淺談消防應急照明和疏散指示系統在變電站的設計與應用

發布時間： 2023-07-12　　點擊次數： 769次

前言

隨著國家和社會對消防安全要求的不斷提高，對變電站的消防設計也提出了更高的要求。《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》（GB-51309-2018）（以下簡稱“新規"）的提出，對建筑物消防應急照明和疏散指示系統設計提出了更高的要求，然而該規范是針對民用和工業建筑提出的技術要求，針對變電站，尤其是建筑物小型化、分散布置的全戶外變電站，其控制方式和供電系統都存在一定差異，不宜直接套用。考慮到現行的變電站、建筑及專項照明設計規范數量多且執行標準各不相同，給設計人員帶來了困擾，有必要研究一套適用于變電站的消防應急照明和疏散指示系統設計方案。

以往在變電站照明設計中，消防應急照明和疏散指示系統一般采用 220 V交流電源供電，燈具帶或不帶蓄電池，通過火災報警控制器實現火災情況下燈具應急點亮的功能。新規對不同建筑方案下控制和供電系統、燈具選型、消防認證等均提出了詳細要求。基于以上需求，文章以消防應急照明和疏散指示系統的調整為契機，通過現行照明設計標準的梳理對比，結合全戶內、全戶外或半戶外型建筑物分散布置的變電站實際應用需求，從系統功能性和經濟性出發，提出了適用于變電站的消防照明設計方案，為行業設計人員提供系統全面的設計思路和參考。

變電站照明概述

結合變電站設計經驗和消防照明規范，變電站照明種類可劃分為正常照明、應急照明、警衛照明和障礙照明。由于正常照明、警衛照明和障礙照明設計原則并未產生變化，文章僅對應急照明進行相關介紹。

2.變電站應急照明和疏散指示系統的設計要求

在石油化工企業發展的過程中，變電站應急照明主要執行《火力發電廠與變電站設計防火標準》（GB 50229-2019）、《建筑設計防火規范（2018版）》（GB 50016-2014）、《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》（GB 51309-2018）、《發電廠和變電站照明設計技術規定》（DL/T 5390-2014）的規定，應急照明包括備用照明和疏散照明。

2.1備用照明

備用照明是用于確保正常活動繼續進行的照明。變電站備用照明照度設置通常參照《發電廠和變電站照明設計技術規定》（DL/T 5390-2014），取正常照明照度要求值的10% ～ 15%。隨著對消防安全的重視程度和工程消防審查要求的不斷提高，建筑防火、照明設計規范的相關要求逐步在變電站工程中得以落實。

根據《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》（GB 51309-2018）和《建筑設計防火規范（2018 年版）》（GB 50016—2014），對于火災期間仍需維持正常工作，滿足消防人員應急操作需要的工作場所，備用照明在火災時應保持正常照度，且應由正常照明電源和消防電源專用應急回路互投后供電，進一步提高供電可靠性。此外，上述兩個規范中都提到了配電室備用照明照度需要達到100%正常照度。在民用建筑和常規工業建筑中，配電室通常指為低壓用戶配送電能的配電變壓器、配電屏所在的場所，房間面積與數量有限。對以電氣設備為主要組成部分的變電站，其主要功能房間為配電裝置室，若將配電裝置室等同為配電室，對備用照明容量和供電可靠性要求的提升，會對變電站供電的站用電系統設計產生影響。

規范中相關規定的提出目的在于保證正常工作照度，以便消防人員在火災情況下對建筑物低壓供電系統進行操作。在變電站中，除了 400 V 配電室，在火災波及的情況下，高壓配電裝置室沒有消防人員作業或者人工操作的需求。因而，從備用照明功能性出發，將備用照明進一步細分為失電繼續工作備用照明和消防繼續工作備用照明，后者對照度、供電可靠性的標準更嚴苛。結合變電站工作場所類型和規范要求，備用照明裝設場所及照度要求值如表 1 所示。其中照度要求值以占正常工作照度的百分比表示，而正常工作照度參照《發電廠和變電站照明設計技術規定》（DL/T 5390-2014）設置，文章不再贅述。

表1備用照明裝設場所及照度要求值

	失電繼續工作	消防繼續工作
消防控制室	—	100%
消防泵房	—	100%
消防泡沫小室	—	100%
雨淋閥室	—	100%
防煙排煙機房	—	100%
400 V 配電室	—	100%
蓄電池室	—	100%
主控室	—	15%
通信機房	—	15%
閥廳	15%	—
生活泵房	15%	—
繼電器室	15%	—
高壓配電裝置室	15%	—

2.2疏散照明

疏散照明用于確保疏散通道的辨認和應用。變電站內除防火等級較低（不大于丙類）的獨立繼電器室、警衛室、生活 / 污水 / 雨水泵房等可不設置疏散照明，其余場所均需設置疏散照明。疏散照明裝設場所及照度要求值如表 2 所示。

表2疏散照明裝設場所及照度要求值

工作場所	建筑物防火等級	照度要求值 /lx
主控樓閥廳配電裝置室	丁丁丙、丁、戊	1 1
柴油發電機室消防泵房	丙戊
樓梯間、前室	—	5
疏散走道消防控制室通信機房地下電纜層	—	1
	—
	—
	—
地下變電站	—	3

3變電站消防應急照明和疏散指示系統的設計方案

消防應急照明和疏散指示系統的組成包括控制系統、控制器、照明燈具及配電系統等。消防應急照明和疏散指示系統拓撲結構如圖 1 所示。

圖1 消防應急照明和疏散指示系統拓撲結構圖

3.1疏散照明

控制系統的主要功能在于根據火災報警控制器提供的信號，或根據交流電源供電的情況，實現對消防應急照明和疏散指示系統的智能調節，根據燈具控制方式的不同，系統可分為集中控制型系統和非集中控制型系統。兩種系統的主要差異在于集中控制型系統配置了應急照明控制器，由控制器集中控制并顯示系統內所有消防應急燈具的工作狀態；非集中控制型系統中對燈具的控制和顯示由分散的就地應急照明配電箱實現。由于變電站均配置了火災自動報警系統，因而選用集中控制型系統。

變電站內疏散照明設備均應接入控制系統，接入控制系統的燈具、配電箱、控制器等均應選用消防專用且應經“3C"認證的設備。接入控制系統的燈具狀態由控制系統自動控制，控制方式分正常運行狀態控制、失電狀態控制和火災狀態控制。在正常狀態下，除標識燈（安全出口、樓層指示和方向指示燈等）常亮外，其他均為常閉狀態，且只能通過控制系統手動開啟；在失電和火災狀態下，所有燈是強啟的。接入控制系統的燈具不能同時作為正常照明燈具使用，因此備用照明通常不接入控制系統，也無須采用消防專用設備。

3.2燈具選型

對于接入控制系統實現智能調控的疏散照明燈具，根據新規要求，安裝高度低于 8 m 的工作場所，應選擇 A 型燈具，即額定工作電壓＜ DC 36 V 的消防應急燈具。燈具電源由主電源和蓄電池電源組成，其中蓄電池電源可集中布置，或分散就地布置于燈具內，即燈具可劃分為自帶蓄電池和不帶蓄電池兩種。自帶蓄電池的燈具單價高，更適用于疏散照明燈具數量少、總功率不高的場合。

3.3配電系統

配電系統應根據系統類型、燈具布置位置、燈具供電方式等設計。應急照明應采用雙電源供電，根據建筑防火規范的要求，消防配電箱應獨立設置，為所在防火分區與相鄰防火分區的照明燈具供電。

3.3.1備用照明

備用照明燈具和配電箱無須采用消防設備，供電電壓采用 AC 220 V。為保證事故情況下的供電可靠性，備用照明燈具由正常照明電源和事故照明逆變電源（EPS）互投后供電，蓄電池供電時間不低于 3 h。

3.3.2疏散照明

變電站內疏散照明均采用 A 型燈具，采用專用 A 型應急照明配電箱或集中電源裝置供電。其中 A 型應急照明配電箱用于燈具自帶蓄電池的方案，整合整流、供電和控制功能為一體；集中電源裝置在 A 型應急照明配電箱基礎上增加了蓄電池組，用于燈具不帶蓄電池的方案，每個集中電源裝置功率不應大于 5 kW（豎井內為 1 kW），在總功率大于 5 kW（豎井內為 1 kW）的系統中，應分散設置集中電源，蓄電池供電時間不低于 2 h。

A 型應急照明配電箱和分散設置的集中電源應由所在防火分區的消防專用配電箱供電，集中設置的集中電源由消防專用配電箱供電。消防專用配電箱由 2 回交流電源互投后供電，為簡化照明系統接線，可從備用照明箱引接 1 路，作為 A 型應急照明配電箱的電源進線。

4.應用實例

根據布置形式上，變電站可分為全戶內、半戶內、全戶外類型，整體呈現電壓等級越高，站址越大，建筑物布置越分散的特點。

（1）全戶內或半戶內變電站。

全部或大部分配電裝置在戶內布置，變電站以大型建筑物為主，整體布置相對緊湊，推薦采用蓄電池集中布置的照明方案。

（2）全戶外變電站。

配電裝置全戶外布置，變電站內除綜合樓外，以小型、分散式建筑為主，推薦使用大型綜合樓采用蓄電池集中布置、場地分散式建筑采用自帶蓄電池燈具的照明方案。

5.應急疏散產品選型

綜上所述，變電站內消防應急疏散系統的系統類型選擇應為集中控制型系統，需要選擇相應的控制器主機，應急燈具的應急電源可根據變電站的規模、變電站的類型（戶內型、戶外型）選擇集中電源型（集中電源箱+應急燈具）/非集中電源型（配電箱+自帶電池應急燈具）。相應的產品選型安科瑞的型號選擇如下表所示。

控制器主機、集中電源箱、配電箱型號選擇