消防风机手动控制线路电缆截面的选择

刘葱葱

（广州地铁设计研究院股份有限公司，广东广州 510010）

0 引言

地铁车辆基地作为地铁系统的车辆停修和后勤保障基地，车辆基地通常包括车辆段（停车场）、综合维修中心、物资总库、培训中心和其他生产、生活、办公等配套设施。根据《地铁设计规范》[1]《地铁设计防火标准》《火灾自动报警系统设计规范》等国家相关规范，车辆基地应设置火灾自动报警系统；同时防烟、排烟风机的启动、停止按钮应采用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘，并应直接手动控制防烟、排烟风机的启动、停止。由于车辆基地面积规模庞大，部分建筑单体的防排烟风机距消防控制室的距离较远。因此合理选择消防风机手动控制线路电缆的截面，确保火灾自动报警系统可靠工作，是车辆基地火灾自动报警系统设计的一个关键问题。

结合规范相关要求以及《工业与民用配电设计手册（第4版）》（以下简称《配4》）相关公式，从线路电压损失角度分析消防风机手动控制线路电缆截面的选择要求，为工程设计提供参考。

1 规范相关要求

（1）GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》第4.1.2条要求：消防联动控制器的电压控制输出应采用直流24 V，其电源容量应满足受控消防设备同时启动且维持工作的控制容量要求。

（2）16D 303—2《常用风机控制电路图》自2016 年9 月1日起实施，图集根据《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116—2013，对消防风机控制电路进行了修改，消防联动24 V 有源触点由火灾自动报警系统提供，且为自保持的连续信号。排烟（加压送风）风机电路如图1 所示。

图1 排烟（加压送风）风机电路

（3）GB/T 21711.1—2008《基础机电继电器第1 部分：总则与安全要求》第5.2.1 条要求，推荐的继电器线圈的工作值范围应按两种等级之一进行规定：①1 级，线圈额定电压（或范围）的80%～110%；②2 级，线圈额定电压（或范围）的85%～110%。

2 消防风机手动控制线路电缆截面的选择

（1）根据《配4》表9.4-3 的计算公式，接相电压的单相负荷线路，终端负荷且cosφ=1 或直流线路用负荷距Pl 表示：

式中：P 为线路功率，W；L 为线路长度，m；Unph为标称电压，V；S 为线路截面，mm2；ρθ为工作温度θ℃时导线电阻率。

根据《配4》公式9.4-2，则：

式中：a 为电阻温度系数，取值为0.004；ρ20为导线温度为20 ℃时的电阻率。查表，铜导体温度为20 ℃时的电阻率，ρ20=0.017 2（Ω·mm2/m）。

计算得出实际工作温度θ=60 ℃时，铜导线电阻率ρ60=0.019 95（Ω·mm2/m）。

（2）根据上述计算公式，以铜导体为例，计算不同线路压降条件下24 V 直流线路的负荷距见表1。

表1 24 V 直流线路的负荷距 W·m

经计算，不同压降下24 V 直流线路的负荷距与19DX 101—1《建筑电气常用数据手册》[7]给出的数据一致。

为方便通过查找负荷距表格校验，通过查找普通中间继电器的样本，发现大部分主流厂家的中间继电器的功耗一般在1.2W 以内，如欧姆龙MYJ 一般通用继电器、施耐德RXM 小型继电器、正泰NXJ 系列小型电磁继电器等。因此将中间继电器的功耗取值为1.2 W，根据表1 估算不同线路压降条件下消防风机手动控制线路的极限长度见表2。

表2 不同线路压降条件下消防风机控制线路的极限长度 m

3 应用示例

（1）公式校验法：假设某工程车辆基地运用库某台排烟风机的手动控制线缆型号为WDZBN-KYJY-5×1.5，排烟风机手动控制线路的长度为1300 m。排烟风机控制箱内中间继电器为欧姆龙MYJ一般通用继电器，功耗约为0.9 W，导线电阻率取60 ℃时导线电阻率。代入压降计算公式，校验得手动控制线缆的压降为：

满足GB/T 21711.1—2008《基础机电继电器第1 部分：总则与安全要求》，可以保证排烟风机手动控制线路可靠工作。

（2）查表校验法：查表2 可知，当手动控制线缆采用1.5 mm2的铜导体，线路长度为903 m 时，线路的压降为5%；线路长度为1805 m 时，线路的压降为10%。本工程手动控制线路长度为1300 m，因此线路压降在5%～10%，可以保证排烟风机手动控制线路可靠工作。同时，可通过比例计算，得出线路压降为ΔU%=5/903×1300=7.2%。

4 工程建议

为保证消防风机手动控制线路可靠工作，建议在实际工程设计时注意以下3 点：①计算压降时选择的导体工作温度为60 ℃，但发生火灾时导体实际工作温度会偏高。为保证火灾情况下继电器可靠动作，并考虑一定的裕量，建议消防风机手动控制线路的电压降ΔU%取值为10%；②建议配电箱招标时明确中间继电器选择功耗低的市场主流产品，避免因中间继电器的功耗过高，导致消防风机手动控制线路的压降过大；③土建配合时，建议提前根据车辆基地的规模对消防控制室的位置及线路敷设路由进行比选分析，尤其车辆基地规模较大的情况。当消防风机手动控制线路长度确需较长时，应核算压降并考虑放大手动控制线缆截面。

5 结束语

从线路电压损失角度分析不同截面的消防风机手动控制线路的极限长度。消防风机手动控制线路的极限长度与消防风机手动控制线路的电压降ΔU%取值、负载功率、电缆截面等因素有关。在实际工程设计中，消防风机手动控制线路通常选择1.5 mm2的多芯铜导线。通过以上分析，在车辆段规模较小的情况下，1.5 mm2铜导线截面的消防风机手动控制线路可以满足控制要求；但在车辆段规模较大的情况下，建议根据消防风机与消防控制室的距离核算消防风机手动控制线路的截面，以保证消防风机在火灾状态下，消防控制室的手动控制盘能可靠控制消防风机的启动、停止。