【正文】 摘要 III 小高層住宅電氣設(shè)計(jì) —— 小高層住宅供配電系統(tǒng)火災(zāi)安全研究 摘 要 本課題通過對(duì)引起電氣火災(zāi)的原因進(jìn)行分析， 找出我國(guó)小高層住宅供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在火災(zāi)安全方面的薄弱 環(huán)節(jié)，結(jié)合某大型高層公建，從火災(zāi)安全角度對(duì)其供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能 以定性、定量分析和研討，并提出切實(shí)可行的改進(jìn)建議。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，生產(chǎn)和生活用電量大幅度增加，電作 為能源也進(jìn)入了生產(chǎn)和生活的各個(gè)方面，也給人們帶來了新的災(zāi)害一一電 氣火災(zāi)。 我國(guó)小高層住宅日益增多并呈加速發(fā)展趨勢(shì)。用電設(shè)備及電氣線路已成為 小高層住宅火災(zāi)的主要著火源。 本文根據(jù)當(dāng)前我國(guó)小高層住宅電氣火災(zāi)在在我國(guó)有逐年上升趨勢(shì)的現(xiàn)狀，對(duì)造成火災(zāi)的原因進(jìn)行分析整理，并找出小高層住宅供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)在火災(zāi)安全方面的薄弱環(huán)節(jié)。 關(guān)鍵詞 : 小高層住宅 。供配電系統(tǒng) 。 Civil。 Fire safety 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 1 緒 論 論文題目提出的背景 我國(guó)高層建筑日益增多并呈加速發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)2020 年底統(tǒng)計(jì)，全國(guó)有高層建筑 50000 棟其中，按用途分類，公共建筑 24060 棟；住宅建筑 17900 棟；工業(yè)建筑 3910 余棟；其它建筑 1650 棟。在高層建筑中，為了滿足各種使用功能的需要，電氣設(shè) 備不僅數(shù)量多，而且分布廣。因此，用電設(shè)備及電氣線路已成為小高層建筑火災(zāi)的主要著火源。在查明原因的重、特大火災(zāi)中，因電氣原因引起的火災(zāi)超過 4 起 。僅 1995 年的十大火災(zāi)中就有八起是由于電氣原因引起的，六起由電氣線纜短路引起 ； 照明燈具，電暖器烤燃可 燃物引起火災(zāi)各州起。而且電氣火災(zāi)有相當(dāng)一部分是發(fā)生在小高層建筑內(nèi)，有的還造成了群死群傷的后果 .如 1996 年 7 月 17 日 深圳市 端溪酒店 (9 層，高 31m)火災(zāi)就造成 30人喪生，并有 13 人受傷。由此可見，在我國(guó)電氣引發(fā)的火災(zāi)在各類火災(zāi)中占有很高的比重，而且近年來呈上升趨勢(shì)。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，電氣防火問題越來越引起了人們的重視，電氣 防火研究是伴隨著消防科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來。 18 世紀(jì) 70年代，法國(guó)物理、化學(xué)家尤思福 蓋 勒賽克最先研制了劇場(chǎng)防火用的阻火劑 ； 19 世紀(jì)美國(guó)和英國(guó)最先建立了私人火災(zāi)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)，開始了簡(jiǎn)單的消防器材試驗(yàn)工作。消防科學(xué)的發(fā)展與其它科學(xué)相比是比較緩慢的，并且長(zhǎng)期停留在試驗(yàn)性的經(jīng)驗(yàn)科學(xué)階段。因此，消防科學(xué)還是一個(gè)年輕的、具有廣闊研究領(lǐng)域的學(xué)科。由于電力應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，不同的發(fā)電廠也開始組網(wǎng)，聯(lián)成電力系統(tǒng) 。 19001950 年，與消防科學(xué)相關(guān)的物理、化學(xué)、燃燒學(xué)、材料學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)已經(jīng) 成熟和完備 。 不過這一時(shí)期的側(cè)重點(diǎn)仍然是放在對(duì)明火源的控制和建筑火災(zāi)的預(yù)防上。 當(dāng)前我國(guó)雖然在《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《小高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《倉(cāng)庫(kù)防火管理規(guī)則》等規(guī)范中也有電氣防火的技術(shù)規(guī)定，但是并不全面、系統(tǒng)、具體，所以現(xiàn)在急需制定一個(gè)全面的、系統(tǒng)的、具體詳細(xì) 的電氣防火設(shè)計(jì)、安裝、維修的技術(shù)規(guī)范，以適應(yīng)我國(guó)電氣化的進(jìn)程，努力減少逐年增高的電氣火災(zāi)事故。我國(guó)的消防事業(yè)的發(fā)展也很快，水平也有較大提高，主要表現(xiàn)為增加消防研究機(jī)構(gòu)，擴(kuò)大消防研究隊(duì)伍，改善科研條件，擴(kuò)充研究領(lǐng)域和增加研究經(jīng)費(fèi) 。 為了提高電氣防火的科學(xué)技術(shù)水平，近年來國(guó)內(nèi) 外有 關(guān)科研部門和院校就下列課題作了大量研究工作 : 1） 電熱或火 災(zāi)熱對(duì)電線、電纜的影響 ； 2） 電線及電纜的可燃性、燃燒產(chǎn)物和電纜防火、阻燃技術(shù) ； 3） 防爆電氣設(shè)備的防爆性能 ； 4） 充油電氣設(shè)備的火災(zāi)預(yù)防 ； 5） 消防電源與配電的可靠性 ； 6） 家用電器火災(zāi)預(yù)防 ； 7） 雷電火災(zāi) ； 8)靜電火災(zāi) ； 9)電氣火災(zāi)報(bào)警 ； 10)電氣火災(zāi)原因的鑒別 ； 11)建筑防火管理與控制。但是，電氣防火研究還正在發(fā)展中，還有大量課題有待進(jìn)一步去研究和探索。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明， 1981 一 1990 年 10 年間，平均每年火災(zāi)死亡人數(shù)為 人，直接經(jīng)濟(jì)損失 億元 ； 1991 一 2020 年 10 年間，平均每年死亡人數(shù)為 人，直接經(jīng)濟(jì)損頭達(dá)到 億元。 2020 年全國(guó)發(fā)生金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 3 火災(zāi)數(shù)量達(dá) 萬起，死亡人數(shù)達(dá) 2091 人，直接經(jīng)濟(jì)損失 14億元，其中特大火災(zāi) 33 起，死亡 108 人，與去年同期相比，起數(shù)上升 50%，死亡人數(shù)上升 %， 2020 年 1至 4月份，全國(guó)共發(fā)生火災(zāi) 117502 起，死亡 1229 人，傷 1113 人，直接財(cái)產(chǎn)損失 6 億元，起數(shù)、死亡人數(shù)和受傷人數(shù)同比分別上升了 %、 %和 11%。據(jù)公安部消防局統(tǒng)計(jì)，自 1990年一 1998 年全國(guó)范圍內(nèi)共發(fā)生電氣火災(zāi) 119029 起，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 億元。 論文研究的目的和意義 本課題研究的目的在于 :通過對(duì)引起電氣火災(zāi)的原因進(jìn)行分析整理，結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，對(duì)我國(guó) 小 高層民用建筑供配電系統(tǒng)上火災(zāi)安全方面較 弱的環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)加以定性、定量分析和研討，并提出切實(shí)可行的改進(jìn)建議，從而具有為民用建筑電氣設(shè)計(jì)和施工驗(yàn)收規(guī)范的改進(jìn)以 及為《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的電氣方面的改進(jìn)提供參考依據(jù)的現(xiàn)實(shí)意義 。絕大多數(shù)的電氣損耗都是將電能或其他形式的能量轉(zhuǎn)化為 熱能釋放出來 ，散發(fā)到周圍的介質(zhì)中。 均質(zhì)導(dǎo)體的長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算 進(jìn)行導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱計(jì)算的目的，是根據(jù)導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度確定導(dǎo)體長(zhǎng)期允許電流(即導(dǎo)體載流量 )，研究提高導(dǎo)體允許電流或降低導(dǎo)體溫度的各種措施。而事故就是引發(fā)火災(zāi)的直接或間接原因。.℃ )； θ , 0? —— 導(dǎo)體及周圍環(huán)境的溫度 (℃ )； τ—— 導(dǎo)體對(duì)周圍環(huán)境的溫升 ， τ=θ 0? (℃ )。當(dāng)時(shí)間→ ? 無限大時(shí)，導(dǎo)體的溫升趨于穩(wěn)定溫升 wT ， SKRIT */ zh2w ? 。 設(shè)長(zhǎng)期發(fā)熱允許溫度 θ ，根據(jù) SKRIT ?? zh2w / ，導(dǎo)體長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流 RQRSRSKI qyzh ????? )( 0y ?? （ ） 式中， q —— 導(dǎo)體放熱率， 20 /),( mKq yzh ??? ?? ； Q—— 單位時(shí)間內(nèi)，導(dǎo) 體表面放出的總熱量 Q= qS ， W。導(dǎo)體的 電 阻是溫度 的函數(shù)，在正常工作電流長(zhǎng)期發(fā)熱的情況溫度變化范圍不大，通常可以忽略 溫度對(duì)電阻的影響。 短路電流分析與計(jì)算方法 三相短路電流的過渡過程 分析的假設(shè)條件 假定三相短路發(fā)生在一個(gè)由無限大容量電源供電的三相交流電力系統(tǒng)內(nèi)。 在這種情況下，不管外部 的短路點(diǎn)發(fā)生在何處，短路電流有多大，電源內(nèi)部的壓降總等于零。 A)小得多，于是可以認(rèn)為總降壓變電所高壓側(cè)母線的電壓是一個(gè)不變的常數(shù)，看成由無限大容量的電源供電。 A)和阻抗總 有一定的數(shù)值，但是供電電網(wǎng)的阻抗比電力系統(tǒng)的阻抗要大得多，工程計(jì)算中如果系統(tǒng)阻抗不超過短路網(wǎng)絡(luò)的 510%，便認(rèn)為此系統(tǒng)阻抗可不予考慮，于是該系統(tǒng)就按無限大容量電源來處理。 短路電流的過渡過程 設(shè) cba uuu 、 分別為三相電源母線的各相電壓 ； L、 R 為短路網(wǎng)絡(luò)的每相電感、電阻 ；L’ 、 R’ ，為負(fù)載每相的電感、電阻。短路發(fā)生之前各項(xiàng)的總阻抗為 LjRRZ ?????? ?)( 短路點(diǎn)左右兩側(cè)的阻抗 Z、 Z? LjRZ LjRZ ????? ?? ?? 分析短路后的三相系統(tǒng)的短路電流只需計(jì)算單相短路電流過渡過程，其它兩相的短路電流可以按 照三相電路的對(duì)稱性規(guī)律來決定。 從式 ()可以看出三相短路電流 di 由兩個(gè)分量組成，右邊第一項(xiàng)為短路電流的周期分量 zqI ，是按正弦規(guī)律變化的，是短路電流的穩(wěn)態(tài)分量，它的最大值 zqmI 不變 ； 第二項(xiàng)為短路電流州調(diào)期分量 fi 是按指數(shù)規(guī)律衰減的，是短路電流的暫態(tài)分量，它的衰減速度與短路的 R/L 比值有關(guān)，系數(shù) C 是非周期分量的初始值， di 是短路全電流。表示，則有 : )()(0 ????? ????? S i nIyS i nIi mm （ ） 如果短路發(fā)生瞬間的 短路電流瞬時(shí)值用 0di 。 描述了一個(gè)由無限大容量系統(tǒng)供電的短路電流的過渡過程變化規(guī)律，它兩部分即短路電流的周期分量和短路電流的非周期分量組成。 最嚴(yán) 重 三相短路電流 (1)最大短路電流產(chǎn)生的因素 決定短路電流周期分量 I，大小的主要因素是短路發(fā)生的地點(diǎn)。再一個(gè)因素是，過渡過程的電流大小，與發(fā)生短路前金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 相關(guān)理論分析 8 電路的原始狀態(tài)及短路發(fā)生的時(shí)刻也有很大的關(guān)系。 二、短路電路的 LR，假定 0a 90?? 。 (2)沖擊系數(shù)和沖擊電流 czqTz qmTz qmz qmch KIeIeIIi ee ?????? ?? 2)1( （ ） 實(shí)際工程中，高壓電網(wǎng)電抗較大，取 zqchc IiK , ?? ； 在 1V000 以下的低壓網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路時(shí)阻抗較大取 cK = 閣， zqch Ii ? 。其值為 : ?? ??? T fzqT dch dtiiTdtiTI 0 20 2 )(11 在計(jì)算所取的一個(gè)周期內(nèi)，周期分量的振幅為常數(shù)，非周期分量的數(shù)值在該周期內(nèi)恒定不變，其值等于該周期中點(diǎn)的瞬時(shí)值。 短路電流計(jì)算的方法 短路電流的計(jì)算方法一一標(biāo)么值法 標(biāo)么值 =有名 值 /基準(zhǔn)值 導(dǎo)線的電抗、電阻標(biāo)幺值 對(duì)架空線路或電纜線路，以 BS 與 BU 為基準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算，線路電抗標(biāo)么值為 : 線路電抗標(biāo)幺值： 2nav0* ???? U SLXX BL 線路電阻標(biāo)幺值： 2nav* ???? U SLRR BLL 變壓器電抗標(biāo)幺值 NBdd SSUX ?? 100%* 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 相關(guān)理論分析 9 1000V 以下低壓網(wǎng)絡(luò) 短路電流的計(jì)算 低壓電網(wǎng)短路阻抗算法 (1)變壓器的阻抗 變壓器沒想繞組的電抗和電阻： NNbb SURR /2*? （ mΩ） NNbb SUXX /2*? （ mΩ） (2)不同截面的電纜組成的電路阻抗 由 幾種 不同截面的電纜組成的電路 (1S ； ， 2S ， 3S )，此時(shí)應(yīng)將它們歸算到同一截面 (如S1)，電纜線路的等效計(jì)算長(zhǎng)度 L，按下式計(jì)算 : 31133111221 SSLSSLLL ???? ??? 兩相短路電流算法 兩相短路電流按下式計(jì)算 : ?? XUI pd 2)2( 兩相短路電流可以通過計(jì)算三相短路電流而求得，遠(yuǎn)離電源點(diǎn)的兩相短路與三相短路有效電流之間的比為 : 23)3()2( ?ddII 短路電流的熱效應(yīng) 當(dāng)電氣 系統(tǒng)中某一點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，短路電流就從電源經(jīng)過電氣元件和設(shè)備，流 短路點(diǎn)，從而使這些電氣元件和設(shè)備溫度升高，以至超過短路時(shí)發(fā)熱允許的溫度 ,直 接威脅電氣設(shè)備和元件的安全運(yùn)行，并引 起火災(zāi)。 需要系數(shù) xK 是考慮同組用電設(shè)備，不同時(shí)運(yùn)行、不同時(shí)達(dá)到滿載，以及設(shè)備效率、臺(tái) 數(shù)、線損、勞動(dòng)組織等許多影響計(jì)算負(fù)荷的因素后，而歸并成的一個(gè)系數(shù)。各配電點(diǎn)負(fù)荷相加時(shí)，需乘以不同的同期系數(shù)。變壓器損耗為 : )( )( V arSQ kWSP ib jb ?? ?? 二項(xiàng)式法 ??? exj bpcpP 式 中， c、 b—— 系數(shù) ； xP 一一該組中 x臺(tái)容量最大的用電設(shè)備的設(shè)備容量之和 ； exP 一一該組中所有用電設(shè)備的設(shè)備容量之和 ； xcP —— 臺(tái)容量最大的用電設(shè)備，對(duì)平均負(fù)荷造成的參差 ?ebP 一一該組用電設(shè)備的平均負(fù)荷 。在接下來的對(duì)某大型 高層公建的供配電統(tǒng)的分析主要依據(jù)本章進(jìn)行?；鹪?yàn)?:民工吳某在合電閘時(shí)，因水泵臨時(shí)線路處于閉合狀態(tài)，致使啟動(dòng)電流瞬間過大產(chǎn)生電弧，引燃 PVC廣告墻布和墻內(nèi)的海綿后蔓延致災(zāi)。 2020年 7 月 22日 22時(shí) 23分，上海市寶山區(qū)上海大嶸儲(chǔ)運(yùn)有限公司 4號(hào)倉(cāng)庫(kù)因電氣線路短路引起火災(zāi)，過火面積 1700 平方米，燒毀整個(gè)倉(cāng)庫(kù)，直接財(cái)產(chǎn)損失 萬 。 2020 年 6 月 14日 18 時(shí) 30 分左右，江蘇省江陰市南閘鎮(zhèn)金三角建材市場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)，面積 3200 平方米，直接財(cái)產(chǎn)損失 萬元，火災(zāi)原 因?yàn)?:市場(chǎng) 4 號(hào)大廳 2 至 4 號(hào)攤位南墻展示板上方的燈箱吊頂內(nèi)的電氣線路短路所致。 2020年 2月 8日，浙江省溫州市平陽(yáng)縣水頭鎮(zhèn)林延賢皮革加工場(chǎng)因電氣短路發(fā)生火災(zāi)，燒毀建筑 2200 平方米，直接財(cái)產(chǎn)損失 33 萬元 ?；馂?zāi)原因是該量販?zhǔn)浙y臺(tái)下部連接冰拒和電腦的多用插座用電過負(fù)荷造成電線短路成災(zāi)。 2020 年 1 月 30 日 3 時(shí) 30 分， 湖北 宜昌市夷陵區(qū)商業(yè)大樓發(fā)生火災(zāi)，過火面積