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电气设计火灾报警系统直流24v电源线的电压损失如何计算线径

发布时间:2021年10月18日    点击:[0]人次

一、火灾自动报警系统现状

一般来说,信号二总线上的电流非常小(约为几十毫安),采用1.5mm2的铜芯导线理论上可以传输500m以上的距离,是满足要求的。末端从消防接线箱出来的电源线采用2.5mm2的铜芯导线一般也是满足要求的。而从消防控制室出来的电源线由于线路较长、接入设备多、产生电流大(达到几百上千毫安)而不能套用2.5mm2的铜芯导线,应考虑供电线路的电压损失合理选择电源线。(树上鸟教育电气设计)

二、电压损失的原理计算

电压偏差是衡量电能质量的一个重要指标,电压过高会影响设备的寿命,电压过低会影响设备的正常运行。在火灾自动报警系统中,根据gb50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》要求“当线路压降超过5%时,其直流24v电源应由现场提供”,因此,在设计之初应避免供电线路压降超过5%,为消防报警设备提供一个可靠的线路。

根据《工业与民用供配电设计手册》(第4版),直流线路电压损失百分比计算公式为:

结合式(2)、式(3)可知,影响电压损失的主要因素有线路的电流、材质、导线截面积、长度和温度。首先,线路电流主要由火灾自动报警用电设备决定,火灾自动报警用电设备与建筑内部结构和性质有关,是无法调整的;其次,根据gb50116-2013要求,火灾自动报警系统的供电线路应采用铜芯电线电缆,并且导线和线缆的工作温度一般为60℃。

因此,火灾自动报警系统的电压损失可根据导线截面积、线路长度和末端设备的工作电流求出。

三、电压损失的查表计算

根据04d-101-1《建筑电气常用数据》表3.1.4,不同电压损失下24v及直流线路负荷距如表1所示。

当把电源线所接入楼层看作一个点时(即忽略末端楼层的距离),在已知线路电流的情况下,利用负荷距pl可以估算出对应负载铜导线的供电距离:

四、实际工程中电压损失分析

某小区的一类高层住宅建筑层高3m,一共32层,消防控制室与本栋建筑弱电井的距离为s。下面对此栋建筑的电压损失进行分析计算。

4.1 导线电阻r0导线电阻r0可以根据式(3)计算得出,表2为铜芯导线在θ=60℃时相应的电阻值。

4.2 导线长度l导线长度l为消防控制室电源盘至末端设备的长度,即为消防控制室至弱电井的距离s加上竖向弱电井内电源线的长度:l=s+(m-1)×3(6)式中:s———消防控制室与本栋建筑弱电井之间的距离;m———楼层号。

4.3 计算电流计算电流i可以根据末端设备工作时的电流累加得出。需要指出的是,火灾自动报警系统一般分为两个状态:监视状态和报警状态,两种状态下的计算电流也各不相同。该一类高层住宅标准层火灾自动报警平面图如图1所示。

电源线末端设备主要为声光报警器、联动i/o模块、加压送风阀等。由于加压送风阀属于瞬时性负荷,忽略不计。非消防电源切非的楼层主要是:2、5、8、11、14、17、20、23、26、29、31层;消防应急照明强切的楼层主要是:1、9、17、25层;屋顶层主要设备为:电梯(2部)、加压送风机。

表3为标准层报警设备参数表(市面上最为常见厂家提供)。

从表中可以看出,监视时工作电流是很小的,若报警时电压损失满足要求监视状态下也必然满足要求,因此仅对报警时的电压损失进行分析。根据gb50116-2013:①确认火灾后启动建筑内的所有火灾声光警报器;②切断非消防电源;③相应着火层加压送风阀打开。

假设第30层突然发生火灾,报警状态下各楼层的计算电流i如表4所示。

4.4电压损失一般来说,每层一个电源线回路虽然可靠,但由于线路比较多,增加了施工难度,不易管理,同时也是不经济的,因此,采取几层合用一个电源线回路的方式。针对32层的高层住宅建筑,往往采用3回路电源线(即1~11层、12~22层、23~屋顶层)或4回路电源线(即1~8层、9~18层、19~24层、25~屋顶层)两种方式,这样既不造成浪费也能方便管理。

根据式(2),供电距离越长则电压损失越大,换言之就是楼层越高电压损失越大。若能保证末端几层电源线的电压损失小于5%,则其他电源线的电压损失必然满足要求。因此,针对两种方式下末端一回路电源线的电压损失进行分析。

结合式(1),末端电源线的电压损失百分比即:

通过式(8)理论计算和查表1校验可得到表5。

从表5可以得出以下结论:

(a)当采用3回路电源线(即1~11层、12~22层、23~屋顶层)时:①对于截面积a=2.5mm2铜芯导线,消防控制室至弱电井的距离为负值,不满足规范要求;②对于截面积a=4.0mm2铜芯导线,消防控制室至弱电井的距离s≤18m,即在电压损失限额5%的情况下,采用4.0mm2铜芯导线可以满足l=s+(m-1)×3=84m的距离;③对于截面积a=6.0mm2铜芯导线,消防控制室至弱电井的距离s≤71m,即在电压损失限额5%的情况下,采用6.0mm2铜芯导线可以满足l=s+(m-1)×3=137m的距离。

(b)当采用4回路电源线(即1~8层、9~18层、19~24层、25~屋顶层)时:①对于截面积a=2.5mm2铜芯导线,消防控制室至弱电井的距离为负值,不满足规范要求;②对于截面积a=4.0mm2铜芯导线,消防控制室至弱电井的距离s≤40m,即在电压损失限额5%的情况下,采用4.0mm2铜芯导线可以满足l=s+(m-1)×3=112m的距离;③对于截面积a=6.0mm2铜芯导线,消防控制室至弱电井的距离s≤105m,即在电压损失限额5%的情况下,采用6.0mm2铜芯导线可以满足l=s+(m-1)×3=177m的距离。

(c)当消防控制室的距离比较远时,在选择4.0mm2铜芯导线或6.0mm2铜芯导线都不合理的情况下,电源线可从就近消防电源中取24v直流电源(建议从应急照明配电箱中取),此时采用截面积4.0mm2的铜芯电缆即可满足要求。

(d)通过理论计算和查表校验对比,查表校验未考虑末端楼层的距离所得s值略偏大。因此,查表的方法可以作为末端供电距离的粗略估算和校验,实际的电压损失还是应该根据实际路径计算得出。

五、总结

综合上所述,火灾自动报警系统中线路的电压损失是一个不可忽视的问题。为确保火灾自动报警系统的正常运行,应经过精确的分析、计算,选择更为合理的导线截面,为建筑物提供更为实时可靠的火灾预警,对人民群众的人身财产安全提供保障。

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