、 消防用电及负荷等级
一、消防用电
在正常条件下，消防用电设备依靠城市电网供给电能。一旦发生火灾，就会直接影响城市电网电能输送的可靠性和性，也就直接影响消防用电设备在火灾条件下工作的可靠性和性。因此，在建筑电气防火设计的过程中，首要考虑的就是消防用电在火灾条件下的电能连续供给的可靠性和性。这种供给的性包括电能的限流和限压，以保证消防用电设备在电气故障情况下不会引起火灾;还包括电气线路漏电引发的触电，危及应急逃生人员和抢险救援人员的生命
消防电源是指在发生火灾时能保证消防用电设备继续正常运行的独立电源。消。防电源的基本要求包括以下几个方面:
(一)可靠性
在火灾条件下，若消防电源停止供电，会使消防用电设备直接失去作用，贻误了抢险救援的时机，给人民的生命财产造成严重的损失，因此必须确保消防电源及配电系统的可靠性。
(二)耐火性
在火灾条件下，许多消防用电设备是在火灾现场或附近工作，因此消防电源的配电系统应具有耐火、耐热及防爆性能，同时还可以采用耐火材料，在建筑整体火条件不变的情况下，可以通过采用耐火电线电缆提高供电的能力和时间。
(三)有效性
消防用电设备在抢险救援过程中需要持续一定的工作时间，因此消防电源应能在火灾条件下保证持续供电时间，以确保消防用电设备的工作有效性。
(四)性
消防电源和配电系统在火灾条件下工作环境极为恶劣，必须采取相应的保护措施，防止过电流、过电压导致消防用电设备的故障起火，防止电气线路漏电引发的触电事故。
(五)科学性和经济性
在保证可靠性、耐火性、有效性和性的前提下，要考虑系统设计的科学性，考虑电源的节能效果和电源质量，考虑施工和操作的方便快捷，考虑投资、运行和维护保养费用等。
二、消防用电的负荷等级
在供配电系统中，用电设备被称为电力负荷，其大小用功率或电流表示。划分消防负荷等级并确定其供电方式的基本出发点是建筑物的结构、使用性质、火灾险性、人员疏散和扑救难度、事故造成的后果等因素。
(一)基本概念
消防用电负荷是指消防用电设备根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响程度，分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。
(二)一级负荷
(1)一级负荷适用的场所。下列场所的消防用电应按一级负荷供电:建筑高度大于50m的乙、丙类生产厂房和丙类物品库房，一类高层民用建筑，一级大型石油化工厂，大型钢铁联合企业，大型物资仓库等。
(2)一级负荷的电源供电方式。一级负荷供电应由两个电源供电，且要符合下列条件:
1)当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到破坏。
2)一级负荷中特别重要的负荷，除由两个电源供电外，还应增设应急电源并严禁将其他负荷接入应急供电系统。应急电源可以是独立于正常电源的发电机组、供电网中独立于正常电源的专用的馈电线路、蓄电池或干电池。
(3)结合消防用电设备的特点，以下供电方式可视为一级负荷供电:
1)电源来自两个不同的发电厂。
2)电源来自两个区域变电站(电压在35kV及以上)。
3)电源来自一个区域变电站，同时另设一台自备发电机组。
(三)二级负荷
(1)二级负荷适用的场所。下列建筑物、储罐(区)和堆场的消防用电应按二级负荷供电:室外消防用水量大于30L/s的厂房(仓库)，外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐(区)和甲、乙类液体储罐(区)，粮食仓库及粮食筒仓，二类高层民用建筑，座位数超过1500个的电影院、剧场，座位数超过3000个的体育馆，任一层建筑面积大于3000㎡的商店和展览建筑省(市)级及以上的广播电视、电信和财贸金融建筑，室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑。
(2)二级负荷的电源供电方式。二级负荷的电源供电方式可以根据负荷容量及重要性进行选择:
1)二级负荷的供电系统要尽可能采用两回路供电。
2)在负荷较小或地区供电条件较困难的情况下，允许有一回路6kV以上专线架空线或电缆供电。
当采用架空线时，可为一回路架空线供电;当用电缆线路供电时，由于电缆发生故障恢复时间和故障点排查时间长，故应采用两根电缆组成的线路供电，且每根电缆均应能承受的二级负荷。
(四)三级负荷
级消防用电设备采用专用的单回路电源供电，并在其配电设备上设有明显标志。其配电线路和控制回路应按照防火分区进行划分。
消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等消防设备，应急电源可采用第二路电源、带自启动的应急发电机组或由两者组成的系统供电方式。
消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，要在末一级配电箱处设置自动切换装置。切换部位是指各自的末一级配电箱，如消防水泵应在消防水泵房的配电箱处切换，消防电梯应在电梯机房配电箱处切换。
三、消防备用电源
当建筑处于火灾条件下，为确保人员疏散和抢险救援，许多消防用电设备仍需要坚持工作，为消防用电设备应急供电的独立电源称为消防备用电源。消防备用电源通常有三种:①独立于工作电源的带电回路;②柴油发电机;③应急供电电源(EPS)。在特定防火对象的建筑物内，消防备用电源种类不是单一的，应采用几个电源的组合方案。一般根据建筑负荷等级、供电质量、应急负的数量与分布以及负荷特性等因素来决定方案的选择。消防用电设备在正常条下由主电源供电，发生火灾时由消防备用电源供电，当主电源不论何种原因被切断时，消防备用电源应能自动投入以保证消防用电的可靠性。这些备用电源的供电时间和容量，均要求满足各消防用电设备设计持续运行时间长者的要求。
(一)柴油发电机组
柴油发电机组是将柴油机与发电机组合在一起的发电设备，其优点是机组运行不受城市电网运行状态的影响，是较理想的独立可靠电源;机组功率范围广，可从几千瓦到数十千瓦不等;机组操作简单，容易实现自动控制;机组工作效率高，对油质要求不高。其缺点是工作噪声大，过载能力小，适应启动冲击负荷能力较差
(二)应急供电电源
应急供电电源是指平时以市政电源给蓄电池充电，市电断电后利用蓄电池继续供电的备用电源装置。
第二、 消防电源供配电系统
消防用电设备的配电方式正确选择建筑物内低压配电系统主接线方案，是民用建筑电气设计的重要节，设计中应根据建筑物的高度、规模和性质来合理确定。通常建筑高度越高、量越大，发生火灾时扑救的难度也越大。当建筑高度超过100m时，只能靠自救火。因此，保证消防用电设备的可靠供电非常重要。为了保证消防负荷供电不受消防负荷的影响，低压配电系统主接线采用分组设计方案，这无疑将大幅提高配系统的可靠性。要根据负荷性质及容量合理设置短路保护、过负荷保护、接地故保护和过、欠电压保护。
(一)消防负荷的电源设计
消防电源要在变压器的低压出线端设置单独的主断路器，不能与非消防负荷共用同一路进线断路器和同一低压母线段。消防电源应独立设置，即从建筑物变电所低压侧封闭母线处或进线柜处就将消防电源分出而各自成独立系统。如果建筑物低压电缆进线，则从进线隔离电器下端将消防电源分开，从而确保消防电源相对建筑物而言是独立的，提高了消防负荷供电的可靠性。
当建筑物双重电源中的备用电源为冷备用，且备用电源的投入时间不能满足消防负荷允许中断供电的时间时，要设置应急发电机组，机组的投入时间要满足消防负荷供电的要求。
(二)消防备用电源的设计
当消防电源由自备应急发电机组提供备用电源时，消防用电负荷为一级或二级的要设置自动和手动启动装置，并在30s内供电;当采用中压柴油发电机组时，确认火灾后要在60s内供电。
工作电源与应急电源之间要采用自动切换方式，同时按照负载容量由大到小的原则顺序启动。电动机类负载启动间隔宜在10~20s。
当采用柴油发电机组作为消防备用电源时，其电压等级要符合下列规定:
(1)供电半径不大于 400m时，宜采用低压柴油发电机组。
(2)供电半径大于400m时，宜采用中压柴油发电机组。
(3)线路电压降不应大于供电电压的 5%。
备用消防电源的供电时间和容量，应能满足该建筑火灾延续时间内各消防用电设备的要求。
当采用消防设备应急电源(FEPS)作为备用电源时，电池初装容量应为使用容量的3倍;三相供电的EPS单机容量不宜大于120kW，单相供电的EPS单机容量不宜大于 30kW，且应有单节电池保护和电能均衡装置。
（三)、配电设计
消防水泵、喷淋水泵、、水幕泵和消防电梯要由变、配电站或主配电室直接出线，采用放射式供电;防烟排烟风机、防火卷帘以及疏散照明可采用放射式或树千式供电。消防水泵、防烟排烟风机及消防电梯的两路低压电源应能在设备机房内自动切换，其他消防设备的电源应能在每个防火分区配电间内自动切换;消防
控制室的两路低压电源应能在消防控制室内自动切换。消防水泵、防烟排烟风机和正压送风机等设备不能采用变频调速器作为控制装置。电动机类的消防设备不能采用EPS/UPS(UPS为不间断电源)作为备用电源。主消防泵为电动机水泵，备用消防泵为柴油机水泵，主消防泵可采用一路电源供电。消防设备的配电箱和控制箱宜安装在配电室、消防设备机房、配电小间或电气竖井内;当必须在其他场所安装时，箱体要采取防火措施，并满足发生火灾时消防设备持续运行时间的要求。
消防负荷的配电线路所设置的保护电器要具有短路保护功能，但不宜设置过负荷保护装置，如设置只能动作于报警而不能用于切断消防供电，因为消防水泵因轴封锈蚀而使消防水泵堵转，启动电流会很大使电缆发热，温度在达到设定值时为保护电器动作而切断电源，这是不允许的。如果不设置过负荷保护而出现堵转，电缆温度上升 100 ℃或 200 ℃时，对于耐火 750 ℃或 950 ℃的电缆影响不是很大，在转矩的作用下，有可能克服电动机轴封阻力，使电动机逐渐转动起来。
消防负荷的配电线路不能设置剩余电流动作保护和过、欠电压保护，因为在火灾这种特殊情况下，不管消防线路和消防电源处于什么状态或出现什么故障，为消防设备供电是重要的。
消防设备的配电装置与非消防设备的配电装置宜分列安装;若必须并列安装则分界处应设防火隔断。消防配电设备应设有明显标志，专用消防配电柜宜采用红色柜体。
二、电线电缆的选择
火灾报警与消防联动控制系统的布线要选择铜芯绝缘导线或铜芯电缆。火灾自动报警系统的传输线路和采用 50V以下电压供电的控制线路，应采用电压等级不低于交流 300/500V的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。采用交流 220/380V的供电和控制线路，应采用电压等级不低于交流 450/750V的铜芯绝缘导线或铜芯电缆。
电线电缆种类及敷设方式要根据消防电线电缆在火灾条件下的持续工作时间因素进行选择;消防设备的配电线路要满足消防设备在发生火灾时持续运行时间的要求。要根据使用场所对线缆的毒性、烟密度、引发和传播火灾的可能性等要求来选择普通负荷的配电线路、控制线路和电子信息系统线路的类型及敷设方式。
消防用电设备配电系统的水平分支线路不宜跨越防火分区，当跨越防火分区时应采取防止火灾延燃的措施。