对新版建规高规防火规范电气部分的浅见-王厚余

对新版《建规》、《高规》防火规范电气部分的浅见
中国航空工业规划设计研究院王厚余
新版《高层民用建筑设计防火规范》GB50045(以下简称《高规》)和《建筑设计防火规范》GB50016(以下简称《建规》先后于2005年和2006年颁布执行。与前版相比，新版规定有不少充实和提高执行，但从电气安全着眼还存在一些可斟酌处。笔者愿提供一些浅见供电气设计安装和下版防火规范编制时参考。
1关于一级负荷消防设备的供电电源要求两个规范都按不同建筑物规定有按一级和二级负荷供电的要求。笔者曾参加《供配电系统设计规范莎GB50052第一版关于负荷分级及供电方式条文的制订工作，了解一些情况，觉得<建规>中关于一级负荷消防设备供电电源的要求有值得慎重考虑处。按《供配电系统设计规范GB50052规定，一级负荷中特别重要负荷除自电网取得两个正常电源外还需增设应急电源。所谓应急电源是指自备柴油发电机、蓄电池、千电池以及独立于正常电网电源的专用馈电线路。但按<建规)第11.1.1条的解释，可将应急电源解释为来自不同的发电厂或不同35kV及以上的区域变电站，这一编制意图恐怕不妥。世界各国无一例外都曾多次发生过整个区域电网崩溃停电的大事故。在电网崩溃情况下，再多的发电厂区域变电所也无法提供应急电源，包括消防设备应急电源，因为区域电网内的发电厂、变电站都不是电气意义上的独立电源。
关于《供配电系统设计规范》所列的独立于正常电网电源的专用馈电线路应急电源，笔者70年代编制《供配电系统设计规范》时曾发现一例，那就是鞍钢的电源，大家都知道钢铁企业中断供电的后果是非常严重的。鞍钢那时自东北电网不同电源以4回220kV超高压馈电回路供电，但一次电网崩溃事故使这4回220kV馈电线路全部停电。幸亏当时还有自己管理的独立于东北电网的5万kV发电厂引出的专用馈电线路供给应急用电才使鞍钢躲过这场灾难。这种电网崩溃事故在我国各地并不少见，就在笔者写此稿前不几天(200年3月上旬)大连地区一场暴风雪就导致电网崩溃事故。全市50余~66kV变电所都停止供电。
鞍钢设有5万kW发电厂的供电方案有其特殊的原因。由于10万kW及以下小容量发电厂的技术经济性差，特别是发电成本过高，建设这种发电厂用以提供独立于正常电网电源的专用馈电线路来保证应急电源的供电方式对现时一般工业与民用建筑物而言几乎是不现实的。因此发达国家几毫无例外地装用柴油发电机(用于大功率)或蓄电池(用于小功率)来作可靠的应急电源口相比之下我国(建规)以地区电网的两个不同发电厂或两个不同35kV及以上的区域变电所来满足一级负荷消防设备应急电源要求，其可靠性是令人怀疑的。
2应急电源接地系统的选用一建筑物内的柴油发电机之类的自备电源可用作备用电源(stand by power supply，简称SP尠，也可用作应急电源(emergency power Supple 简称EPS)。前者如果因故障停电，并不引起严重后果；后者在使用中应尽量保证其供电不间断，否则将引起人身伤亡等严重后果。根据统计，引起电源停电的短路跳闸中90%以上为接地故障跳闸。为此国际电工标准和发达国家标准都规定应急电源不宜采用发生一个接地故障就跳闸停电的电源户性点直接接地的TN系统或TT系统，而宜采用发生一个故障不跳闸停电的IT系统。这点对消防设备的应急电源尤为重要。因为在喷水灭火时水的导电性极易引起接地故障而导致开关跳闸，中断消防用电或导致人身电击事故。IT系统因电源中性点不接地，发生图示接地故障时，故障电流Td仅为两非故障相对地电容电流的相量和。其值很小，既不足以引起开关跳闸消防电源中断，也不足以引起人身电击伤亡事故的发生。因此我国对停电将引起严重后果的矿井井下及一些钢铁企业等都采用1T系统供电。笔者了解国外重要的和火灾后果严重的工业和民用建筑物内消防设备都采用IT系统供电。这是消防应急电源的一个基本要求。我国《建规》和《高规》中对这至关重要的消防用电的基本要求没有提及，不能不说是一个不小的缺陷。
图1 IT系统内的接地故障电流仅为微量的电容电流。
3消防设备按二级负荷供电方式供电中存在的问题
(建规)和(高规)都规定有二类建筑物的消防设备按《供配电系统设计规范莎内二级负荷的供电方式的要求，该规范第2.0.6条规定：“二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。……，当采用架空线时，可为一问架窄线供电，当采用电缆线路时，其每根电缆应能承受100％的二级负荷。”这一条文是参照50年代前苏联《电气装置安装规程》编写的。其依据是架空线故障一般几小时就可修复供电，两根并联电缆之一故障时拆除它也只需几小时，这对一般二级负荷工厂企业是可以承受的，因停产几小时的损失可设法挽回。但这种供电方式并不适用于消防用电，因为消防用电刻不容缓，绝不允许等待几小时待线路修复供电后再来灭火。在《建规》第11.1.1条的说明中特别强调了采用一回架空线供二级负荷消防用电的方式，还提出为节约投资可按二级负荷最低要求供电。显然，《建规》和《高规》并不了解《供配电系统设计规范》这一规定的编制意图，没有区分二级负荷工业企业停电经济损失和消防用电关系人民生命财产安危这一本质区别。对《供配电系统设计规范》规定的简单套用的后果是今人担忧的。

ttt001

2007年07月15日 09:19:11

2楼

4关于漏电火灾报警系统的设置
国内外大量电气火灾案例说明所谓电气短路火灾大部分是接地故障电弧火灾，它常被称作称为漏电火灾。所以防电气短路火灾的重点是防接地电弧火灾。新版《建规》和《高规》都规定了设置“漏电火灾报警系统”的要求，这说明我国防电气火灾技术水平的提高。《建规》和《高规》都引用防电气火灾做得很好的日本的《内线规程》的规定作为制订漏电火灾报警的依据，但在如何设置报警上却与《内线规程》的规定大相径庭。笔者认为《内线规程》的规定是正确的，下文作一分析。
《内线规程》第190-1条规定建筑物内低压线路可能发生接地故障时就必须安装自动报警的“漏电”火灾报警器。大家知道只有具有双重绝缘的线路和电气设备才不可能发生接地故障：但谁也不能保证一个建筑物内的电气线路和设备全为双重绝缘，因此《内线规程》规定15Om2以上建筑面积的旅馆、公寓、住宅和其他一些建筑物都须装设漏电火灾报警器。按此规定大量建筑物都需要安装漏电火灾报警器，这势将增加建设投资。但《内线规程》对“漏电火灾报警”的设置却简其有效而经济实用。如建筑物为低压供电，《内线规程》规定其检测元件(零序电流互感器)应安装在户外的电源进线处如图2所示。如果户外安装有困难，《内线规程》也允许在户内安装，但须安装在接近电源进线处。如果建筑物为高压供电，此电流互感器应安装在变电所低压配电盘PEN母排和PE母排的跨接线上一如图3所示。因变压器中性点不就地接地，变电所所供本建筑物内TN-S系统的所有接地故障电流都需通过PE线或大地经此电流互感器返回变压器，别无他途。
需着重理解的一点是只有上述安装位置才能对本建筑物的接地故障无一遗漏地进行全面监测从而消灭盲区保证“漏电火灾报警”的有效性。但在我国的《建规》内对检测元件的安装位置却未作规定，而〈高规)则只规定在高层建筑内火灾危险性大、人员密集等少数局部场所才设置漏电火灾报警。显然，如此设置是不能消灭盲区保证对全楼迸行漏电火灾报警有效性的，对于无火和逃逸困难的高层建筑后果更为严重。
为了缩短查找故障点时间，也可在一些分支干线上增设监测点，但上述对全楼进行监测的总监测点必不可少。(高规)内规定除“漏电火灾报警”外，还外加一些与漏电火灾无关或不必要的要求。例如外加过电流报警信号，需报出过电流位置和变化，这实际是对原线路过电流保护的重复设置。〈高规〉规定有储存故障和操作信号、显示系统状态等与漏电火灾报警没有多少关系的许多要求，这必然大大增加设置漏电火灾报警的投资。《内线规程》内漏电火灾报警的设置简单可靠，费用无几，便于推广应用。〈高规〉的规定则不必要地过于复杂，非但降低了可靠性量而且设置费用高昂，客观上妨碍了漏电火灾报警这一重要防火措施的推广应用。由于一般老百姓不谙电气安全知识，住宅内又无队员管理，我国住宅电火灾约占全国电气火灾总数一半以上，严重威胁人民生命财产的安全。日本〈内线规程〉重视住宅漏电火灾的防范，规定150m2以上建筑面积的住宅、公寓等建筑物都需装设漏电火灾报警。我国的《建规》和《高规》是否也应本着以人为本的原则，借鉴日本经济有效设置漏电火灾报警的经验，对量大面广关系居住安全的住宅之类建筑物的漏电火灾报警的设置也有所规定。
5《建规》和《高规》电气部分的规定应尽量充实完整，减少遗漏和空白
由于历史上的原因，我国电气防火水平与国际水平相比，在理论上和实践上都存在不小的差距。例如我国常说的过载起火就是电气防火理论上的一个错误。过载引起的温升是不足以引起可燃物起火的，过载温升只能使绝缘劣化加速，只有绝缘损坏后产生异常高温才能引发火灾，过载本身不能直接引起火灾。又如新版《建规》和《高规》中关于防“漏电火灾”的规定我国最早见于上世纪90年代颁布的《低压配电设计规范劳GB50054，而《内线规程》则旦在上世纪30年代就作出了有效和切实可行的规定。和日本相比我国在时间上晚了六十年，电气火灾防范是项复杂的电气安全技术，我国电气防火技术相对落后，这有待《建规》和《高规》电气部分的充实和完整多推动我国电气防火技术的进步多尽早缩小与国际水平的差距。
电气火灾的防范不外“消”和“防”两个方面面，两者不了偏废，而后者更为重要。江泽民前总书记关于我国消防工作的题词很中肯：“隐患险于明火，防范胜于救火，责任重于泰山。”但我国的电气防火似乎重消轻防。以电气火灾中最多发生的短路火灾为例，在《建规》和《高规》更多的规定是短路起火后亡羊补牢的报警和灭火，而对如何防止短路的发生，从源头上防范短路火灾却鲜少规定，这不能不说是我国消防规范中的缺陷和空白。电气短路的起因不外是绝缘受机械损伤和绝缘性能的下降，对这些起因的防止在我国与国际电工标准接轨的电气规范内都有详细的规定。不要求《建规》和《高规》电气部分去重复罗列这些规定，但在规定中应有所交代，例如在电气部分的规定中明确短路起火的防范应满足某电气规范某章的要求，以使(建规)和(高规)的规定在内容上臻于完整而不出现空白。
6《建规》和《高规》宜合而为一
高层建筑的火灾危险更甚于一般建筑物，由于楼层高其结构的烟囱效应助长了火势而灭火行动则远比一般建筑物困难。楼内人员则往往被火势所阻逃生无路，不是被烟熏火烧而死就是被逼跳楼身亡。例如上世纪70年代巴西圣保罗25层乔玛大楼就死227人伤300人，后果十分悲惨。因此它比一般建筑物在防火上(包括防电气火灾)有更多和更严格的要求。但高层建筑仍属建筑物，就电气防火面言，多层建筑物的防电气火灾要求对高层建筑大多仍是适用的。触电气短路和过载的自动切断电源、漏电火灾的全面报警、防火势沿线路蔓延的封堵都是相同的，只是根据高层建筑的特点需补充和提高电气防火的要求而已。国际电工标准刊物《电气装置》IEC60364的编织结构十分科学和严谨。它将电气危险大的场所，例如浴室、医院、施工场地等的电气安全要求另立特殊场所一篇，此篇内只规定这些场所内补充和提高的要求，不再重复一般的要求。这样既保证了安全要求的完整性又精简了标准条文，使为特殊场所规定的重点要求更清晰和突出。我国的防火规范是否可仿照IEC60364标准的编制结构)将(高规)作为对防火有特殊要求的场所的一章并入(建规)，两个规范合而为一，使规范的表达与IEC60364标准同样的完整和精炼。
7结束语我国电气防火技术在理念上还相对滞后，使一些新技术的应用受到阻力。例如本文提及的IT接地系统在发达国家的重要工业民用建筑中被广泛应用，大大减少了断电引起的事故，而在我国则往往被人以“不理解’、“末见过"为由而拒绝采用。又如“漏电火灾报警刀这一重要防电气火灾措施J我国虽在有关规范里已作规定多但或因规范规定不当，或因施工中的错误而影响其推广应用。理念上的滞后影响了防电气火灾技术的进步，我国电气火灾居高不下严峻局面的扭转举步维艰，往重道远。有待于我们更新观念，学习和掌握国际先进电气防火技术，提高电气设计安装和有关规范编制的水乎，为减少我国电气火灾，创造和谐社会，安定人民生活作出应有的贡献。