智能大厦电气火灾的防范

摘要：由于现阶段建筑市场管理仍较混乱，智能建筑中强、弱电等系统较多，因此给智能建筑遗留了诸多的电气火灾隐患。文章从负荷等级的划分与分类，负荷的估算及配电线路选择，配电系统及配电方式，防火漏电电流动作报警器，提高配电线路的可靠性，防雷与接地等方面论述了智能大厦电气火灾的防范措施。
关键词：智能建筑 应急电源 防火漏电电流动作报警器 预制分支电缆

众所周知，1984年1月美国康涅狄克州哈特福德市首先建成了幢智能大厦——“城市广场”，紧接着，智能大厦在美国、西欧、日本及世界各地蓬勃发展起来。我国沿海及经济发达城市地区如上海、广州、北京等大城市也相继建成或即将建成一批“智能大厦”。众多的系统集成商已经进入我国市场并展开了激烈的竞争。但目前在智能建筑领域尚存在着一些问题，如建设系统一些部门和有关部门认识不足、管理不力，且建设单位的基建又大都是没有这方面资质的人员在管理；市场经济是法制经济，而目前的智能建筑市场尚无法可依。因此，建设部发布了《关于建立建筑智能系统工程设计和系统集成专项资质及开展试点工作的通知》，并组织了《智能建筑设计标准》(国标)编制工作。新疆建筑设计研究院为参编单位之一，新疆《智能建筑设计标准》也即将发布。笔者在参与编制国标和地方标准的同时对智能建筑进行了一些调研，发现目前系统集成商大多数是从事计算机、通信和控制的人员，了解建筑电气知识的为数不多。而智能建筑是一项技术性、性很强的多学科的系统工程，由于科学技术的不断发展，建筑电气涉及的技术领域越来越广，强、弱电系统多达二十多个。强、弱电系统网络错综复杂，用电点和信息点几乎布满整座大厦。

　　由于强、弱电系统多，智能大厦投资也较高，电气事故引发的火灾造成的损失也就更大。其用电安全性不仅要保障电源、线路和设备的安全，而且更要保证人身安全。因此，加强智能大厦电气火灾的防范是非常有必要的。

　　1 智能大厦电气安全的重要性

　　智能建筑不断兴建，建筑智能化系统的CA、OA、BA设备的应用和发展，给智能化大厦电源的可靠性和质量等方面提出了更高的要求。

　　建筑电气设计必须为智能化设备提供可靠的电源。智能化的是计算机，而计算机均为连续不间断的工作机。为保证计算机正常工作，在电源供给方面应具有工作电源、备用电源，还应配备集中式或分散式不间断电源设备，必要时配置自备发电机组。配电电源质量是保证智能化设备正常稳定工作的重要电气参数，电源电压的波动、波形的畸变、高次谐波特别是三次谐波对智能化设备产生干扰甚至破坏，都会导致数据的丢失及线路的过载。因此，智能大厦的配电设计应重点考虑为智能化设备提供安全、可靠、稳定、干净的电源尤为重要。

　　2 负荷等级的划分与分类

　　2．1 负荷等级的划分

　　智能大厦的用电设备多、负荷大，对配电的安全性、可靠性要求也较高，因此要求准确划分负荷等级。

　　空调机为三级负荷，客梯电源、生活水泵为二级负荷，重要负荷如：消防泵、喷淋泵、消防电梯，主要业务用的电子计算机及外部设备，管理用的电子计算机及外部设备；通讯设备；重要机房、控制中心的照明、营业大厅的应急照明、走道的疏散照明、诱导照明等为负荷。这些负荷均设置低压双电源末端切换装置。主要业务用的计算机及外部设备除双电源末端切换外，还应配置UPS不间断电源装置。

　　2．2 用电设备的分类

　　智能大厦的用电设备尽管较多，但根据功能可分为三类，即保安型(必保型)、保障型和一般型。

　　保安型负荷是保证智能大厦内的人身和建筑智能化设备安全，必须确保可靠运行的负荷。如消防水泵、消防电梯、正压送风机、排烟风机、应急照明、消防控制和联动系统及其他的智能型系统的设备。应保证供电的安全性和可靠性，消防设备应设双电源末端自动切换装置。高层和超高层建筑，除对计算机等智能化系统的设备配置UPS不间断电源装置外，还须为消防负荷()配置自启动柴油发电机组。

　　柴油发电机组供给低压应急电源的配电屏与市电配电屏应分开布置，消防用的应急电源配电屏为红色，在发生火情时，应由消防中心发出指令，切断市电投入应急电源，以确保消防设施的正常运行。市电电源与应急电源的两路低压电源采用电磁拖动机械闭锁的双投开关，避免电源切换时发生误操作。作为应急用的柴油发电机组应采用I丁接地系统，在机组发生故障时，只发出故障信号而不切断电源，以保证火灾时消防设施的电源供给。

　　3 用电负荷配电线路的选择

　　智能大厦内用电设备较多，用电负荷增加很多，其中空调负荷约占总用电量的45％，照明负荷为30％，其它各类动力负荷为25％。节能为我国国策之一，日前，设计院(所)在进行照明设计时，预留的电源一般均按节能灯负载考虑，而二次装修时却采用耗能大的白炽灯。装修设计和二次深化设计也大多未经原勘察设计单位同意，擅自修改勘察设计文件，甚至不经供电和消防部门审查同意就擅自施工。众所周知，导线、电缆的长期工作温度每超过6-8t，其寿命就缩短一半。导线、电缆长期过载运行必然加速绝缘层老化和龟裂，线路的短路和接地故障必将发生。选择导线、电缆除考虑导线、电缆预期负荷的计算电流、电压损失和机械强度等三个条件外，还要考虑办公和家电的发展和普及，导线、电缆应预留一定的裕度(按近期5年，远期15年考虑)，一般在选择电线、电缆截面后还应放大1~3级。电气设备的管线必须采取防火措施，以保证电源传输线路的可靠性和安全性。

　　4 配变电系统及配电方式

　　智能建筑是下个世纪建筑业发展的方向，智能大厦内配变电所的中压柜、变压器、低压配电柜及静电电容补偿柜除电气参数符合国家强制性标准外，还应为无油化、不燃化、高分断、零飞弧。这使配电电源从防火方面保证了消防中心、消防电梯、消防泵、排烟风机、正压风机等消防设备以及智能化设备的必保电源的安全性和可靠性。

　　(1)10kV中压柜，现以中置式柜逐步代替了手车式开关柜。

　　手车柜互换性差而中置柜内真空断路器的互换性为100％。中置柜内部用电镀金属隔板分隔为断路器室、主母线室、互感器电缆室、继电仪表室和小母线室，各隔离室均有良好接地，设有排气的压力释放通道。即使真空断路器室被击穿烧毁，也不会影响其它小室的安全，大大缩小了故障范围。

　　为节约非经营面积，紧凑型和小型化中置柜已经问世。上海西门子开关有限公司不久将推出NX型下个世纪中置柜，不仅开关本体无油化、不燃化，还可与楼宇自动化联网，采用智能型中压断路器，可实现无人值班的配变电所综合自动化；

　　(2)根据防火规范要求，智能大厦的主楼内不允许装设大容量的油浸电力变压器，我国的环氧树脂全浇铸干式变压器阻燃、耐火，主要技术指标已达国际先进水平。智能大厦选用该类电力变压器完全符合防火规范的要求；

　　(3)低压配电系统是智能建筑组成部分之一。我区研究开发的MSD智能配电系统的可靠性、安全性和自动化程度很高，系统的可靠性和可扩展性很强，从而大大提高了配电系统的管理水平，方便地与楼宇自动化联网，构成完整的自动化监控系统，并有保护、切换、隔离指示、远程操作、自动打印报表等功能，可靠地完成各种自动化要求，使低压配电系统可靠性大大提高，限度地缩短了故障时间。不但提高配电的可靠性，还可保证对优先权高的负荷配电的连续，确保消防设备、智能化设备的配电。

　　采用智能型开关，短路、过载、过电压、欠电压、接地故障可提前预告，避免了人工误操作，低压智能开关选用阻燃型、高分断、零飞弧的断路器其低压配电柜的电气火灾已被杜绝，更为安全和可靠；

　　(4)智能建筑的电气设计必须为智能化设备和消防设备提供可靠的电源，除考虑正常电源外，还要考虑备用电源，在高层和超高层应配置自备发电机组。应急发电机组容量应按变压器容量的10％~20％选用，一般按16％考虑；

　　(5)配电方式：在低压配电系统中，消防设备、智能化设备的配电均应采用放射式配电结线方式。该配电方式可靠性高，特点是由低压配电电源的母线上用一条专用的配电线路送至一台用电设备或动力配电箱配电，线路的投入、切除及其故障不影响其它线路正常工作，而其它线路故障也不影响专用线路正常工作。对消防设备、重要的智能设备还要求设置两路低压电源末端切换装置。

　　5 防火漏电流动作报警器的应用经国家消防电子产品质量监督检验中心检测合格，执行标准GBl4287—93的DF--A系列防火漏电电流动作报警器亦称电气防火报警器，其功能为国内首创，填补了国内空白。1996年6月20日第591期人民消防报刊载：1995年全国十大火灾中起火原因七起均属用电不当引起。都是配电电压过高或过低使电器损坏，如用户线路短路过载，对地漏电而发热起火及雷电从配电线路引人，或市电停电后又恢复供电人们疏忽造成电气火灾。报警器具有上述故障刚出现时立即发出报警信号直到自动切断电源为止的优越功能，能迅速将故障排除在起火之前，从而消除电气火灾隐患。

　　根据中华人民共和国行业标准，民用建筑电气设计规范JQ／T16—92低压配电第8．1．7条：由公用电网引入建筑内的电源线路，应在屋内靠近进线点便于操作维护的地方装设电源开关和保护电器。第8．5．21条：多功能综合保护电器(例如具有过电流、漏电、断相，过电压、低电压等多重功能的保护器)宜有识别不同故障类别的信号指示。该报警器漏电保护动作电流为0．2A(：10％)，符合中华人民共和国国家标准(强制性)GB50054—95《低压配电设计规范》第4．4．21条：为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的漏电电流动作保护器，其额定动作电流不应超过0．5A的要求。该报警器不仅能防电气火灾，也是防止人身电击危害的第二道防线。

　　根据电气照明第11．9．1．11条：每户内的一般照明与插座宜分开配线，并且在每户的分支回路上除应装有过载、短路保护外，还应在插座回路中装设漏电保护器和有过、欠电压保护功能的保护装置。户内漏电保护器的动作电流为0．03A，是为防止人身电击事故而设，而0．2A是用于防止火灾的漏电电流动作报警器。在国外，防火漏电开关的设置是强制性的，不符合规定的供电部门不予送电。

　　6　提高配电线路的可靠性

　　现代社会已进入了信息时代，各种功能的计算机和微电子设备已广泛应用于智能大厦，其工作速度以秒、微秒计算。火灾自动报警系统、消防联动系统及通信网络系统，一旦由于配电线路故障而停电，将会造成巨大的经济损失和严重的社会影响。

　　在低压配电系统中，由于配电干线故障使电源开关的跳闸造成停电，必须分析停电原因并寻找其故障点，然后再进行修复，重新恢复供电时间较长。如果采用母线槽，更换的时间就更长了。如某院由于低压配电干线采用了密集型母线槽，因绝缘层未按国家标准制作，发生了短路而被烧毁的事故。采用预制分支电缆相对于普通电缆和母线槽而言，电气性能、干线连续性、分支接头和中间接头的可靠性、稳定性和防水性都优于母线槽和普通电缆，可以说干线系统无故障点存在，大大提高了配电线路的可靠性，减少停电造成的损失。故消防联动系统采用耐火和阻燃电缆，在性能价格上为优越，2000A及以下的配电干线可代替母线槽和普通电缆，既安全又经济，而且安装维护方便，应予以推广。

　　7 防雷与接地

　　智能大厦的配变电所，对直接雷的保护采用避雷针、避雷线；对侵入波的侵害则按lOk~电压等级装设阀式避雷器，中压出线柜真空断路器为避免变压器的操作过电压而装设浪涌吸收器，行之有效的办法是采用氧化锌避雷器，为可靠地防雷，中压柜、变压器、低压柜及以上设备都必须设置可靠的联合接地、总等电位或局部等电位等可靠的接地装置。

　　随着信息社会的发展，建筑已成为人类环境的重要组成部分。由于信息技术与建筑技术互相渗透结合，于是80年代中期就产生了智能建筑，因为智能建筑增值较大，从而给古老的建筑带来了新的活力。

　　以现代建筑为平台，以计算机为，以通信网络为支撑，加上现代控制技术、图像演示技术，即“A+4C"技术是智能建筑发展的基础，因此大量的电子技术、微电子技术在智能建筑中被广泛应用。而这些电子和微电子设备遭雷电危害逐年走上升趋势。由于未设防护，如新疆某局办公楼20多台计算机和4台打印机被损坏，新疆某移动电话站引发电气火灾损失惨重。国内电子和微电子设备被雷电损坏酿成电气火灾的屡见不鲜，已经引起国内外雷电们的深切关注。

　　国际IEC标准明确指出：“雷电，是高科技的天敌”，因此，要防止智能大厦免遭直击雷、感应雷、侧击雷和反击雷危害，以及防止闪电产生的电磁场、电磁幅射、静电场、雷电侵入波、地电位升高产生反击等危害，是当前建筑电气设计工作者的重要任务。在设计智能大厦时应强调为电子和微电子设备配置高能浪涌抑制器、避雷器和过电压等多重功能的保护器。再次强调，为根本消除雷电引起的电位差和防止电磁干扰，必须实现总等电位和局部等电位联结及联合接地，这是智能大厦防止闪电电磁脉冲LEMP的危害，减少接地故障，杜绝电气火灾的又一安全、可靠、经济、适用的技术措施。

　　参考文献

　　1 温伯银主编．《智能建筑设计技术》同济大学出版社，1996

　　2 王厚余等编著．《实用接地技术专辑》(电世界增刊)1996