摘要：随着我国大中型城市人口的不断增加，土地价值的不断升高，普通的多层住宅建筑不能满足人口密集型的大中型城市的发展，越来越多的高层住宅被兴建，高层住宅现主要有单单元、双单元和三单元这三种类型。与多层住宅建筑相比，高层住宅由于火灾隐患点多，发生火灾的可能性会大大增加，且火势蔓延快，人员疏散及救援困难，火灾时的自救及建筑物内的消防设施及时补救尤为重要[1]，因此，高层住宅中的消防设施对最大化地减小人民群众的生命和财产损失起着至关重要的作用，消防负荷供电的可靠性更是重中之重。本文对高层住宅消防负荷供电形式进行了分析探讨。
关键词：高层住宅；消防负荷；供电形式
1、高层住宅的消防设施及其供电要求
高层住宅（本文中的高层住宅均指一类建筑）的消防设施用于发生火灾时保障建筑消防安全和人员疏散安全。根据笔者的工作经验，目前高层住宅的消防设施主要包括正压风机、排烟风机、消防补风机、消防电梯、消防排污泵、消火栓、自动喷淋、火灾自动报警及联动控制设备、应急照明等。根据《民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）》[2]（以下简称《民规》）3.2.3第1条规定：“一类高层民用建筑的消防控制室、火灾自动报警及联动控制装置、火灾应急照明及疏散指示标志、防烟及排烟设施、自动灭火系统、消防水泵、消防电梯及其排水泵、电动的防火卷帘及门窗以及阀门等消防用电应为一级负荷，二类高层民用建筑内的上述消防用电应为二级负荷”。因此，高层住宅中消防负荷均为一级负荷。
根据《民规》3.2.3规定：“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏”。《供配电系统设计规范（GB50052-2009）》[3]3.0.2规定：“一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏”。又《民规》13.9.6规定：“消防水泵、消防电梯、防烟及排烟风机等的两个供电回路，应在最末一级配电箱处自动切换。消防设备的控制回路不得采用变频调速器作为控制装置”。因此，高层住宅中消防负荷均需要两个不同时损坏的电源供电，且两电源应在最末一级配电箱进行自动切换。
2、住宅小区的两种供电方案
目前住宅小区主要有两种供电方案。
2.1第一种供电方案
由市政引来一路高压电源，为了满足高层住宅中一级用电负荷的需求，再设一台或多台柴油发电机组作为一级用电负荷的备用电源。平时柴油发电机组不启动，当市政电源由于某种原因发生故障时，油发电机组启动，为整个小区的一级用电负荷和二级用电负荷供电，二级负荷主要包括小区的生活泵房、锅炉房和换热站用电等（《民规》3.2.6规定：“区域性的生活给水泵房、采暖锅炉房及换热站的用电负荷，应根据工程规模、重要性等因素合理确定负荷等级，且不应低于二级”）；当小区某栋建筑或地下车库发生火灾时，柴油发电机组应能在30秒内启动且仅为发生火灾建筑的消防用电负荷供电。
2.2第二种供电方案
由市政引来两路能够满足一级用电负荷的高压电源，两路电源互为主备用，为小区一级用电负荷和二级用电负荷供电。与第一种供电方案相比，第二种供电方案平时变电所两台变压器低压配电母线均带电，可以灵活地选择住宅配电室内为消防负荷供电配电柜出线回路的主用与备用状态，简化了变电所系统及住宅配电系统的设计。
3、不同类型高层住宅的供电形式
3.1单单元高层住宅消防负荷的供电形式
高层住宅一般均设配电室，多数单单元类型高层住宅配电室设在地下一层，如果没有地下层，配电室一般设在首层。单单元类型高层住宅消防负荷主要有一种供电形式，如图1所示。
图1 单单元高层住宅消防负荷的供电形式
在配电室设置两个为消防负荷供电的配电柜，分别为AP1和AP2，配电柜AP1由变电所内变压器1配电母线引来，配电柜AP2由变电所内变压器2配电母线引来，建筑内消防负荷配电箱ATE分别由配电柜AP1和配电柜AP2各引一路电源，满足高层住宅消防负荷供电要求。当变压器2为小区柴油发电机组时，配电柜AP1为主用柜，出线回路均为主用回路，配电柜AP2为备用柜，出线回路均为备用回路。
3.2双单元高层住宅消防负荷的供电形式
双单元类型高层住宅一般每个单元均设一配电室为本单元建筑供电，双单元类型高层住宅的消防负荷主要有两种供电形式，分别如图2和图3所示。
图2 双单元高层住宅消防负荷的供电形式一
图3 双单元高层住宅消防负荷的供电形式二
与单单元类型高层住宅类似，供电形式一的每个单元配电室内均设两个为消防负荷供电的配电柜，配电柜AP1和AP2为一单元消防负荷供电，配电柜AP3和AP4为二单元消防负荷供电，一单元与二单元消防负荷供电互不影响，供电可靠性高。
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当变压器2为小区柴油发电机组时，配电柜AP1的出线回路作为两个单元消防负荷的主用电源，配电柜AP2的出线回路作为两个单元消防负荷的备用电源。
供电形式二的每个单元配电室仅设一个为消防负荷供电的配电柜，配电柜AP1中为一单元消防负荷供电的出线回路均作为主用电源，为二单元消防负荷供电的出线回路均作为备用电源，配电柜AP2中为二单元消防负荷供电的出线回路均作为主用电源，为一单元消防负荷供电的出线回路均作为备用电源。
当变压器2为小区柴油发电机组时，一单元中配电柜AP1为主用柜，平时一单元与二单元消防负荷均由配电柜AP1供电，当市电因某种故障停电时，由配电柜AP2供电。
与供电形式一相比，供电形式二减少了配电柜数量，也减少了由变电所和柴发机房引来的电缆数量，但双单元类型高层住宅地下层的每个单元配电室一般均设在不同的两个防火分区，为消防负荷供电的回路跨越了防火分区。作为独立的建筑，配电柜AP1和AP2可以理解为本建筑的第一级配电，其配出的回路认为是配电干线，虽然《民规》13.9.8中只规定：“消防用电设备配电系统的分支线路，不应跨越防火分区，分支干线不宜跨越防火分区”，规范中没有规定配电干线是否可以跨越防火分区，其原因笔者认为主要是考虑电缆竖井内的竖向配电，同一楼层内的水平布线，即使配电干线笔者认为最好也不要跨越防火分区，所以笔者认为供电形式二仍降低了系统供电的可靠性，同时后期的维修不方便且管理复杂。
3.3 三单元高层住宅消防负荷的供电形式
三单元类型高层住宅与二单元类型相同，每个单元均设一配电室，三单元类型高层住宅的消防负荷主要有三种供电形式，分别如图4、图5和图6所示。
图4 三单元高层住宅消防负荷的供电形式一
图5 三单元高层住宅消防负荷的供电形式二
图6 三单元高层住宅消防负荷的供电形式三
与双单元类型高层住宅类似，供电形式一的每个单元配电室内均设两个为消防负荷供电的配电柜，配电柜AP1和AP2为一单元消防负荷供电，配电柜AP3和AP4为二单元消防负荷供电，配电柜AP5和AP6为三单元消防负荷供电，这种供电形式可靠性高。当变压器2为小区柴油发电机组时，配电柜1、3、5分别为一单元、二单元、三单元的主用柜，配电柜2、4、6分别为一单元、二单元、三单元的备用柜。
供电形式二的每个单元配电室仅设一个为消防负荷供电的配电柜，配电柜AP1、AP2、AP3均作为主用电源分别为一单元、二单元、三单元的消防负荷供电。
一单元配电柜AP1的部分出线回路作为二单元消防负荷的备用电源；二单元配电柜AP2的一部分出线回路作为一单元消防负荷的备用电源，另一部分出线回路作为三单元消防负荷的备用电源；三单元配电柜AP3的出线回路只作为主用电源为三单元消防负荷供电。
配电柜AP1、AP2、AP3的出线回路数量均不相同，二单元配电柜AP2出线回路最多，三单元配电柜AP3出线回路最小。
当变压器2为小区柴油发电机组时，出线回路最多的二单元配电柜AP2作为三个单元的备用电源为三个单元的消防负荷供电，配电柜AP1为一单元和二单元提供主用电源，配电柜AP3为三单元提供主用电源。
供电形式三的三个单元只设两个为消防负荷供电的配电柜AP1和配电柜AP2，其中配电柜AP1设在一单元配电室，配电柜AP2设在二单元配电室，三单元配电室内不设为消防负荷供电的配电柜。
配电柜AP1为一单元消防负荷提供主用电源，为二单元和三单元消防负荷提供备用电源；配电柜AP2为二单元和三单元消防负荷提供主用电源，为一单元消防负荷提供备用电源。
当变压器2为小区柴油发电机组时，三个单元消防负荷的主用电源均由配电柜AP1提供，备用电源均由配电柜AP2提供。
与供电形式二和供电形式三相比，供电形式一具有最高的供电可靠性，但配电设备及配电柜的进线数量增加了成本；供电形式二在供电形式一的基础上降低了系统成本，但为消防负荷供电线路跨越了防火分区，可靠性会降低；
供电形式三在供电形式二的基础上减少了三单元配电柜AP3，同时，由供电形式二的三个电源进线减少到两个电源进线，但为三单元消防负荷供电的供电线路跨越防火分区数量多，且供电线路长度增加，大大降低了系统供电的可靠性。
3、结束语
本文介绍高层住宅消防负荷的多种供电形式均能满足高层住宅消防负荷的供电要求，与经济性相比，高层住宅消防负荷供电的可靠性更为重要。笔者认为对于双单元类型高层住宅，首选供电形式一，供电形式二也可以采用；对于三单元类型高层住宅，供电形式一的供电可靠性最高，应作为首选，在特别强调经济性时，可以采用供电形式二和供电形式三，与供电形式三相比，供电形式二应优先选择。以上仅是笔者对高层住宅消防负荷供电形式的一些浅见，如有不妥之处，恳请批评指正。
参考文献：
[1]陈志刚. 高层建筑消防负荷供电方案的比较[J] . 给排水与建筑电气， 2006（5）：81-82
[2]JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范[S].
[3]GB 50052-2009 供配电系统设计规范[S].
论文作者:陈彦宗
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/13
标签：单元论文; 负荷论文; 配电柜论文; 高层住宅论文; 形式论文; 回路论文; 电源论文; 《建筑学研究前沿》2017年第14期论文;