吳梅燕

(廈門合道工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 福建廈門 361004)

1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)線路電壓損失導(dǎo)致的常見(jiàn)問(wèn)題及影響

火災(zāi)報(bào)警線路由報(bào)警總線、主機(jī)電源線(電源總線)組成。報(bào)警總線只接入煙感、溫感、手動(dòng)報(bào)警按鈕等，報(bào)警總線電源引自報(bào)警控制器;主機(jī)電源線接入總線上控制模塊及外控設(shè)備，電源總線引自消控室專業(yè)蓄電池。報(bào)警總線，通過(guò)電流小，一般采用1.5mm2線徑，傳輸距離可達(dá)500m，以上，設(shè)計(jì)一般不用校驗(yàn)。主機(jī)電源線則比較復(fù)雜，一般報(bào)警水平電源支線采用2.5 mm2，而豎向電源總線不能簡(jiǎn)單采用2.5 mm2，其通過(guò)電流跟接入設(shè)備、聯(lián)動(dòng)控制順序、二次接線有關(guān)。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)存在線路電壓損失問(wèn)題。根據(jù)GB50116－2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.1.2條規(guī)定，電源容量應(yīng)滿足受控消防設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)且維持工作的容量要求，線路壓降不超過(guò)5%。當(dāng)有沖擊電流時(shí)，系統(tǒng)允許的電壓損失可適當(dāng)放大，按照10%來(lái)考慮。這在規(guī)模較小的系統(tǒng)中一般體現(xiàn)不出來(lái)，但在那些建筑面積較大、樓層較高、線路較長(zhǎng)的工程中，這一問(wèn)題就顯得尤為突出。在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)調(diào)試的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題:火災(zāi)報(bào)警控制器已經(jīng)發(fā)出控制指令，控制模塊也已經(jīng)動(dòng)作，但一些外部控制設(shè)備如排煙閥、送風(fēng)口之類的就是不能動(dòng)作。而這些在工程前期，又未能引起施工人員的充分注意，直到在工程后期調(diào)試階段問(wèn)題暴露后，才想方設(shè)法采取各種補(bǔ)救措施，不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí)，而且很難處理徹底。所以消防設(shè)備的可靠動(dòng)作，就必須避免供電線路的電壓損失的不良影響。

2 導(dǎo)致火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)電源總線電壓損失的原因

根據(jù)歐姆定律，電壓損失△U%=IxR，根據(jù)公式，電壓損失大小取決于兩個(gè)因數(shù):線路內(nèi)阻及線路電流。導(dǎo)致線路電壓損失的首要原因是線路內(nèi)阻。

線路電阻由兩部分組成:導(dǎo)體內(nèi)阻及接點(diǎn)電阻。導(dǎo)線內(nèi)阻就是導(dǎo)線本身所固有的電阻，阻值的大小與線路長(zhǎng)短(L)成正比、與導(dǎo)線橫截面積(S)成反比，并且與導(dǎo)線質(zhì)量有關(guān)，可根據(jù)R=ρxL/A(ρ為導(dǎo)線電阻率)進(jìn)行計(jì)算。接點(diǎn)電阻是指線路中的導(dǎo)線與接線端子、導(dǎo)線與導(dǎo)線之間連接的接觸電阻。當(dāng)接入設(shè)備時(shí)，如果接線端子壓接不緊，就會(huì)增大接點(diǎn)電阻。線頭不焊錫、長(zhǎng)時(shí)間裸露在空氣中會(huì)產(chǎn)生氧化層，也會(huì)造成接點(diǎn)電阻增大。接點(diǎn)電阻取決于施工質(zhì)量、后期保養(yǎng)等因數(shù)，很難計(jì)算。設(shè)計(jì)要求根據(jù)具體情況留有余量。

線路電流由兩部分組成:正常工作電流、聯(lián)動(dòng)外控設(shè)備電流。正常工作設(shè)備包括模塊等，外控設(shè)備包含聲光警報(bào)器等接入線路的所有設(shè)備的。

因此設(shè)計(jì)要控制電壓損失的兩個(gè)措施:①減小線路接入電流;②減小電阻。

2.1 減小線路電流的主要措施

1)減少接入設(shè)備，盡量就地取電。

如消防風(fēng)機(jī)聯(lián)動(dòng)電源由24V變壓器提供(圖1)。

圖1 消防風(fēng)機(jī)配電系統(tǒng)圖

2)合理安排動(dòng)作順序

①通過(guò)軟件編程控制設(shè)備:根據(jù)GB50116－2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.1.5條，若同時(shí)動(dòng)作消防設(shè)備，瞬時(shí)電流太大，可采用軟件延時(shí)幾秒錯(cuò)開(kāi)動(dòng)作。分時(shí)控制可以減少同一時(shí)間內(nèi)所需要控制的設(shè)備數(shù)量，這樣同一時(shí)間內(nèi)，并聯(lián)在電源總線上的負(fù)載就減小了，就可以減低線路內(nèi)阻對(duì)電壓損失的影響。

②接力控制:在某個(gè)工程實(shí)例中，我們可以采取這樣的方法減少線路電壓損失:如共用控制模塊的防火閥、排煙閥等應(yīng)采用接力控制方式，由最后一個(gè)信號(hào)作為反饋輸入。如(圖2):

圖2 多個(gè)防煙閥接力控制接線圖

在同樣滿足允許電壓損失前提下，合理限制動(dòng)作電流意義重大，若電流小，可按比例減少電源總線截面，節(jié)省造價(jià)，方便施工。

3 如何確定電源線路截面

下面結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)電源總線線路電流進(jìn)行計(jì)算分析。

3.1 工程案例概況

某項(xiàng)目由1棟一類高層辦公樓，層高為3m，共30層。消控室設(shè)置在本棟樓一層，消控室距離一層電源總線水平約15m，每層報(bào)警總線的水平距離為約15m。該項(xiàng)目總共30個(gè)報(bào)警回路，擬每十層共用豎向電源總線，系統(tǒng)詳見(jiàn)(圖3)。以下章節(jié)將對(duì)21～30層豎向電源總線截面進(jìn)行選擇分析。(為分析方便，僅畫(huà)出相關(guān)部分)

圖3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)圖

3.2 電源總線線路電流計(jì)算分析

電源總線線路電流由主機(jī)設(shè)備電流及外控設(shè)備電流組成。主機(jī)設(shè)備電流為輸入輸出模塊的正常工作電流;外控設(shè)備電流包括聲光警報(bào)器、加壓送風(fēng)閥等外控設(shè)備電流。其中聲光警報(bào)器電流為持續(xù)性電流，加壓送風(fēng)閥電流為瞬時(shí)性電流。

A、當(dāng)只考慮正常監(jiān)控電流時(shí)，電源總線線路電流(下簡(jiǎn)稱I)為主機(jī)設(shè)備電流。結(jié)合本工程實(shí)例，每層報(bào)警回路中輸入輸出模塊個(gè)數(shù)為14(查樣本輸入輸出模塊啟動(dòng)工作電流為20mA)，故B21～30回路主機(jī)設(shè)備電流為2.8A(下簡(jiǎn)稱I1)。故:I=I1=2.8(A)

B、當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，考慮到外控設(shè)備的電流，電源總線線路電流(下簡(jiǎn)稱I)由主機(jī)設(shè)備電流和聲光警報(bào)器、加壓送風(fēng)閥電流組成。結(jié)合本工程實(shí)例，根據(jù)GB50116－2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.8.5條聲光警報(bào)器(查樣本啟動(dòng)工作電流為50mA)同時(shí)動(dòng)作，B21～30回路持續(xù)性電流為2.5A(下簡(jiǎn)稱I2);假設(shè)當(dāng)30層發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候，考慮加壓送風(fēng)閥順序動(dòng)作，及時(shí)復(fù)位，故僅考慮一個(gè)加壓送風(fēng)閥動(dòng)作電流，查樣本瞬時(shí)工作電流為0.5A(下簡(jiǎn)稱I3)。

3.2.1 截面選型

經(jīng)查《建筑電氣常用數(shù)據(jù)手冊(cè)》04DX101－1表3.14(表1)

表1 不同電壓損失下24V及直流線路負(fù)荷矩(W.m)

(1)當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)通過(guò)持續(xù)性電流，給報(bào)警回路輸出輸入模塊供電的外控電源線電壓損失

△U%=5。查表 2.5 mm2導(dǎo)線負(fù)荷矩為1805W.m，外控電源線路的工作電壓為24V，折成電流矩75A.m。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，同等壓降的情況下，截面越大，負(fù)荷矩越大，電流矩大。截面和電流矩正比關(guān)系可以導(dǎo)成以下公式:

式中S—導(dǎo)線截面(mm2);

I—外控電源線的工作電流(A);

L—外控電源線的長(zhǎng)度(m);

(2)根據(jù)負(fù)荷矩的計(jì)算方法，豎向距離按照樓高的70%計(jì)算，電源總線長(zhǎng)度L=93m;

A、當(dāng)只考慮正常監(jiān)控電流時(shí):根據(jù)GB50116－2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.2條條文解釋，嚴(yán)格控制電壓損失不超過(guò)5%。

B、當(dāng)火災(zāi)發(fā)生，考慮瞬時(shí)性電流時(shí):經(jīng)查樣本，加壓送風(fēng)閥允許的電壓損失一般為20%～30%，綜合考慮到線路上接點(diǎn)電阻等因素，當(dāng)有沖擊電流時(shí)，系統(tǒng)允許的電壓損失可適當(dāng)放大，按照10%來(lái)考慮。

S=S1×L×I/(L1×I1)x(5%/U%)=(2.5×93×5.8/75)×0.5=8.99 mm2

經(jīng)以上分析計(jì)算，當(dāng)電源總線線路的工作電壓為24V時(shí)，該項(xiàng)目火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)21層及以上豎向合用電源總線截面選擇ZBN－BV－2x10。在實(shí)際的工程中，針對(duì)所選擇的報(bào)警控制器輸出電壓大于24V的情況，允許電壓損失適當(dāng)增加。當(dāng)電源總線截面超過(guò)10 mm2，考慮分層配置，也可就地取電供外控設(shè)備用電(如聲光警報(bào)器)。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的分析計(jì)算可以看出，電源總線根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用2.5 mm2是錯(cuò)誤的。電源總線截面選擇太小是導(dǎo)致很多項(xiàng)目調(diào)試?yán)щy及投入一段時(shí)間后癱瘓的原因。在實(shí)際工程中，應(yīng)針對(duì)不同工程的不同情況，校驗(yàn)外控電源線截面，從而解決線路電壓損失的問(wèn)題。

[1]JGJ 16－2008，民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]04DX101－1，建筑電氣常用數(shù)據(jù)手冊(cè)[S].

[3]GB50116－2013，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50116－2013.

[4]雍靜.供配電系統(tǒng)機(jī)械[M].工業(yè)出版社.

[5]工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].中國(guó)電力出版社.