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【摘 要】 随着我国城镇化建设的不断推进，城镇的规模越来越大，建筑防火的重要性愈显突出。作为建筑消防设计的重要一环，建筑电气在预防和减少火灾危害，保护人身和财产安全，起着不可替代的作用。本文将从国家及地方电气设计规范和标准的角度，总结电气设计中消防配电方面的设计。
【关键词】 建筑电气；设计；消防；配电；规范
引言：
随着近些年来消防的形势愈发的严峻，消防方面的规范不断的完善，消防配电在建筑电气设计中占有越来越多的比重，设计者对规范的是否正确把握和配电结构是否合理将直接关系到消防系统的可靠性和经济性，以下将就消防配电设计作简要的梳理，给建筑电气设计人员作为参考。
一、负荷等级的划分和配电要求
负荷等级的划分是电气设计最重要的基础工作之一，规范的制定主要是从供电可靠和经济合理两个方面作出平衡，主要依据的规范有《建筑设计防火规范》GB 50016-2006（以下简称《建规》） 的第十一章，《高层建筑设计防火规范》GB 50045-2005（以下简称《高规》）的第九章，《供配电系统设计规范》GB 50052-2009（以下简称《供规》）第三章，《民用建筑电气规范》JGJ 16-2008（ 以下简称《民规》）的第3章和附录A以及各种类型的建筑对应的设计规范。但设计师往往会遗漏地方的设计标准和规范，地方的标准设立初衷会比国家规范更具体和更严格，如果遗漏同样会违反强制性条文或标准。例如，江苏省的地方标准《商业建筑防火设计规范》DGJ32/J67-2008（以下简称《商规》）第十一章对负荷的分级比《建规》更加细化并且要求更高，例如一座建筑面积5000m2无地下室的多层商业建筑，室外消防用水量不大于25L/s，按照《建规》该建筑的消防负荷等级判定为三级负荷，但依照《商规》，由于本建筑属于中型商业建筑（面积大于3000m2），所以消防用电就应该按二级负荷配电。所以开始设计前一定要注意查阅和对照各类规范和标准，做到心中有数，因为这些标准更为细化和要求更高。负荷等级的划分及依据应在设计说明中体现。
根据《供规》的要求一级负荷应采用双重电源，双重电源的要求两个电路就安全供电而言被认为是相互独立的，一级负荷中特别重要的负荷尚应增加应急电源。二级负荷可采用两回线路供电，两回路电源可以来自不同的变压器，也可以来自同一变压器的两个回路，两个回路应该由变压器的低压出线端就分开。设计中常会遇到这种情况，需要二级负荷供电的建筑只有应急照明的情况，此时我们可以采取由变压器低压侧配出单路电源给专用应急照明箱，由灯具自带的蓄电池作为备用电源，在火灾发生时也同样满足双回路（市电+蓄电池）供电的要求，笔者认为可以符合规范要求。对于三级消防负荷仅有应急照明的建筑，应急照明灯具可由楼层照明配电箱内专用回路引出，这样应急情况下，正常电源切断时，仍能满足单电源供电的要求，且可简化设计。对于有其他消防用电设备的建筑三级消防负荷配电应自成系统，即由变配电房的低压回路开始分出哪些是消防用电负荷，哪些是普通负荷，并做明显标记，这样做的好处是，当发生火灾时，尤其是电气火灾时不会发生误切，也是实现消防设施的供电可靠性一种技术手段，也符合《建规》GB50016-2006第11.1.4条的要求。
二、线缆的选择与敷设
消防线缆选择的主要依据是前面提到的规范和标准，以及《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007、《民用建筑电线电缆防火设计规程》DGJ08-93（2002）和《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T5221—2005等电线电缆方面的专业规范，其选用可以从以下两个方面考虑：
1、满足供电的可靠性和连续性；
2、减少损耗，满足消防设备启动和连续工作供电电压的要求；
首先由于消防用电线或电缆要求高可靠性，相对于铝芯或合金电缆，铜芯的线缆更能胜任高温、爆炸和火灾场所等恶劣环境，所以除了对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的场所和氨压缩机房[1]外，绝大多数情况均应选择铜芯线缆。
对于电缆绝缘材料和护套选择，耐压等级上要求绝缘电线不应低于0.45/0.75kV，电力电缆不应低于0.6/lkV。适用于消防的电缆主要从阻燃、耐火、低烟（无烟）和无卤等四个方面选择。
根據《民规》第7.4.1条的要求，对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物，应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。即在上述场所中为消防和非消防负荷配电线缆均应采用低烟无卤或无烟无卤型，所以在除上述场所外，在二类高层建筑，防火的重要场所，人员密集场所，为消防负荷配电的线缆采用低烟（无烟）无卤型是合适的。
阻燃线缆的特性是能阻滞、延缓火焰沿着其表面蔓延使火灾不扩大，火源撤除后，残焰和残灼在规定时间内能自动熄灭。阻燃线缆的制造是在绝缘层中加入阻燃材料，使外绝缘不延燃。阻燃线缆分为A，B，C，D四个等级（其中D级只用于电线上），阻燃线缆的选用一般根据成束敷设电缆的非金属材料体积和供火时间来确定。由于有机材料的阻燃概念是相对的，数量多的时候可能会呈不阻燃的特性，所以线缆成束敷设时，须计算电线电缆的非金属材料体积总量。在消防配电线路中，采用桥架、在竖井或集中敷设的情况时应采用阻燃型。而穿管暗敷设的情况则可根据具体情况来选择。还有阻燃电缆必须注明阻燃等级，若不注明等级者，则一律视为C级[1]。并且同一通道敷设时须与非阻燃的线缆分隔敷设。
耐火电缆的特性是在受到外部火焰以一定高温和时间作用的情况下，当施加额定电压时具有维持通电运行的功能。简单的说，耐火线缆是在绝缘层和铜导体之间加了一层云母带，以使外界着火时将火焰和导体分开，其耐火的特性完全依赖于云母层的保护。耐火电缆按绝缘材质分为有机型和无机型两种，其中无机型即为矿物绝缘电缆（国际上称为MI电缆）。而按耐火特性分为A类和B类两个等级，区别为A类较B类耐受更高的温度，如不明确注明的话，默认为B类。由于耐火线缆的耐高温的特性，所以特别适合用于消防的配电线路，在选用时，耐火等级应根据一旦火灾时可能达到的火焰温度确定，如无法确定，可根据建筑的重要性来确定。如设计中遇到集中敷设（往往为干线）或给重要的消防设施配电时宜选择A类或矿物绝缘电缆。 关于穿保护管，《建规》有明确规定，《建规》第11.1.6条：消防用电设备的配电线路应满足火灾时连续供电的需要，其敷设应符合下列规定：暗敷时，应穿管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30mm。明敷时（包括敷设在吊顶内），應穿金属管或封闭式金属线槽，并应采取防火保护措施。即在明敷设时，必须穿金属的管材，而且需要经过防火处理。而在暗敷设时，是可以采用阻燃塑料管布线的。但应该注意的是作为金属管的扣压式镀锌薄壁电线管（KBG）不适用于穿线管了，因为根据《民规》第8.3.2条的规定：明敷或暗敷于干燥场所的金属导管宜采用管壁厚度不小于1.5mm的电线管。而KBG管的壁厚为1.0mm或1.2mm（国标图集04DX101-1第6-59页），不能满足规范要求了。
如选择采用桥架敷设时，消防电缆桥架不宜与其他用途的桥架合用，如条件限制时，应采取防火分隔，并且为同一负荷供电的双路电源也应分开敷设。桥架需要选择防火桥架或进行防火处理。
为防止火灾时的火势和烟气的蔓延，线缆敷设结束后进行防火封堵是相当重要的步骤，设计和施工人员应该引起高度重视。
为满足供电可靠性和减少损耗，变配电所位置的合理设置也是非常重要的，应尽量考虑设于负荷中心。从减少电压降，节省电缆的初期投资和后期运营成本都是很有必要的。
三、消防负荷的计算
消防负荷计算的原则为在发生火灾时可能用到的消防设备用电总和，应该按最不利的情况计算。例如，简单的情况为单栋建筑的消防负荷为单体的消防负荷和消防泵、喷淋泵等为该建筑服务的消防设备的负荷相加。如果是多栋建筑，如果其中任何一栋建筑发生火灾时会蔓延至其他建筑，其总负荷需要计及可能发生火灾的建筑最大负荷及和为这些建筑服务的消防设施的用电负荷。消防负荷的需要系数取1是考虑到火灾这种短时和不可控环境中，可能需要同时用到所有的消防负荷。此类计算常用于核算变压器的容量，但同时在校验变压器容量时还需要计算消防设备的启动电流等。
四、配电保护选择和防电气火灾
消防的配电同其他负荷的配电有所区别，由于消防负荷的特殊性，应当划分为重要负荷，在配电时应采用上下级选择性保护的方式，以保证不越级跳闸。设置过负荷保护装置的线路应作为突然断电比过负荷造成的损失更大的线路来考虑，而将过负荷保护作用于信号而不应切断电源。
为防止和减少因接地故障引起的电气火灾应在消防线路上设置剩余电流检测和保护电器，根据规范《低压配电设计规范》（GB50054-2011）的规定，动作电流不应大于300mA。剩余电流监测或保护电器的安装位置的设置应充分考虑正常的泄漏电流，不能引起误动作，应能使其全面监视有起火危险的配电线路的绝缘情况。由于消防负荷的特殊性，往往在发生火灾时，消防设备和电线电缆的漏电流可能会增大，所以将其只动作于信号而不切断电源是合理。
但是，对于潜水泵等消防设备为防止人身触电需设置不大于30mA的末端漏电保护装置，并应考虑到平时检修时的人身安全，其应该动作于切断电源，并将报警信号传出。因为这类设备漏电停用对整个消防的影响有限，相比较而言平时的人身触电危险则要大得多。
五、结束语
消防配电作为消防系统不可缺少的一部分，正确与否关系到消防系统的稳定可靠，应引起足够的重视。以上这些是笔者从事设计工作的一些浅见，希望对大家有所帮助，如有不妥之处，望不吝批评指正。
参考文献：
[1]工业与民用配电设计手册第三版，中国电力出版社2005.
[2]中国建筑东北设计研究院.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3]公安部天津消防研究所.GB50016-2006建筑设计防火规范北京：中国计划出版社，2006.
[4]江苏省公安厅消防局防火部.DGJ32/J67-2008商业建筑设计防火规范.江苏省建设厅，2008.
[5]中国联合工程公司.GB50052-2009供配电系统设计规范北京：中国计划出版社，2010.
【关键词】 建筑电气；设计；消防；配电；规范
引言：
随着近些年来消防的形势愈发的严峻，消防方面的规范不断的完善，消防配电在建筑电气设计中占有越来越多的比重，设计者对规范的是否正确把握和配电结构是否合理将直接关系到消防系统的可靠性和经济性，以下将就消防配电设计作简要的梳理，给建筑电气设计人员作为参考。
一、负荷等级的划分和配电要求
负荷等级的划分是电气设计最重要的基础工作之一，规范的制定主要是从供电可靠和经济合理两个方面作出平衡，主要依据的规范有《建筑设计防火规范》GB 50016-2006（以下简称《建规》） 的第十一章，《高层建筑设计防火规范》GB 50045-2005（以下简称《高规》）的第九章，《供配电系统设计规范》GB 50052-2009（以下简称《供规》）第三章，《民用建筑电气规范》JGJ 16-2008（ 以下简称《民规》）的第3章和附录A以及各种类型的建筑对应的设计规范。但设计师往往会遗漏地方的设计标准和规范，地方的标准设立初衷会比国家规范更具体和更严格，如果遗漏同样会违反强制性条文或标准。例如，江苏省的地方标准《商业建筑防火设计规范》DGJ32/J67-2008（以下简称《商规》）第十一章对负荷的分级比《建规》更加细化并且要求更高，例如一座建筑面积5000m2无地下室的多层商业建筑，室外消防用水量不大于25L/s，按照《建规》该建筑的消防负荷等级判定为三级负荷，但依照《商规》，由于本建筑属于中型商业建筑（面积大于3000m2），所以消防用电就应该按二级负荷配电。所以开始设计前一定要注意查阅和对照各类规范和标准，做到心中有数，因为这些标准更为细化和要求更高。负荷等级的划分及依据应在设计说明中体现。
根据《供规》的要求一级负荷应采用双重电源，双重电源的要求两个电路就安全供电而言被认为是相互独立的，一级负荷中特别重要的负荷尚应增加应急电源。二级负荷可采用两回线路供电，两回路电源可以来自不同的变压器，也可以来自同一变压器的两个回路，两个回路应该由变压器的低压出线端就分开。设计中常会遇到这种情况，需要二级负荷供电的建筑只有应急照明的情况，此时我们可以采取由变压器低压侧配出单路电源给专用应急照明箱，由灯具自带的蓄电池作为备用电源，在火灾发生时也同样满足双回路（市电+蓄电池）供电的要求，笔者认为可以符合规范要求。对于三级消防负荷仅有应急照明的建筑，应急照明灯具可由楼层照明配电箱内专用回路引出，这样应急情况下，正常电源切断时，仍能满足单电源供电的要求，且可简化设计。对于有其他消防用电设备的建筑三级消防负荷配电应自成系统，即由变配电房的低压回路开始分出哪些是消防用电负荷，哪些是普通负荷，并做明显标记，这样做的好处是，当发生火灾时，尤其是电气火灾时不会发生误切，也是实现消防设施的供电可靠性一种技术手段，也符合《建规》GB50016-2006第11.1.4条的要求。
二、线缆的选择与敷设
消防线缆选择的主要依据是前面提到的规范和标准，以及《电力工程电缆设计规范》GB50217-2007、《民用建筑电线电缆防火设计规程》DGJ08-93（2002）和《城市电力电缆线路设计技术规定》DL/T5221—2005等电线电缆方面的专业规范，其选用可以从以下两个方面考虑：
1、满足供电的可靠性和连续性；
2、减少损耗，满足消防设备启动和连续工作供电电压的要求；
首先由于消防用电线或电缆要求高可靠性，相对于铝芯或合金电缆，铜芯的线缆更能胜任高温、爆炸和火灾场所等恶劣环境，所以除了对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的场所和氨压缩机房[1]外，绝大多数情况均应选择铜芯线缆。
对于电缆绝缘材料和护套选择，耐压等级上要求绝缘电线不应低于0.45/0.75kV，电力电缆不应低于0.6/lkV。适用于消防的电缆主要从阻燃、耐火、低烟（无烟）和无卤等四个方面选择。
根據《民规》第7.4.1条的要求，对一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物，应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。即在上述场所中为消防和非消防负荷配电线缆均应采用低烟无卤或无烟无卤型，所以在除上述场所外，在二类高层建筑，防火的重要场所，人员密集场所，为消防负荷配电的线缆采用低烟（无烟）无卤型是合适的。
阻燃线缆的特性是能阻滞、延缓火焰沿着其表面蔓延使火灾不扩大，火源撤除后，残焰和残灼在规定时间内能自动熄灭。阻燃线缆的制造是在绝缘层中加入阻燃材料，使外绝缘不延燃。阻燃线缆分为A，B，C，D四个等级（其中D级只用于电线上），阻燃线缆的选用一般根据成束敷设电缆的非金属材料体积和供火时间来确定。由于有机材料的阻燃概念是相对的，数量多的时候可能会呈不阻燃的特性，所以线缆成束敷设时，须计算电线电缆的非金属材料体积总量。在消防配电线路中，采用桥架、在竖井或集中敷设的情况时应采用阻燃型。而穿管暗敷设的情况则可根据具体情况来选择。还有阻燃电缆必须注明阻燃等级，若不注明等级者，则一律视为C级[1]。并且同一通道敷设时须与非阻燃的线缆分隔敷设。
耐火电缆的特性是在受到外部火焰以一定高温和时间作用的情况下，当施加额定电压时具有维持通电运行的功能。简单的说，耐火线缆是在绝缘层和铜导体之间加了一层云母带，以使外界着火时将火焰和导体分开，其耐火的特性完全依赖于云母层的保护。耐火电缆按绝缘材质分为有机型和无机型两种，其中无机型即为矿物绝缘电缆（国际上称为MI电缆）。而按耐火特性分为A类和B类两个等级，区别为A类较B类耐受更高的温度，如不明确注明的话，默认为B类。由于耐火线缆的耐高温的特性，所以特别适合用于消防的配电线路，在选用时，耐火等级应根据一旦火灾时可能达到的火焰温度确定，如无法确定，可根据建筑的重要性来确定。如设计中遇到集中敷设（往往为干线）或给重要的消防设施配电时宜选择A类或矿物绝缘电缆。 关于穿保护管，《建规》有明确规定，《建规》第11.1.6条：消防用电设备的配电线路应满足火灾时连续供电的需要，其敷设应符合下列规定：暗敷时，应穿管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于30mm。明敷时（包括敷设在吊顶内），應穿金属管或封闭式金属线槽，并应采取防火保护措施。即在明敷设时，必须穿金属的管材，而且需要经过防火处理。而在暗敷设时，是可以采用阻燃塑料管布线的。但应该注意的是作为金属管的扣压式镀锌薄壁电线管（KBG）不适用于穿线管了，因为根据《民规》第8.3.2条的规定：明敷或暗敷于干燥场所的金属导管宜采用管壁厚度不小于1.5mm的电线管。而KBG管的壁厚为1.0mm或1.2mm（国标图集04DX101-1第6-59页），不能满足规范要求了。
如选择采用桥架敷设时，消防电缆桥架不宜与其他用途的桥架合用，如条件限制时，应采取防火分隔，并且为同一负荷供电的双路电源也应分开敷设。桥架需要选择防火桥架或进行防火处理。
为防止火灾时的火势和烟气的蔓延，线缆敷设结束后进行防火封堵是相当重要的步骤，设计和施工人员应该引起高度重视。
为满足供电可靠性和减少损耗，变配电所位置的合理设置也是非常重要的，应尽量考虑设于负荷中心。从减少电压降，节省电缆的初期投资和后期运营成本都是很有必要的。
三、消防负荷的计算
消防负荷计算的原则为在发生火灾时可能用到的消防设备用电总和，应该按最不利的情况计算。例如，简单的情况为单栋建筑的消防负荷为单体的消防负荷和消防泵、喷淋泵等为该建筑服务的消防设备的负荷相加。如果是多栋建筑，如果其中任何一栋建筑发生火灾时会蔓延至其他建筑，其总负荷需要计及可能发生火灾的建筑最大负荷及和为这些建筑服务的消防设施的用电负荷。消防负荷的需要系数取1是考虑到火灾这种短时和不可控环境中，可能需要同时用到所有的消防负荷。此类计算常用于核算变压器的容量，但同时在校验变压器容量时还需要计算消防设备的启动电流等。
四、配电保护选择和防电气火灾
消防的配电同其他负荷的配电有所区别，由于消防负荷的特殊性，应当划分为重要负荷，在配电时应采用上下级选择性保护的方式，以保证不越级跳闸。设置过负荷保护装置的线路应作为突然断电比过负荷造成的损失更大的线路来考虑，而将过负荷保护作用于信号而不应切断电源。
为防止和减少因接地故障引起的电气火灾应在消防线路上设置剩余电流检测和保护电器，根据规范《低压配电设计规范》（GB50054-2011）的规定，动作电流不应大于300mA。剩余电流监测或保护电器的安装位置的设置应充分考虑正常的泄漏电流，不能引起误动作，应能使其全面监视有起火危险的配电线路的绝缘情况。由于消防负荷的特殊性，往往在发生火灾时，消防设备和电线电缆的漏电流可能会增大，所以将其只动作于信号而不切断电源是合理。
但是，对于潜水泵等消防设备为防止人身触电需设置不大于30mA的末端漏电保护装置，并应考虑到平时检修时的人身安全，其应该动作于切断电源，并将报警信号传出。因为这类设备漏电停用对整个消防的影响有限，相比较而言平时的人身触电危险则要大得多。
五、结束语
消防配电作为消防系统不可缺少的一部分，正确与否关系到消防系统的稳定可靠，应引起足够的重视。以上这些是笔者从事设计工作的一些浅见，希望对大家有所帮助，如有不妥之处，望不吝批评指正。
参考文献：
[1]工业与民用配电设计手册第三版，中国电力出版社2005.
[2]中国建筑东北设计研究院.JGJ16-2008民用建筑电气设计规范北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3]公安部天津消防研究所.GB50016-2006建筑设计防火规范北京：中国计划出版社，2006.
[4]江苏省公安厅消防局防火部.DGJ32/J67-2008商业建筑设计防火规范.江苏省建设厅，2008.
[5]中国联合工程公司.GB50052-2009供配电系统设计规范北京：中国计划出版社，2010.