第一章 緒

1.1 課題研究的背景及現(xiàn)狀
隨著社會的進(jìn)步與發(fā)展，電在人們的生產(chǎn)、生活中占有越來越重要的地位。隨著現(xiàn)代建筑水平和人們對生活質(zhì)量水平要求的提高，人們逐漸添置了大量的用電器具，然而對用電安全方面沒有高度重視，最終導(dǎo)致電氣火災(zāi)時常發(fā)生，而造成嚴(yán)重的損害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在很多地區(qū)，由于電氣故障而發(fā)生的火災(zāi)占火災(zāi)原因的 30%以上，占重特大火災(zāi)事故的 60%以上，而且呈現(xiàn)逐年增長趨勢，所以，目前電氣故障引起的火災(zāi)越來越引起人們的重視[1]。
國外許多國家，如美國、英國、德國和日本等國家的電氣火災(zāi)問題也非常突出。據(jù)美國國家火災(zāi)數(shù)據(jù)中心的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，美國從 1989 年到 2002 年期間電氣火災(zāi)在所有火災(zāi)案例中所占的比例大幅度增長[2-4]。
隨著工業(yè)化、商業(yè)化、城市化的進(jìn)程，我國城市人口增長迅速，造成城市土地嚴(yán)重緊缺和城市生產(chǎn)、生活用房緊張，使很多建筑物向高空發(fā)展，由多層發(fā)展為高層、超高層，并已經(jīng)成為當(dāng)前的主流。在中國，規(guī)定：高度超出 24 米（10 層及 10 層以上）的建筑為高層建筑；高度超出 100 米（住宅或公共建筑）的建筑為超高層建筑[5]。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般拔地而起，且越蓋越高，由此高層建筑的火災(zāi)問題便凸顯出來。
1.1.1 高層建筑火災(zāi)案例
“11·15 上海靜安區(qū)高層住宅大火”，2010 年 11 月 15 日 14 時 20 分左右，位于上海市靜安區(qū)余姚路膠州路的一棟高 28 層，且建筑面積為 17965 平方米的高層住宅起火，大火最后致使 58 人遇難和 70 多人受傷，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá) 5 億元人民幣，損失慘重。經(jīng)調(diào)查，確定引起這場火災(zāi)的原因是因?yàn)?4 名無證電焊工在進(jìn)行建筑外立面墻壁施工時違規(guī)操作，引燃周圍易燃物，最終導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生[6]。
在救助過程中，消防車云梯的高度無法到達(dá)著火大樓頂部，即便云梯加上高壓水槍，也只能到達(dá)著火大樓三分之二的高度，由于火勢太大使得直升飛機(jī)無法順利靠近大樓，這些客觀條件的存在都阻礙了救援工作的順利進(jìn)行。
1.1.2 高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)
高層建筑固然反映了城市的繁華、活力與發(fā)展，但高層建筑火災(zāi)危險廣泛存在。在各類防火條件大都相同的前提下，與多層建筑、單層建筑相比，高層建筑的火災(zāi)危害性更大，并且火災(zāi)危害性會隨著建筑高度的增加而相應(yīng)增大，最終造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失和嚴(yán)重的人員傷亡事故。高層建筑火災(zāi)的特點(diǎn)主要有[7]:
（1）火勢兇猛，火災(zāi)快速蔓延。在高層建筑中，不管是是辦公樓，還是商場、賓館，都有許多裝修、而且大都裝飾華麗，于是室內(nèi)含有許多各種各樣的可燃易燃物質(zhì)，例如地毯、窗簾、家具和吊頂裝飾等，一旦失火，它們就會迅速猛烈地燃燒起來。高層建筑內(nèi)管道很多，縱橫交錯，既有水平方向，又有垂直方向。如樓梯井、電梯井、電纜井、通風(fēng)井、管道井、排氣道、垃圾道等，發(fā)生火災(zāi)時這些管道都會產(chǎn)生“煙囪效應(yīng)”，而成為煙氣火勢蔓延擴(kuò)大分散的重要途徑。因?yàn)檫@些豎井具有抽風(fēng)作用，發(fā)生火災(zāi)時，火勢蔓延擴(kuò)大極快，而且樓層越多，抽風(fēng)作用就越強(qiáng)，火勢就越兇猛。據(jù)測定結(jié)果顯示，在火災(zāi)初起階段，由于空氣對流作用，使水平方向的煙氣擴(kuò)大分散速度大約為 0.31m/s；在火災(zāi)猛烈燃燒階段，因?yàn)楦邷丨h(huán)境下的熱對流，造成水平方向的煙氣擴(kuò)大分散速度為0.5～3m/s 和樓梯間等豎向方向的煙氣擴(kuò)大分散速度達(dá) 3～4m/s[8]。例如，一座高度為 100米的高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，若沒有任何阻擋時，煙氣火勢在半分鐘之內(nèi)就能沿豎向管井?dāng)U散到頂層。助長火勢蔓延的因素有很多，其中風(fēng)對高層建筑火災(zāi)有較大的影響。由于風(fēng)速是隨著建筑物的高度增加而相應(yīng)增大的。據(jù)測定，在建筑物 10 米高的風(fēng)速為 5m/s，在 30 米高的風(fēng)速為 8.7m/s，在 60 米高的風(fēng)速為 12.3m/s，在 90 米高的風(fēng)速為 15.0m/s[9]。因?yàn)轱L(fēng)速加大，火勢和煙霧的蔓延勢必會加速擴(kuò)大。而且在窗外風(fēng)力的作用下，火勢會沿外墻向上蔓延，造成層層蔓延，使高層建筑火災(zāi)形成立體火災(zāi)。
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1.2 工程概況
本工程為某高層住宅樓，地下二層，地上二十五層，地下二層均為小汽車庫和設(shè)備用房及戊類庫房，1~4 層為商業(yè)，5~25 層為住宅，總建筑面積為 35466.6 平方米，建筑高度為 79.8 米，屬于一類高層建筑。

1.3 課題研究的主要目的及內(nèi)容
從高層建筑火災(zāi)案例及其火災(zāi)特點(diǎn)來看，高層建筑火災(zāi)的危害很大。一旦高層建筑發(fā)生火情，定會導(dǎo)致慘重的人員傷亡事故和巨大的經(jīng)濟(jì)的損失，使后果不堪設(shè)想。在我國，高層建筑越來越多，樓層也越來越高，建筑造型和結(jié)構(gòu)形式也越來越復(fù)雜，建筑所使用的用電設(shè)備和用電裝置也越來越多，因此，提高了高層建筑電氣火災(zāi)的發(fā)生率，且根據(jù)高層建筑火災(zāi)原因調(diào)查結(jié)果，顯示由電氣事故引發(fā)的火災(zāi)居各類火災(zāi)之首。因此，對高層建筑電氣防火設(shè)計(jì)有了更高的要求。在高層建筑電氣工程中消防供電照明防火設(shè)計(jì)中，為有效避免因?yàn)殡姎馐鹿室鸬幕馂?zāi)應(yīng)合理地對其進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以，進(jìn)行高層建筑消防供電照明防火設(shè)計(jì)的探討和研究，對于保障公民生命、財(cái)產(chǎn)安全有著深遠(yuǎn)的意義。
本課題研究內(nèi)容主要包括以下幾部分：（1）高層建筑消防電源的選擇及供電方式；（2）本工程消防系統(tǒng)供電方案設(shè)計(jì)及系統(tǒng)圖；（3）高層建筑防火電線電纜的應(yīng)用；（4）常見的低壓開關(guān)電氣設(shè)備的選用；（5）火災(zāi)應(yīng)急照明及照明燈具。
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第二章 高層建筑消防電源的選擇及供電方式

2.1 高層建筑消防電源的選擇和確定
2.1.1 消防用電設(shè)備
消防設(shè)備有兩大類，一類是電力（強(qiáng)電）設(shè)備，為建筑提供照明、動力，如應(yīng)急照明設(shè)備、消防水泵、消防電梯和防排煙風(fēng)機(jī)等；另一類是電子（弱電）設(shè)備，具有傳遞信息和控制信號功能，如火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)備等。
在火災(zāi)發(fā)生期間，各類消防用電設(shè)備的最少持續(xù)供電時間應(yīng)不少于下列表 2.1 規(guī)定。

2.1.2 電力負(fù)荷分級及其供電要求
根據(jù)供電可靠性及中斷供電對人身和設(shè)備安全所造成在政治、經(jīng)濟(jì)和公共秩序上的損失或影響的程度，將電力負(fù)荷分一、二、三級負(fù)荷。用電設(shè)備的負(fù)荷等級不同，對電源的要求也不同。各級負(fù)荷應(yīng)符合下列規(guī)定[17-18]：
1、一級負(fù)荷
中斷供電將造成人身傷亡，或重大設(shè)備損壞難以修復(fù)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，或重大的政治影響、或嚴(yán)重的公共秩序的混亂。
一級負(fù)荷應(yīng)由兩個獨(dú)立的電源供電；確保當(dāng)一個電源發(fā)生故障無法供電時，另一個電源應(yīng)能提供正常供電，并能通過自動或手動切換裝置實(shí)現(xiàn)另一個電源繼續(xù)供電。
一級負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷，因?yàn)槠渲匾裕枰渲萌齻�電源供電，，也就是說，除了配置兩個電源外，還要配置一個應(yīng)急電源。
2、二級負(fù)荷
中斷供電將造成設(shè)備局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂且需較長時間才能恢復(fù)，或大量產(chǎn)品報廢、重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失、或較大的政治影響、或公共秩序的混亂。
二級負(fù)荷宜由兩回路供電。當(dāng)負(fù)荷較小或當(dāng)?shù)厝〉玫诙芈酚欣щy時，二級負(fù)荷可以由一回專用架空線路或電纜供電，且供電電壓為 6kV 及以上。
3、三級負(fù)荷
除一級、二級負(fù)荷外的一般負(fù)荷為三級負(fù)荷。
三級負(fù)荷對供電可靠性要求不高，允許較長時間停電，可用單回線路供電。
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2.2 消防用電設(shè)備的配電方式
常用的配電方式有四種，分別為放射式、樹干式、混合式和鏈?zhǔn)絒26]。如圖 2.1～圖2.4 所示。

1．放射式配電系統(tǒng)如圖 2.1，各個用電負(fù)荷之間供電相互獨(dú)立，任一線路發(fā)生故障時彼此互不影響，因此供電可靠性高。但是出線回路較多、管線用量較大、開關(guān)設(shè)備較多，因此投資運(yùn)行費(fèi)較高，適用于設(shè)備容量較大、供電可靠性要求較高的設(shè)備配電。
2．樹干式配電系統(tǒng)如圖 2.2，與放射式供電系統(tǒng)相比，樹干式配線則管線用量較少，投資成本大大降低。但其供電可靠性較低，當(dāng)干線發(fā)生故障或檢修時，影響范圍較大，接于干線的所有用電負(fù)荷都要停電。當(dāng)設(shè)備配以備用干線并實(shí)現(xiàn)切換，供電可靠性要求高點(diǎn)。
3．混合式配電系統(tǒng)如圖 2.3，混合式配電系統(tǒng)是放射式與樹干式配線的組合，所以具有放射式與樹干式的優(yōu)點(diǎn)，具有方便靈活、供電可靠性較高及供電區(qū)域間相互影響小的特點(diǎn)。在目前高層建筑中也是應(yīng)用較多的一種配電方式。
4．鏈?zhǔn)脚潆娤到y(tǒng)如圖 2.4，鏈?zhǔn)脚潆娤到y(tǒng)是樹干式配電系統(tǒng)的一種變形，其供電可靠性較樹干式低，當(dāng)中間一臺設(shè)備故障時連在后面的設(shè)備將失去電源。適用于用電設(shè)備彼此相距很近而容量較小的次要用電設(shè)備。與鏈接相連的用電設(shè)備宜小于或等于 5 臺，與鏈?zhǔn)较噙B的配電箱宜小于或等于 3 臺，且用電設(shè)備總?cè)萘繎?yīng)在 10kW 及以下。
在普通配電系統(tǒng)中，一般都是采用以上幾種接線形式相結(jié)合的方式，而在消防配電系統(tǒng)當(dāng)中，主要是采用放射式供電，如高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風(fēng)機(jī)等的供電，宜采用放射式供電，且應(yīng)在配電線路的最末一級配電箱處設(shè)置雙電源自動切換裝置。除此之外，如自動滅火系統(tǒng)，電動的防火門、窗、卷簾、閥門等設(shè)備可依據(jù)據(jù)工程現(xiàn)場情況，可按樓層或者防火分區(qū)為其設(shè)置一臺總的雙電源自動切換裝置統(tǒng)一供電，并應(yīng)滿足下列要求：（1）該箱應(yīng)安裝于所在樓層或防火分區(qū)。（2）由末端配電箱引出引至各相應(yīng)設(shè)備，宜采用放射式供電。對于作用相同、性質(zhì)相同且容量較小的消防設(shè)備，可視為一組設(shè)備，可采用鏈?zhǔn)脚潆姡捎靡粋�分支回路供電。
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第三章 本工程消防系統(tǒng)供電方案設(shè)計(jì)及系統(tǒng)圖......................................12
3.1 本工程消防負(fù)荷量統(tǒng)計(jì) .....................................12
3.1.1 消防負(fù)荷量統(tǒng)計(jì)原則 ..........................................12
3.1.2 消防負(fù)荷統(tǒng)計(jì) ...............................................12
3.2 本工程消防電源選擇確定 ..................................13
3.2.1 消防電源確定原則 .....................................13
3.2.2 消防電源回路數(shù)確定 ................................13
3.2.3 消防電源類型確定 ....................................15
3.2.4 消防電源容量和柴油發(fā)電機(jī)容量的確定 ................................15
3.3 本工程消防系統(tǒng)供電方案 .................................17
第四章 高層建筑防火電線電纜的應(yīng)用....................................23
4.1 電線電纜引發(fā)火災(zāi)的原因 .....................................23
4.2 電線電纜火災(zāi)危險性 ...................................26
4.3 防火電線電纜的選用 ....................................26
4.3.1 規(guī)范對高層建筑防火電線電纜使用的要求 ..................................27
4.3.2 防火電線電纜概述 ........................................27
4.3.3 防火電線電纜的選用原則 ............................................31
4.3.4 本工程防火電線電纜的選用 ..........................................32
4.4 電線電纜的分類、型號和選用原則 .......................................33
4.4.1 電線電纜的分類、型號與使用 .......................................33
4.4.2 電線電纜選擇原則 ............................................36
4.4.3 本工程部分消防負(fù)荷配電箱的進(jìn)線選擇 .................................39
4.5 電線電纜的敷設(shè)方式及敷設(shè)方法 .........................................41
4.6 高層建筑纜線的電氣防火封堵 ........................................46
第五章 常見的低壓開關(guān)電器的選用.......................................49
5.1 低壓開關(guān)電器的分類 ...................................................49
5.2 低壓開關(guān)電器的選擇原則 ...............................................49
5.3 本工程部分消防負(fù)荷配電箱電源進(jìn)線處低壓斷路器的選擇 .................................53

第六章 火災(zāi)應(yīng)急照明及照明燈具

6.1 火災(zāi)應(yīng)急照明的作用
當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，為防止通過電氣設(shè)備和線路蔓延擴(kuò)大火勢，在消防控制室設(shè)置有切斷起火部位和其所在防火分區(qū)的非消防電源，電源切斷后，火災(zāi)應(yīng)急照明等立即接通自動打開，指示出入位置和方向，引導(dǎo)室內(nèi)人員迅速安全疏散，同時還能保證需要繼續(xù)堅(jiān)持工作的房間正常照明。
消防切除非消防電源和消防接通火災(zāi)應(yīng)急照明電源原理圖見圖 6.1 和圖 6.2。

6.2 火災(zāi)應(yīng)急照明的分類
火災(zāi)應(yīng)急照明可分為備用照明和疏散照明兩大類。
火災(zāi)備用照明是指當(dāng)正常照明斷電失效時，為需要保證繼續(xù)或暫時繼續(xù)工作或活動而設(shè)置的照明。高層建筑的以下場所需要設(shè)置備用照明：樓梯間、防煙樓梯間前室、避難層（間）、消防電梯間前室或合用前室、消防控制室、配電室、防煙及排煙機(jī)房、消防水泵房、自備發(fā)電機(jī)房、供消防用電的蓄電池室、電話總機(jī)房等；需要暫時繼續(xù)工作或活動的場所通常是人員很密集的地方，如觀眾廳、建筑面積超過 1500 平方米的展覽廳、避難層、建筑面積超過 200 平方米的演播室、多功能廳、餐廳和商業(yè)營業(yè)廳等[25]。消防控制室、配電室、消防水泵房、防煙及排煙機(jī)房等的備用照明的照度不應(yīng)低于正常照明的照度，但其他場所不應(yīng)低于正常照明照度標(biāo)準(zhǔn)值的 10%。
火災(zāi)疏散照明是指為了室內(nèi)人員在火災(zāi)情況下，能迅速從室內(nèi)撤離至室外或某一安全場所而設(shè)置的照明。火災(zāi)疏散照明通常設(shè)置在疏散走道和長度超過 20 米的內(nèi)走道、樓梯間和人員密集場所等處。
火災(zāi)疏散照明包括安全出口標(biāo)志燈、疏散指示標(biāo)志燈和疏散照明燈三類。
（1）安全出口標(biāo)志燈
安全出口標(biāo)志燈通常設(shè)置在疏散門口的正上方，并采用“安全出口”作為指示標(biāo)志。工作人員設(shè)計(jì)時，應(yīng)注意，位于首層的疏散樓梯門口的安全出口標(biāo)志燈應(yīng)安裝于門口里側(cè)上方，其安裝高度不應(yīng)低于 2 米。
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結(jié)論與展望

本論文分析了高層建筑電氣火災(zāi)發(fā)生危害及其原因，以某高層住宅樓為研究對象，進(jìn)行高層建筑消防供電照明防火設(shè)計(jì)的探討與研究，以減少和防止電氣火災(zāi)的發(fā)生。本論文主要論述高層建筑消防電源的選擇及供電方式、本工程消防系統(tǒng)供電方案設(shè)計(jì)及系統(tǒng)圖、高層建筑防火電線電纜的應(yīng)用、常見的低壓開關(guān)電器的選用和火災(zāi)應(yīng)急照明及照明燈具。
在選擇消防電源及其消防用電設(shè)備的配電方式時，應(yīng)能保證消防用電設(shè)備在發(fā)生火災(zāi)時能夠可靠運(yùn)行并有效控制火勢，保證人員有充足的時間疏散和財(cái)產(chǎn)安全。總之，消防負(fù)荷供電應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)規(guī)范、消防用電負(fù)荷等級、配電方式和環(huán)境特征等進(jìn)行設(shè)計(jì)。
根據(jù)消防用電設(shè)備的負(fù)荷等級及其供電要求，并結(jié)合本工程消防用電設(shè)備的實(shí)際情況確定消防電源供電的回路數(shù)、類型和容量等，進(jìn)而確定本工程消防系統(tǒng)供電方案設(shè)計(jì)及系統(tǒng)圖。
為使建筑物內(nèi)的電線電纜的設(shè)計(jì)和使用做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理和有效防止因電線電纜所引起的火災(zāi)，減少電線電纜火災(zāi)帶來的危害及人員、財(cái)產(chǎn)損失，保證消防設(shè)備電源線路在火災(zāi)中仍能維持線路完整性，電氣設(shè)計(jì)人員和電氣施工人員要加深對防火電線電纜的認(rèn)識，且根據(jù)相關(guān)規(guī)范正確選用，除此之外，還應(yīng)知道電線電纜的敷設(shè)方式及其防火封堵應(yīng)用。
合理選用低壓開關(guān)電器，當(dāng)線路發(fā)生過負(fù)荷、短路、漏電等故障時，應(yīng)使低壓開關(guān)電器能立即切斷線路，有效避免故障影響范圍的擴(kuò)大，甚至引起火災(zāi)的發(fā)生。
火災(zāi)應(yīng)急照明分為備用照明和疏散照明兩大類。在發(fā)生火災(zāi)時，火災(zāi)疏散照明能指示出入位置和方向，引導(dǎo)室內(nèi)人員安全疏散，而備用照明能保證需要繼續(xù)堅(jiān)持工作的房間正常工作，由此可見，火災(zāi)應(yīng)急照明的設(shè)計(jì)工作及其重要。除此之外，高層建筑燈具照明的選用與安裝也相當(dāng)重要。在燈具安裝時應(yīng)按規(guī)范安裝，可有效避免因?yàn)闊艟邌栴}而引起的火災(zāi)。
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參考文獻(xiàn)（略）

本文編號：11871