Nr 184–185 59 Łukasz GORGOLEWSKI lukasz.gorgolewski

Instalacje elektryczne
Łukasz GORGOLEWSKI
[email protected]
ZASILANIE URZĄDZEŃ PRZECIWPOŻAROWYCH.
ŹRÓDŁA ZASILANIA1
Streszczenie: W czasie pożaru urządzenia przeciwpożarowe powinny być zasilane w sposób niezawodny w odpowiednio długim czasie przy równoczesnym zachowaniu podstawowych
zasad bezpieczeństwa. W artykule przedstawiono klasyfikację urządzeń przeciwpożarowych
pod względem zasilania, wymogi, jakie powinno spełniać, zagrożenia wynikające z zastosowania niewłaściwych rozwiązań, aktualny stan prawny dotyczący tego zagadnienia.
1. Wprowadzenie
Odpowiednio dobrane i zastosowane źródła zasilania zapewniają niezawodne
funkcjonowanie urządzeń przeciwpożarowych w czasie pożaru. Dzięki nim szybko
wykryty jest pożar, ewakuacja i akcja ratownicza mogą odbywać sie bezpiecznie, akcja gaśnicza prowadzona jest sprawnie, szkody materialne są ograniczone.
Informacje dotyczące wymagań stawianych zasilaniu urządzeń przeciwpożarowych zawarto w wielu normach, z których tylko część jest przywołana w rozporządzeniach, a zatem obowiązująca. Ewidentne błędy w tłumaczeniu, wypaczające jest
sens oryginału, stanowią dodatkową trudność w przypadku norm tłumaczonych.
Nieporadność tłumaczy w zakresie słownictwa elektrycznego sprawia, że często
w różnych normach występują inne definicje tych samych pojęć czy nazwy urządzeń.
To wszystko stwarza pole do różnic w interpretacji i w efekcie sporów. Celem tego
artykułu jest uporządkowanie pojęć i wymagań dotyczących źródeł zasilania urządzeń przeciwpożarowych.
2. Podstawy prawne i normatywne
Zagadnienia związanie z zasilaniem urządzeń przeciwpożarowych regulowane
są przez rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] wraz z przywołanymi w nim normami. Podstawową w tym zakresie jest norma PN-IEC 60364-5-56:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje
bezpieczeństwa [4] (ciągle przywołana w rozporządzeniu mimo zastąpienia jej przez
PN-HD 60364-5-56:2013 [5]). Także w prawie każdej normie przedmiotowej dotyczącej urządzeń przeciwpożarowych zawarte są informacje dotyczące ich zasilania.
Niektóre z tych norm [11] są przywołane w rozporządzeniu w sprawie warunków
technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] bądź w rozporządzeniu w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożaro1 Tekst artykułu prezentowano na XVII Sympozjum Oddziału Poznańskiego SEP, które odbyło się
19–20 listopada 2014 r. w Poznaniu.
Nr 184–185
59
Instalacje elektryczne
wych [3] (norma dotycząca tryskaczy [7]). Większość z norm nie jest przywołana
w rozporządzeniach. Najczęściej zawarte w nich informacje dotyczące zasilania są
skromne. Wyjątek stanowi norma PN-EN 12101 Systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła, której oddzielny arkusz (część 10) [9] poświęcony jest zasilaniu
tych systemów. Również w części 6 tej normy [8] zawarto rozbudowany fragment
dotyczący zasilania. Z innych opracowań rzetelnym podejściem w tym zakresie cechują się wytyczne VdS-CEA dotyczących projektowania i instalowania instalacji
tryskaczowych [10].
3. Urządzenia przeciwpożarowe
W świetle obowiązujących przepisów [2] urządzenia przeciwpożarowe to stałe
lub półstałe, uruchamiane ręcznie lub samoczynnie urządzenia służące do:
• zapobiegania powstaniu;
• wykrywania;
• zwalczania pożaru lub ograniczania jego skutków,
a w szczególności:
• stałe i półstałe urządzenia gaśnicze i zabezpieczające;
• urządzenia inertyzujące;
• urządzenia wchodzące w skład dźwiękowego systemu ostrzegawczego i systemu
sygnalizacji pożarowej, w tym urządzenia sygnalizacyjno-alarmowe, urządzenia
odbiorcze alarmów pożarowych i urządzenia odbiorcze sygnałów uszkodzeniowych;
• instalacje awaryjnego oświetlenia ewakuacyjnego;
• znaki bezpieczeństwa – ewakuacji;
• hydranty wewnętrzne i zawory hydrantowe, hydranty zewnętrzne, pompy
w pompowniach przeciwpożarowych;
• przeciwpożarowe klapy odcinające, urządzenia oddymiające, kurtyny dymowe
oraz drzwi, bramy przeciwpożarowe i inne zamknięcia przeciwpożarowe, jeżeli
są wyposażone w systemy sterowania;
• urządzenia zabezpieczające przed powstaniem wybuchu i ograniczające jego
skutki;
• dźwigi dla ekip ratowniczych;
• przeciwpożarowe wyłączniki prądu.
Większość z nich wymaga zasilania prądem elektrycznym do wprowadzenia
urządzenia w stan pożarowy, pracy w trakcie pożaru, sterowania, sygnalizacji, alarmowania, monitorowania oraz powrotu do stanu normalnego lub pracy w stanie normalnym.
Przyjęte tutaj określenie „stan pożarowy” oznacza stan w jakim urządzenie
znajduje się w trakcie pożaru (np. opuszczone kurtyny powietrzne, zamknięte klapy odcinające, drzwi i bramy przeciwpożarowe itp.), natomiast „powrót do stanu
normalnego” oznacza np. przywrócenie położenia klapy w stanie normalnym wraz
z zazbrojeniem napędu sprężynowego.
60
Instalacje elektryczne
Urządzenia przeciwpożarowe w stanie normalnym (tzn. nie w trakcie pożaru)
mogą być także wykorzystywane do innych celów, pod warunkiem, że nie wpływa
to na ich funkcję podstawową, np. zestawy hydroforowe służą dla zasilania bytowej
instalacji wodociągowej, a klapy oddymiające do przewietrzania. Zasilanie urządzeń
w stanie normalnym niezbędne jest również do ich konserwacji i testowania.
Według norm PN-IEC 60364-5-56:1999 [4] i PN-HD 60364-5-56:2013 [5] instalacje, które mają działać w czasie pożaru, nazywane są instalacjami bezpieczeństwa. Ze względu na to, że powszechnie tym mianem określa się również inne instalacje i systemy, takie jak np. system sygnalizacji włamania i napadu, kontroli dostępu,
telewizji przemysłowej itp., to dla potrzeb tego opracowania instalacje zasilające
urządzenia, których funkcjonowanie jest niezbędne w czasie pożaru, będą nazywane
instalacjami przeciwpożarowymi.
4. Klasyfikacja urządzeń przeciwpożarowych zasilanych prądem elektrycznym
Urządzenia przeciwpożarowe zasilane prądem elektrycznym można podzielić na:
• wymagające zasilania do przejścia do stanu pożarowego (np. pompy, wentylatory
oświetlenie awaryjne, podtrzymywane magnesem stałym w stanie normalnym
i zwalniane elektromagnesem o przeciwnej biegunowości klapy odcinające z napędem sprężynowym);
• niewymagające zasilania do stanu pożarowego (np. urządzenia podtrzymywane
elektromagnesem w stanie normalnym, takie jak klapy odcinające z napędem
sprężynowym, kurtyny dymowe rozwijające się grawitacyjne, utrzymywane
w pozycji otwartej przy pomocy trzymaków elektromagnetycznych i zamykane
samozamykaczami drzwi przeciwdymowe lub zamykane grawitacyjnie bramy
pożarowe).
Posługując się nomenklaturą przyjętą dla systemów kontroli rozpowszechniania
dymu i ciepła [9] w pierwszym przypadku konieczne jest zasilanie klasy A, w drugim
klasy B. W przypadku klasy A wymagane są podstawowe i rezerwowe źródło zasilania.
Ze względu na znamionowe napięcie i rodzaj prądu urządzenia dzielą się na zasilane niskim napięciem lub bardzo niskim napięciem oraz prądem przemiennym lub
stałym.
W zależności od tych czynników należy podjąć decyzję o rodzaju źródła zasilania
i o tym czy występuje konieczność zasilania rezerwowego.
5. Źródła zasilania
5.1. Podstawowe źródło zasilania
Podstawowym źródłem zasilania urządzeń przeciwpożarowych w energię elektryczną jest najczęściej sieć elektroenergetyczna. Urządzenia przeciwpożarowe i pozostałe odbiorniki w obiekcie mogą być zasilane z różnych źródeł lub z tego samego. W praktyce, szczególnie wtedy, kiedy jest tylko jedno zasilanie sieciowe, jest to
Nr 184–185
61
Instalacje elektryczne
wspólne źródło. W takiej sytuacji szczególnie ważnym jest, aby uszkodzenie w obwodzie nieprzeznaczonym do zasilania instalacji przeciwpożarowych nie spowodowało wyłączenia w żadnym obwodzie zasilania urządzeń przeciwpożarowych. Można
to zapewnić przez rozdzielenie obu instalacji zaraz po wprowadzeniu zasilania do
obiektu (najczęściej w polu zasilającym rozdzielnicy głównej niskiego napięcia), selektywność zabezpieczeń i samoczynne odłączenia w obwodach przeznaczonych do
innych celów.
Instalacje i urządzenia przeciwpożarowe, których funkcjonowanie jest niezbędne
podczas pożaru, powinny być zasilane sprzed przeciwpożarowego wyłącznika prądu.
Dla urządzeń wymagających zasilania klasy B wystarcza jedno źródło zasilania
– podstawowe. Zanik napięcia powoduje przejście zasilanych urządzeń w stan pożarowy.
Z kolei w ramach wyjątku, przy zapotrzebowaniu wody do celów przeciwpożarowych nieprzekraczającym 20 dm3/s, przepisy rozporządzenia w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych [3] nie wymagają rezerwowego
źródła zasilania pomp w pompowniach przeciwpożarowych.
Sieć elektroenergetyczna jest również podstawowym źródłem dla urządzeń przeciwpożarowych zasilanych bardzo niskim napięciem lub prądem stałym. Zasilanie
odbywa się wówczas przez transformatory i prostowniki.
W przypadku braku sieci elektroenergetycznej doprowadzonej do obiektu, podstawowym źródłem zasilania urządzeń przeciwpożarowych mogą być inne źródła,
np. zespoły prądotwórcze, akumulatory lub baterie akumulatorów.
5.2.Rezerwowe źródła zasilania
Jako rezerwowe źródła zasilania mogą być stosowane:
• akumulatory (ogniwa galwaniczne wtórne) lub baterie akumulatorów;
• zespoły prądotwórcze niezależne od zasilania podstawowego;
• oddzielna linia sieci zasilającej całkowicie niezależna od linii zasilania podstawowego.
Norma PN-HD 60364-5-56:2013 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa [5] wymienia także ogniwa galwaniczne pierwotne, potocznie nazywane bateriami, jako
źródło zasilania instalacji przeciwpożarowych. Ponieważ, w przeciwieństwie do akumulatorów, po rozładowaniu nie mogą być poddane procesowi powtórnego ładowania, baterie powinny być stosowane raczej jako źródło zasilania klasy B.
Stosowanie jako rezerwowego źródła zasilania urządzeń przeciwpożarowych linii sieci energetycznej budzi liczne kontrowersje. Wynikają one z zapisów przywołanej w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki [1] normy PN-IEC 60364-5-56:1999 [4], według których:
Oddzielne niezależne linie miejskie sieci rozdzielczej nie stanowią dwóch niezależnych źródeł zasilania instalacji bezpieczeństwa, chyba, że można uzyskać
zapewnienie, że nie mogą one ulec równoczesnemu uszkodzeniu.
62
Instalacje elektryczne
Jest mało prawdopodobne, aby jakikolwiek zakład energetyczny podpisał się pod takim oświadczeniem.
W roku 2013 ukazała się norma PN-HD 60364-5-56:2013 [5] (jak dotąd nie zastąpiła w wykazie norm przywołanych w rozporządzeniu [1] swojej poprzedniczki).
Napisano w niej:
Oddzielne niezależne linie sieci zasilającej nie powinny służyć jako elektryczne źródła instalacji bezpieczeństwa, chyba, że nie jest możliwe, aby te dwa źródła uległy równocześnie uszkodzeniu.
Jest to niestety błędne tłumaczenie, wypaczające sens zapisu angielskiego oryginału
normy [6], w brzmieniu:
Separate, independent feeders from a supply network shall not serve as electrical
sources for safety services unless assurance can be obtained that the two supplies
are unlikely to fail concurrently.
Zdanie to należałoby raczej przetłumaczyć następująco:
Oddzielne, niezależne linie sieci zasilającej nie mogą służyć jako elektryczne
źródła zasilania instalacji bezpieczeństwa, jeżeli nie można mieć pewności,
że jest mało prawdopodobne, że oba zasilacze równocześnie ulegną uszkodzeniu.
Zapis w polskim wydaniu normy [4] oznacza, że nie zaleca się zasilania z dwóch
niezależnych, oddzielnych linii sieci zasilającej (jako podstawowego i rezerwowego),
jeżeli istnieje możliwość równoczesnego uszkodzenia obu linii. Zapis taki jest co najmniej niefortunny. W oryginale zabrania się zastosowania zasilania dwustronnego
z niezależnych, oddzielnych źródeł, ale tylko wtedy, kiedy nie ma pewności, że prawdopodobieństwo takiego uszkodzenia jest małe.
To prawdopodobieństwo można oszacować korzystając z metod oceny niezawodności lub skorzystać z wiedzy i doświadczenia innych lub z zapisów innych unormowań.
Norma dotycząca systemów kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła [8] wymaga, aby ciągłość zasilania zapewniały następujące środki:
a) zewnętrzna sieć elektryczna i
b) dodatkowe/rezerwowe źródło zasilania (generator) lub
c) oddzielne podstacje.
Z kolei w wytycznych VdS-CEA dotyczących instalacji tryskaczowych [10] zapisano:
Jeżeli instalacja tryskaczowa jest zasilana z dwóch sieci elektroenergetycznych,
to wspólne prowadzenie tych sieci jest dopuszczalne dopiero od napięcia wynoszącego 110 kV.
Pomijając pewną nieskładność (zapewne wynikającą z tłumaczenia) występującą w obu zapisach, można uznać, że zasilanie doprowadzone z dwóch różnych stacji
transformatorowych 110 kV/SN (czyli Głównych Punktów Zasilania sieci energeNr 184–185
63
Instalacje elektryczne
tycznej) daje wg nich wystarczająco dużą pewność zasilania urządzeń przeciwpożarowych, których dotyczą. Można zatem to rozwiązanie zastosować również w przypadku zasilania innych urządzeń przeciwpożarowych.
Ku podobnej interpretacji, jak się wydaje, przychyla się również Komenda Główna Państwowej Straży Pożarnej. W pliku interpretacje_kg _2012.pdf, zamieszczonym na stronie internetowej KG PSP, w zakładce Prewencja/Materiały nie tylko dla
rzeczoznawców/Interpretacje przepisów w poz. 11 zapisano:
Z uwagi na to, iż dostawcy energii odmawiają wydania wspomnianego zapewnienia, co w odniesieniu do ich lokalizacji na osiedlach mieszkaniowych, przy
uwzględnieniu realiów występujących w tej grupie budynków, obarczone jest
niepewnością zadziałania, w naszej opinii jako niezależne źródła zasilania
(podstawowe i rezerwowe) urządzeń bezpieczeństwa pożarowego w budynku,
gwarantujące nie niższy poziom bezpieczeństwa niż w przypadkach zastosowania rozwiązania omawianego powyżej, mogą być traktowane dwie stacje transformatorowe co najmniej 15/0,4 kV, zasilane z dwóch różnych, odrębnych stacji
średniego napięcia (15, 20 lub 30 kV).
Ubolewać należy, że nie znalazł się żaden elektryk, który pomógłby kolegom
z KG PSP dokonać zapisu jasnego i zrozumiałego dla innych (nie tylko dla elektryków). Ponieważ jednak w poz. 9 przytoczonych wyżej interpretacji zapisano:
W odpowiedzi na pismo w sprawie niezależnych źródeł zasilania w energię
elektryczną, uprzejmie informuję, że jeżeli zasilanie podstawowe oraz rezerwowe zostanie poprowadzone z niezależnych pętli średniego napięcia 15 kV,
zasilanych z oddzielnych głównych punktów zasilających (GPZ), to tak zapewnione zasilanie można uznać, z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej,
za dwa niezależne źródła energii elektrycznej, o których mowa w § 181 ust. 1
rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia12 kwietnia 2002 r. w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 75, poz. 690, z późn. zm.).
W większych Głównych Punktach Zasilających GPZ występuje więcej niż jeden transformator 110 kV/SN, każdy zasilany z oddzielnej linii wysokiego napięcia
110 kV. Zasilanie z dwóch takich transformatorów daje taką samą pewność zasilania
jak zasilanie z dwóch oddzielnych GPZ.
Możliwość stosowania jako zasilania rezerwowego linii sieci energetycznej jest
bardzo istotna, ponieważ dla urządzeń przeciwpożarowych, takich jak np. wentylatory czy dźwigi pożarowe, alternatywnym źródłem zasilania pozostają zespoły prądotwórcze, szczególnie nieekonomiczne i niepraktyczne np. w przypadku budownictwa mieszkaniowego.
W tej sytuacji należy doprowadzić do tego, aby w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1]
pojawił się zapis:
Oddzielne, niezależne linie sieci elektroenergetycznej, mogą stanowić źródła zasilania podstawowego i rezerwowego instalacji bezpieczeństwa (instalacji przeciw64
Instalacje elektryczne
pożarowych) o ile każda z nich zasilana jest z innego transformatora 110 kV/SN
w stacji transformatorowej 110 kV/SN.
Pozwoliłoby to na uniknięcie dalszych dyskusji na ten temat.
Przy zasilaniu z dwóch źródeł wątpliwości budzi kwestia, dokąd to zasilanie należy doprowadzić: czy do głównej rozdzielnicy zasilającej urządzenia przeciwpożarowe, czy też do podrozdzielnicy lub szafy sterowniczej znajdującej się najbliżej odbiorników. To drugie rozwiązanie zwiększa pewność zasilania, natomiast pierwsze
jest rozwiązaniem tańszym. W przypadku pomp elektrycznych dla instalacji tryskaczowych wytyczne VdS-CEA [10] rozstrzygają to zagadnienie jednoznacznie – oba
zasilania muszą być doprowadzone do rozdzielnicy w pomieszczeniu pompowni.
Pamiętać należy także o tym, że linie zasilające mogą stanowić słaby punkt instalacji. Aby zwiększyć pewność zasilania, powinny być układane w jednym odcinku od
zacisków rozdzielnicy głównej do podrozdzielnicy lub szafy sterowniczej, podobnie
dalej do odbiornika. Linie zasilania podstawowego i rezerwowego należy prowadzić
w taki sposób, aby awaria jednej z nich nie oddziaływała na drugą, bądź też nie doszło do równoczesnego uszkodzenia obu. Według wytycznych VdS-CEA [10], poza
pomieszczeniami rozdzielni i pompowni, powinny być prowadzone w odległości co
najmniej 3 m.
6. Wymagania stawiane źródłom zasilania
Dla pewnego działania instalacji przeciwpożarowych niezbędne jest spełnienie
przez źródła zasilania szeregu wymogów. Jednymi z najbardziej istotnych są poniższe:
1. Przełączanie zasilania podstawowego na rezerwowe (podobnie jak powrót zasilania podstawowego) powinny następować samoczynnie.
2. Źródło powinno zapewnić dostawę energii elektrycznej podczas pożaru w odpowiednio długim czasie.
3. Źródła zasilania instalacji przeciwpożarowej powinny być zainstalowane na stałe
w taki sposób, aby uszkodzenie innych źródeł zasilania nie wpływało na ich pracę
i odwrotnie.
4. Źródła zasilania instalacji przeciwpożarowej powinny być wystarczające do zapewnienia zadziałania i pracy zasilanych urządzeń.
7. Bibliografia
1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz.U. 75/2002 poz. 690 z późn. zm.).
2. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów
budowlanych i terenów (Dz.U.109/2010 poz. 719).
Nr 184–185
65
Instalacje elektryczne
3. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 24 lipca
2009 roku w sprawie przeciwpożarowego zaopatrzenia w wodę oraz dróg pożarowych (Dz.U. 124/2009 poz. 1030).
4. PN-IEC 60364-5-56:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
5. PN-HD 60364-5-56:2013 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa.
6. PN-HD 60364-5-56:2010 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych.
Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego. Instalacje bezpieczeństwa (wersja
angielska).
7. PN-EN 12845:2010 Stałe urządzenia gaśnicze – Automatyczne urządzenia
tryskaczowe – Projektowanie, instalowanie i konserwacja.
8. PN-EN 12101-6:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła –
część 6: Wymagania techniczne dotyczące systemów różnicowania ciśnień –
Zestawy urządzeń.
9. PN-EN 12101-10:2007 Systemy kontroli rozprzestrzeniania się dymu i ciepła –
Część 10: Zasilacze.
10. VdS-CEA 4001pl Wytyczne VdS-CEA dotyczących instalacji tryskaczowych.
Projektowanie i instalowanie.
11. PN-EN 81-72:2005 Przepisy bezpieczeństwa dotyczące budowy i instalowania
dźwigów. Szczególne zastosowania dźwigów osobowych i towarowych. Część
72: Dźwigi dla straży pożarnej.
Bielsko-Biała, dn. 1.10.2014 r.
28. Międzynarodowe Energetyczne Targi Bielskie
ENERGETAB 2015
15–17 września 2015 r.
ZIAD Bielsko-Biała SA
28. Międzynarodowe Energetyczne Targi Bielskie
ENERGETAB 2015
Organizator: ZIAD Bielsko-Biała SA
43-316 Bielsko-Biała, Al. Armii Krajowej 220
tel.: (33) 813-82-31, 813-82-32, 813-82-40
fax: (33) 813-82-33
e-mail: [email protected]
Termin:
Miejsce:
Nazwa:
www.energetab.pl
66