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引用格式:
汪启丁.供电回路过负荷作用于报警设计探讨[J].建筑电气,2025,44(07):21-25.
GB 55024-2022《建筑电气与智能化通用规范》(以下简称《电通规》)第4.3.7条规定,对于因过负荷引起断电而造成更大损失的供电回路,过负荷保护应作用于信号报警,不应切断电源。该条文实施至今得到良好的执行。笔者在图纸审核中发现,部分设计仍存在设置范围不合理、设置部位遗漏或重复、设计方案复杂等问题。本文通过分析条文执行要点,并结合工程实例提供设计方案,供设计人员参考。
规范执行要点
>>> 设置范围
根据《电通规》第4.3.7条条文解释,过负荷引起断电而造成更大损失的供电回路包含消防灭火装置、安全设施等供电回路,但对于具体哪些装置并未明确。造成设计人员执行时为避免违规风险,设置范围过大,导致系统设计复杂,造价高。
参照GB 51348-2019《民用建筑电气设计标准》(以下简称《民标》)第7.6.3条条文说明等相关规定:对于民用建筑,突然断电比过负荷造成的损失更大的线路主要指消防水泵、防排烟风机等消防动力设备的配电线路。因此,过负荷作用于报警的供电回路,除非另外有规定,建议仅限于消防水泵、防排烟风机、消防电梯的各级供电回路。其他消防负荷,如应急照明、防火卷帘、消防潜污泵等,设计时保护断路器长延时脱扣器整定电流及导线载流量按计算电流的1.5倍及以上配置即可。
>> 设置部位
《电通规》第4.3.7条条文解释,过负荷作用于报警的供电回路指的是从低压第一级配电至终端用电设备的供电回路,包含变电所低压配电柜至总配电箱、总配电箱至末端控制箱、控制箱至用电设备的线路,而非仅指最末一级的供电回路。
设计时应注意以下问题:
a.各级供电回路均不得出现过负荷作用于跳闸的保护电器,如微型断路器、熔断器、配置作用于跳闸长延时脱扣器的塑壳断路器或热继电器等。
b.各级供电回路首端、末端一般均设有保护电器,为简化设计,除规范另有要求外,建议长延时保护仅设于供电回路首端(如变电所低压柜或消防动力总箱出线),供电回路末端保护电器,可取消长延时保护功能。
>>> 过负荷如何作用于报警
>> 过负荷作用于报警设计方案
过负荷作用于报警有以下3种常见设计方案:
a.方案1:选择短路保护(瞬时脱扣器)作用于跳闸、过负荷保护(长延时脱扣器)作用于报警的断路器。此种做法简单,无外接电器元件,不会影响供电回路可靠性。但目前具备此功能的断路器品牌很少,且缺少大容量产品,不便于后期采购。
b.方案2:选择仅带瞬时脱扣器、无长延时脱扣的断路器,供电回路增设热继电器,热继电器过载保护作用于报警。此种做法通用性强,但因需接入热继电器,增加供电线路断开点,对可靠性造成影响,如热继电器额定电流较大,会导致造价明显增加,配电箱尺寸相应增大。
c.方案3:选择仅带瞬时脱扣器、无长延时脱扣的断路器,供电回路设置电流互感器,热继电器接入电流互感器二次侧。此种做法是方案2的改进方式,优点是不会对供电回路可靠性造成影响且造价增加不多,缺点是因为接入电流互感器导致配电箱尺寸增大。
方案1、方案2、方案3各有优缺点,设计时应根据项目具体情况,结合设置部位的电器元件配置情况,合理选用方案。
>> 过负荷报警信号传输方式
根据《电通规》第4.3.7条条文解释,当供电回路发生过负荷时,应将过负荷信号发至运维管理人员。信号传输方法有以下几种:
a.传输方式1:如项目设有火灾自动报警系统,可将过负荷信号接入报警系统监视模块。此种做法最为常见。
b.传输方式2:如项目设有消防电源监控系统,且选用的设备具备接入过负荷报警信号功能,可将报警信号接入消防电源监控系统。此种做法通用性较差,虽然可节省外接监视模块,但增加外接线路较多。
c.传输方式3:如项目设有电力监控系统,且选用的设备具备接入过负荷报警信号功能,可将报警信号接入电力监控系统。此种做法适用于变电所及楼层总箱。
d.传输方式4:对于未设置以上系统的项目,可将过负荷信号引至物业、门卫等有人值班场所。
限于篇幅,本文仅针对传输方式1进行分析。
为快速找到过负荷的供电回路,可在每段供电回路分别设置报警监视模块,此种做法需配置监视模块数量较多,为节省造价可以考虑每个低压配电柜或消防动力总配电箱设置一个监视模块,同时在低压配电柜或消防动力总配电箱设置显示各供电回路过负荷状态的信号显示灯。
当采用热继电器提供过负荷报警信号时,报警电流整定值可在计算电流的1.1倍及线路最大载流量之间选择,为简化设计,建议按线路保护断路器额定电流取值。
工程案例
某高层办公建筑,一层设有变电所,地上消防设备包含消防控制室、应急照明、消防电梯、加压风机等,地下室包含消防水泵、应急照明、排烟风机、补风机、防火卷帘、消防潜污泵等,消防配电干线详图1。为方便分析,附图适当做了简化。
>>> 变电所低压回路设计方案
配电干线主用回路对应的变电所低压柜系统图详图2。MCB表示微型断路器,MCCB表示塑壳断路器。塑壳断路器脱扣器类别及附件代号含义如下:300——带长延时、瞬时脱扣器,作用于跳闸;200——仅带瞬时脱扣器,无长延时脱扣器;200J——仅带瞬时脱扣器,长延时脱扣器作用于报警。
WP1为消控室供电回路,计算功率Pj及计算电流Ij分别为18 kW、32 A,设计选用的塑壳断路器额定电流为50 A,大于计算电流Ij的1.5倍,长延时保护可作用于跳闸;WP2为应急照明供电回路,同理也可作用于跳闸。其他4个回路分别为消防电梯、加压风机、消防水泵、地下车库消防设备(应急照明、排烟风机、补风机、防火卷帘、消防潜污泵)供电回路,长延时保护应作用于报警。
变电所低压柜各出线回路因为配置智能仪表等需要,已经安装了电流互感器,因此过负荷作用于报警采用方案3是最佳方案。
报警电流按以下原则整定,以WP6回路为例,该回路计算功率Pj及计算电流Ij分别为75 kW、142 A,设计选用仅带瞬时脱扣器的塑壳断路器,额定电流160 A,过负荷报警电流值按塑壳断路器额定电流设置,因热继电器接入电流互感器(200/5)二次侧,热继电器选用4 A即可(报警电流值160 A,除以电流互感器变比200/5),接线详图3。
当变电所产权归属电力部门,配电柜不允许接入消防等外接信号时,过负荷作用于报警功能可设于下一级配电箱的进线端。
>>> 消防动力总配电箱设计方案
消防总配电箱如出线回路本身因其他需求已设置电流互感器,过负荷作用于报警优先采用方案3,否则建议采用方案1或方案2以简化设计,方案1接入二次回路的是断路器过负荷报警输出接点,方案2接入二次回路的是热继电器的报警接点。以2AP为例,对应的系统图详图4。
设计时建议优先采用方案1,同时设计注明,图纸中消防配电回路脱扣器类别及附件代号为200J的塑壳断路器,要求长延时脱扣器作用于报警。如果订货采购的断路器不具备此功能,则代号由200J改为200,同时在该塑壳断路器负荷侧接入额定电流一致的热继电器,作用于报警。
>>> 末端配电箱或控制箱设计方案
以消防电梯配电箱ATxt及补风机控制箱2ATbf为例,系统图详图5。
设计时应注意:自动转换开关电器(ATSE)应选用PC级,如选用CB级,ATSE应具备短路保护和过负荷报警功能,且同上下级保护电器具有选择性;电机一次回路热继电器KH整定电流按电动机额定电流的1.1倍整定以减少误报可能性,其过载保护动作触点不应接入电机控制回路作用于跳闸,而应接入报警系统的监视模块。
对于设有备用泵的消防设施,如消防水泵,主泵过负荷时应作用于跳闸,然后转入备用泵运行,如果备用泵运行时过负荷,则作用于报警。
设计存在其他问题及优化
>>> 设计存在其他问题
部分设计图纸还存在以下问题:
a.采用脱扣器类别及附件代号为3308或3208的塑壳断路器来实现过负荷报警功能。3308或3208表示断路器长延时或短路跳闸后,输出报警信号。这和《电通规》第4.3.7条要求的过负荷作用于报警而非跳闸完全是两码事。此问题主要存在于电力专项设计图纸中,由于多数地区电力专项设计图纸并未纳入施工图审查范围,该问题目前尚未得到很好纠正,必须引起重视。
b.各级供电回路采用脱扣器类别及附件代号为3200的塑壳断路器,但并未设置过负荷报警电器元件。这种做法同GB 50054-2011《低压配电设计规范》第6.1.1条要求的“配电线路应装设短路保护和过负荷保护”明显相违背。线路过负荷不跳闸也不作用于报警,万一长时间过负荷可能导致导体升温造成损害。
>>> 设计优化
......
本文有删减,全文载于《建筑电气》2025年第7期,详文请见杂志。
版权归《建筑电气》所有。
作者信息:
汪启丁,男,厦门合立道工程设计集团股份有限公司,高级工程师,集团主任工程师。
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