石油化工消防泵房电气设计

童 涛

陕煤集团胜帮科技股份有限公司 西安 710065

随着我国石油化工行业的迅速发展，同时也伴随着安全生产问题不断涌现，石油化工消防问题显得尤为重要。目前，石油化工全厂重要设施——消防泵房的负荷等级、供电方式、消防泵过载与堵转及应急照明启动等因现行相关标准规范存在模糊之处，以及石油化工消防电气自身特殊性，不仅让设计者困惑，也使审图者无法做到标准统一。笔者结合石油化工多年的工程设计和审图经验，就此展开阐述，希望对石油化工消防泵房电气设计有借鉴意义。

1 设计依据

石油化工行业电气消防设计依据的防火规范主要有：《石油化工企业设计防火标准》(2018版)GB50160-2008、《建筑设计防火规范》(2018版)GB50016-2014和《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004。

按照GB50160-2008(2018版)第9.1.1，大中型石油化工企业消防水泵房用电负荷为一级负荷。这里需要特别区分并重点说明的是，对于存在“两重点一重大”(即重点监管危险化工工艺、重点监管危险化学品和危险化学品重大危险源)，虽规模较大，但其本身属于精细化工，比如：树脂、涂料等，按照《关于进一步加强危险化学设计管理的通知》(安监总管三〔2013〕76号)第14条，以最严格的安全条款，即防火应按GB50160-2008(2018版)执行。

如上所述规模较大的精细化工，存在“两重点一重大”，但其仅是总图专业对防火间距的严苛执行，其产品物料性质并不属于石油化工类，所以电气不能“生搬硬套”地混淆执行GB50160-2008(2018版)，而是应该从实际产品物料性质类别出发，电气防火规范应依照GB50016-2014(2018版)第10.1.2，室外消防用水量大于30L/s的厂房(仓库)，或室外消防用水量大于35L/s可燃材料堆场、可燃气体储罐(区)和甲乙类液体储罐(区)，消防用电按二级负荷供电实施。

2 消防泵房的供电

2.1 负荷等级

综上所述，除了大中型石油化工企业消防用电为一级负荷外，其他的石油化工企业、规模较大的“两重点一重大”，仅总图防火间距按GB50160-2008(2018版)执行的精细化工等，消防用电负荷均为二级。

依据《供配电系统设计规范》GB50052-2009第3.0.2，一级负荷应由双重电源供电，当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏；同时由GB50052-2009第3.0.7，二级负荷供电系统由两回路供电。一级负荷供电要求电源备份和线路备份，并在末端配电箱切换；二级负荷供电不要求电源备份，但线路要备份并在末端配电箱切换。二者都要求线路有两个独立的部分，前者还强调电源的独立性。一、二级负荷的区别与联系见表1。

表1 一、二级负荷的区别与联系

2.2 电源来源

依据GB50016-2014(2018版)第10.1.6，消防用电设备应采用专用的供电回路，当建筑内的生产、生活用电被切断时，应仍能保证消防用电。所谓“专用供电回路”指从低压总配电室或分配电室至消防设备或消防设备室(消防水泵房)最末级配电箱配电线路。同时按照《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008第7.2.1，照明、电力、消防及其他防灾用电负荷，应分别自成配电系统，这就需要明确“专用供电回路”与“自成配电系统”在实际设计中实施的问题，尤其是当建筑采用低压进线时，是否需要单独消防进线。

就单体建筑而言，不设变电所，则其低压进线就是该建筑的供电电源，因石油化工在高(中)压电源进线时，已满足一、二级负荷的“双重电源”或“双回路”的要求，且消防和非消防回路在厂区总变配电室低压侧封闭母线处各成独立体系，保证了建筑单体内消防设备的专用回路配电，所以对于仅服务于本建筑单体的消防设备，不需要单独消防进线。

但诸如消防泵等还服务于其他建筑单体的消防设备，则需要采用单独消防进线。当然，也并不像一些审图公司过分强调的消防进线必须引自厂区总变配电站，其引自就近车间、装置或单元的分配电室即可，这就是GB50016-2014(2018版)第10.1.6条文解释“分配电室”的要求。

总之，不管是从变电所还是建筑物为低压电缆进线，必须保证消防用电设备专用供电回路使用单独的馈电断路器。

2.3 供电方式

按照GB50016-2014(2018版)第10.1.8，消防水泵房消防用电设备的供电，应在其配电线路的最末一级配电箱自动切换，并结合JGJ16-2008第7.2.1，消防水泵房供电方式一般会有两种方案，见图1。

图1 消防水泵房供电方式

在实际工程设计中，包括审图公司在内，大多极力推荐“方案一”，甚至认为“方案二”是错误的，习惯上将消防水泵房内所有用电设备全部接入双电源切换箱自成系统。但根据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》GB51309-2018第3.3.2，应急照明配电箱或集中电源输出回路严禁接入系统以外的开关装置、插座及其他负载。因为接入其他负荷势必会影响系统组成和功能的完整性，且由于负载的类型和载荷不确定，会直接影响系统的应急启动和持续应急时间，所以消防应急照明和其他消防负荷采用“方案一”供电方式是坚决不允许的。

3 消防水泵的过载和堵转

在石油化工生产中，消防泵是一种极其重要的电气设备，依据JGJ16-2008第7.6.4，消防水泵的突然断电比线路过负荷造成的损失更大，该线路的过负荷保护应作用于信号而不应切换电源。所以，消防泵在运行工作时，断路器过载保护只作用于信号。

但同时由于消防泵的特殊性，并非长期投入使用而容易生锈，从而引起电动机过载和堵转。一旦堵转，电动机不转动，水泵根本无法工作，且在短时间内烧毁。所以，依据《通用用电设备配电设计规范》GB50055-2011第2.3.1，短时工作或断续周期工作的电动机，当电动机运行中可能堵转时，应装设电动机堵转的过载保护。

基于以上两点，消防泵选择电动机时除考虑不同段特殊工况外，还应对堵转和过载分别进行处理，均不再装设除短路和堵转保护外的其他过载保护，但需装设切断电源的堵转保护，堵转延时时间8～20s，且最少在3倍电动机额定电流下保证3min不脱扣。故结合消防泵电动机特殊工况下的选型，其断路器额定电流不低于115%电动机额定电流，应提供瞬动保护，整定值不超过20倍额定电流，这样就同时解决了“只报警不跳闸”和消防泵的堵转两个问题。

4 应急照明的启动

由GB50016-2014(2018版)第10.1.8和JGJ16-2008第13.8.6，消防水泵房应设应急照明，其作业面的最低照度不低于正常照明的照度，且最少持续供电时间≥180min。备用照明一般可采用自带蓄电池的非集电源型消防应急照明和设置EPS电源的集中电源型消防应急照明，且其控制型式对每一种电源型式来讲，均可以采用非集中控制型和控制型两种。依据《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013第4.9.1，自带蓄电池(非集中电源)非集中控制型，应由消防联动控制器联动消防应急照明箱来实现；或依据GB51309-2018第3.7.5，非集中控制自带蓄电池型，由火灾报警控制器来控制其配接的非持续型照明灯具应急点亮、持续型灯具由节电点亮模式转入应急点亮模式。所以，之前的设计一般采用应急照明配电箱进线断路器设置附件分励脱扣，在火灾时强制点亮的方法。

按照GB51309-2018第3.1.2，石油化工都设置有消防控制室及火灾自动报警系统，应采用消防应急照明集中控制型，即应急照明系统为集中电源(EPS)集中控制型和自带蓄电池非集中电源集中控制型。按照GB51309-2018第3.6.8，火灾确认后，应急照明控制按预设逻辑手、自动控制系统的应急启动，由应急照明控制器的一个信号统一控制应急点亮。

按照GB51309-2018第3.2.1，石油化工消防应急照明均选用A型灯具(工作电源≤36VDC)，采用可不切断供电，使灯具在主电状态下点亮，当应急照明配电箱输出回路无电源输出时，连接灯具转入应急点亮状态，这与之前采用的220VAC供电电源、接收到应急转换联动控制信号后立即切断输出回路供电并转入应急亮点状态大为不同。现在对石油化工而言，已经不存在通过应急照明配电箱进线断路器附件分励脱扣、火灾强制点亮的模式。

5 结语

本文通过对石油化工全厂重要设施——消防泵房的电气设计进行讨论分析，旨在解决因规范的模糊或理解问题带来设计及审图的困惑、不统一，甚至混乱，也有利于消防泵房的施工及验收工作。此外，对于石油化工的其他消防电气设计，亦具有一定的借鉴作用。