专用消防电话系统中电话线极限长度的计算

刘浩恺，王吉鑫，侯猛

（中铁电气化勘测设计研究院有限公司）

1 问题的提出

建筑物的专用消防电话系统是一个独立于普通电话的通信系统，它由专用的消防电话线路和消防电话产品构成，为建筑物/建筑群的消防控制室与各个消防设备之间提供通信服务。在一个规模很大的建筑群中单根消防电话线路的长度可能长达3km～4km，如果线缆选型不当将造成通话质量不清晰，影响紧急情况下的消防救灾工作开展，因此有必要对消防电话系统的电话线极限长度进行计算。

2 消防电话产品的技术参数限制

目前，国内销售的消防电话产品通常均按产品标准《消防联动控制系统》GB 16806-2006进行检测和制造，本标准对消防电话总机性能要求中有关电话线路参数的要求为：“在线路条件为环路电阻不大于300Ω（不含话机电阻）、线间绝缘电阻不小于20kΩ、线间电容不大于0.7μF条件下，消防电话总机和消防电话分机之间应能清晰通过，无振鸣现象（见表1）。”

表1 消防电话产品清晰通话时对线路的技术参数要求

因此，在进行设计时，必须保证电话线路的上述参数满足产品规范中规定的线路参数最低要求，即可保证清晰的通话质量。

3 影响消防电话线路长度的因素以及计算方法

根据消防电话系统的产品标准，在消防电话主机的性能满足GB16806-2006的最低条件下，电话线路长度取决于以下几个参数：线路电阻（与线缆长度、芯线截面、芯线材料有关），线间绝缘电阻（与芯线绝缘材料、线缆长度等因素有关），线间电容（与电话线的长度、芯线绞合系数、填充介质、工作电压等因素有关），如表2所示。

表2 影响消防电话线路长度的因素

需要指出的是，影响消防电话线路电阻的因素除了与电话线有关，还有电话分机接线的接触电阻有关，特别是当一路消防电话线路带有多个电话机或者电话插孔时必须考虑接触电阻。通常每个串联设备的接触电阻可按照100mΩ考虑。

消防电话系统分为多线式和总线式两种，多线式消防电话系统中同一路电话线上的设备均被主机认为是一个地址点（1个位置或区域），而总线式消防电话系统中一路电话线路上的分机可通过编码呼叫的方式分时占用线路。因此需要特别注意的是，总线式消防电话系统中一路电话线可能带有很多设备，在这种情况话就不能忽略串接设备的接触电阻，串接设备的接触电阻Ck计算可采用公式：

式中：n为单路电话线上串接的电话或电话插孔的数量，0.1为每处的接触电阻，Ω。

关于电话线的线间电容，表2 中给出的公式是按照平行双导线的方式进行计算，如果采用多芯电缆时则可以按照《通信电缆》（郑玉东）中的3-14公式计算。消防电话系统通常使用的电话线均为0.75mm2～2.5mm2截面的屏蔽控制电缆，不论是芯线绞接还是平行，其芯线中心间距都非常小，因此可直接采用经验数据，即PVC 绝缘控制电缆为0.06μF/km～0.1μF/km 左右，XLPE 绝缘控制电缆为0.1μF/km～0.2μF/km左右[1]。

4 各种电话线参数的计算结果

根据前文所列的方法我们对几种主要的控制电缆在消防电话线路中应用时的参数进行了计算，得出了线缆单位长度线路电阻、单位长度线间绝缘电阻、单位长度线间电容这几个限制参数，如表3所示。

根据表3 计算得到的电话线参数，结合消防电话产品对线路的不同参数要求可以得到各种电话线路的长度限值，如表4所示。

表3 各种电话线参数的计算结果

5 单路电话线路上有多个电话插孔或分机的情况

当单路电话线路上有多个电话插孔或分机时必须考虑串接设备接触电阻的影响，假设每个串接设备的接触电阻为0.1Ω，则对不同规格的线缆其减少长度与线路所接设备数量的关系如表5所示。

表5 电话线路长度限值核减量与线路终端数量对应关系

从表4-5对比可见，线路上的终端数量主要影响线路电阻，而电话线路长度的主要影响因素是线间绝缘电阻和线间电容，在工程上可以忽略，线路所接终端设备的数量可参考设备厂商的产品说明书。

表4 各种电话线路的长度限值

6 结语

根据本文总结的工程计算用表，影响消防专用电话系统通话质量的因素主要是电话线的线间绝缘和线间电容这两个因素。其中，影响线间电容的主要决定因素是所选用的电话线是聚氯乙烯（PVC）绝缘还是交联聚乙烯（XLPE）绝缘，如果采用PVC电缆将严重限制电话线路的长度，因此对规模较大的建筑群，为了保证消防电话系统的通话质量，线路应优先选择铜芯交联聚乙烯(XLPE)绝缘控制电缆。同时，由于线间电容的限制，电话线路的长度不宜超过3.5km。