究,公安部四川消防科学研究所和有关电缆企业共同进行了电缆短样随炉升温的耐火试验和上述电缆用不同敷设方式的模拟实体火灾电缆特性试验研究。
    (1) 电缆短样试验
    电缆短样随炉升温试验样品分别为:矿物尽缘电缆、普通聚氯乙烯电缆、阻燃电缆、隔氧层阻燃电缆、耐火电缆。把电缆同时并排的放在烧结炉中加热升温,电缆的两端伸出炉外,分别连接电源和指示灯用于观察失效温度和时间。从试验结果中可以得出,在高温或火灾情况下,一般电缆(包括耐火电缆、隔氧层电缆),在明敷或穿管保护下都满足不了消防系统供电线路的安全要求,只有矿物尽缘电缆,在明敷的情况下就可以完全解决题目。
    (2) 模拟实体火灾试验
    参照英国消防研究所的实体火灾试验方案,公安部四川消防科研所的有关电缆企业共同对上述电缆分别选用五种敷设方式(支架裸敷、支架穿管明敷、防火桥架内明敷、防火桥架内穿管、穿管埋墙暗敷)进行了模拟实体火灾试验研究。
    研究结果表明:在1小时的实体火灾试验中,电缆的耐火性能,明敷矿物尽缘电缆优于其它类型的电缆,并能保持对电气设备的正常供电能力;普通聚氯乙烯电缆五种敷设方式全部失效;阻燃电缆和隔氧层阻燃电缆除穿管埋墙暗敷外全部失效;耐火电缆除有防火桥架保护和埋墙暗敷外全部失效。矿物尽缘电缆还能够在火灾中承受试验重物坠落的冲击,能够经受喷淋水的冲击,能再次正常通电启动相关供电设备,完全能够在火灾条件下保持规定时间的消防供电。另外普通电缆、阻燃电缆、阻燃隔氧层电缆及耐火电缆,在明敷及穿钢管并施防火涂料保护时,其持续供电时间均未达到30分钟,这对于消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟设施等供电时间较长的消防设备供电是不利的。
    根据以上研究结果和参照国外标准,我国对《高层民用建筑设计防火规范》进行了修订,《高层民用建筑设计防火规范》中“消防电源及其配电”一节已修订为:
    9.1.4 消防用电设备的配电线路应符合下列规定
    9.1.4.1 当采用暗敷设时,应敷设在不燃烧体结构内,且保护层厚度不宜小于30mm。
    9.1.4.2 当采用明敷设时,除矿物尽缘类不燃性电缆外,应采用有防火保护的金属管或封闭式金属线槽保护。
    9.1.4.3 当采用阻燃和耐火电缆时,可不穿金属管保护,但应敷在电缆井内或电缆沟内或吊顶内有防火保护措施的封闭式线槽内。
    9.1.4.4 对供电时间要求较长的消防设备供电线路,当采用明敷设时,宜采用矿物尽缘电缆,或封闭式防火桥架等有效保护的耐火类电缆。
    相信通过这次对《高层民用建筑设计防火规范》的修订和实施,我国对矿物尽缘电缆的使用会有一个很大的发展,从而为在火灾情况下消防设备的正常运行、职员的疏散和营救提供有力的技术保障。

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    时间:2011年01月16日 07:26:35 来源:互联网 作者: 上一篇:气体灭火系统设计中常见题目的思考, 下一篇:大型油罐区消防及自动控制设计探讨,  (电脑版  手机版)
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