1 火灾自动报警系统现状
目前很多设计院或消防报审单位所提供的火灾自动报警系统图纸中，消防信号二总线和电源线普遍采用的是铜芯导线。然而，根据有关部门反映，在对火灾自动报警系统进行调试时，有出现防排烟阀、声光报警器等设备不能动作或延时动作的现象。经过对线路的排查，这种现象往往发生在供电距离较长的末端或接入设备较多的回路上。以此推测，这是供电线路电压降过大影响设备正常工作造成的。
一般来说，信号二总线上的电流非常小(约为几十毫安)，采用1.5mm2的铜芯导线理论上可以传输500m以上的距离，是满足要求的。末端从消防接线箱出来的电源线采用2.5mm2的铜芯导线一般也是满足要求的。而从消防控制室出来的电源线由于线路较长、接入设备多、产生电流大(达到几百上千毫安)而不能套用2.5mm2的铜芯导线，应考虑供电线路的电压损失合理选择电源线。
2 电压损失的原理计算
电压偏差是衡量电能质量的一个重要指标，电压过高会影响设备的寿命，电压过低会影响设备的正常运行。在火灾自动报警系统中，根据GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》要求“当线路压降超过5%时，其直流24V电源应由现场提供”，因此，在设计之初应避免供电线路压降超过5%，为消防报警设备提供一个可靠的线路。
根据《工业与民用供配电设计手册》(第4版)，直流线路电压损失百分比计算公式为：
结合式(2)、式(3)可知，影响电压损失的主要因素有线路的电流、材质、导线截面积、长度和温度。首先，线路电流主要由火灾自动报警用电设备决定，火灾自动报警用电设备与建筑内部结构和性质有关，是无法调整的;其次，根据GB50116-2013要求，火灾自动报警系统的供电线路应采用铜芯电线电缆，并且导线和线缆的工作温度一般为60℃。
因此，火灾自动报警系统的电压损失可根据导线截面积、线路长度和末端设备的工作电流求出。
3 电压损失的查表计算
根据04D-101-1《建筑电气常用数据》表3.1.4，不同电压损失下24V及直流线路负荷距如表1所示。
当把电源线所接入楼层看作一个点时(即忽略末端楼层的距离)，在已知线路电流的情况下，利用负荷距PL可以估算出对应负载铜导线的供电距离：
4 实际工程中电压损失分析
某小区的一类高层住宅建筑层高3m，一共32层，消防控制室与本栋建筑弱电井的距离为S。下面对此栋建筑的电压损失进行分析计算。
4.1导线电阻R0导线电阻R0可以根据式(3)计算得出，表2为铜芯导线在θ=60℃时相应的电阻值。
4.2导线长度L导线长度L为消防控制室电源盘至末端设备的长度，即为消防控制室至弱电井的距离S加上竖向弱电井内电源线的长度：
L=S+(m-1)×3(6)式中：S———消防控制室与本栋建筑弱电井之间的距离;m———楼层号。
4.3计算电流计算电流I可以根据末端设备工作时的电流累加得出。需要指出的是，火灾自动报警系统一般分为两个状态：监视状态和报警状态，两种状态下的计算电流也各不相同。该一类高层住宅标准层火灾自动报警平面图如图1所示。
电源线末端设备主要为声光报警器、联动I/O模块、加压送风阀等。由于加压送风阀属于瞬时性负荷，忽略不计。非消防电源切非的楼层主要是：2、5、8、11、14、17、20、23、26、29、31层;消防应急照明强切的楼层主要是：1、9、17、25层;屋顶层主要设备为：电梯(2部)、加压送风机。
表3为标准层报警设备参数表(市面上最为常见厂家提供)。
从表中可以看出，监视时工作电流是很小的，若报警时电压损失满足要求监视状态下也必然满足要求，因此仅对报警时的电压损失进行分析。根据GB50116-2013：①确认火灾后启动建筑内的所有火灾声光警报器;②切断非消防电源;③相应着火层加压送风阀打开。
假设第30层突然发生火灾，报警状态下各楼层的计算电流I如表4所示。
4.4电压损失一般来说，每层一个电源线回路虽然可靠，但由于线路比较多，增加了施工难度，不易管理，同时也是不经济的，因此，采取几层合用一个电源线回路的方式。针对32层的高层住宅建筑，往往采用3回路电源线(即1~11层、12~22层、23~屋顶层)或4回路电源线(即1~8层、9~18层、19~24层、25~屋顶层)两种方式，这样既不造成浪费也能方便管理。
根据式(2)，供电距离越长则电压损失越大，换言之就是楼层越高电压损失越大。若能保证末端几层电源线的电压损失小于5%，则其他电源线的电压损失必然满足要求。因此，针对两种方式下末端一回路电源线的电压损失进行分析。
结合式(1)，末端电源线的电压损失百分比即：
通过式(8)理论计算和查表1校验可得到表5。
从表5可以得出以下结论：
a.当采用3回路电源线(即1~11层、12~22层、23~屋顶层)时：①对于截面积A=2.5mm2铜芯导线，消防控制室至弱电井的距离为负值，不满足规范要求;②对于截面积A=4.0mm2铜芯导线，消防控制室至弱电井的距离S≤18m，即在电压损失限额5%的情况下，采用4.0mm2铜芯导线可以满足L=S+(m-1)×3=84m的距离;③对于截面积A=6.0mm2铜芯导线，消防控制室至弱电井的距离S≤71m，即在电压损失限额5%的情况下，采用6.0mm2铜芯导线可以满足L=S+(m-1)×3=137m的距离。
b.当采用4回路电源线(即1~8层、9~18层、19~24层、25~屋顶层)时：①对于截面积A=2.5mm2铜芯导线，消防控制室至弱电井的距离为负值，不满足规范要求;②对于截面积A=4.0mm2铜芯导线，消防控制室至弱电井的距离S≤40m，即在电压损失限额5%的情况下，采用4.0mm2铜芯导线可以满足L=S+(m-1)×3=112m的距离;③对于截面积A=6.0mm2铜芯导线，消防控制室至弱电井的距离S≤105m，即在电压损失限额5%的情况下，采用6.0mm2铜芯导线可以满足L=S+(m-1)×3=177m的距离。
c.当消防控制室的距离比较远时，在选择4.0mm2铜芯导线或6.0mm2铜芯导线都不合理的情况下，电源线可从就近消防电源中取24V直流电源(建议从应急照明配电箱中取)，此时采用截面积4.0mm2的铜芯电缆即可满足要求。
d.通过理论计算和查表校验对比，查表校验未考虑末端楼层的距离所得S值略偏大。因此，查表的方法可以作为末端供电距离的粗略估算和校验，实际的电压损失还是应该根据实际路径计算得出。
5 结语
综上所述，火灾自动报警系统中线路的电压损失是一个不可忽视的问题。为确保火灾自动报警系统的正常运行，应经过精确的分析、计算，选择更为合理的导线截面，为建筑物提供更为实时可靠的火灾预警，对人民群众的人身财产安全提供保障。
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