《消防應急照明及疏散指示系統技術標準》在變電站消防應急照明設計中的應用研究

林曉寧

(國網福建經研院，福州 350012)

0 引言

隨著經濟的不斷發展，國家和社會對于消防安全給予了越來越高的關注，而我國尚缺乏一部全面、系統闡述消防應急照明及疏散指示系統(以下簡稱“應急照明系統”)設計要求的工程技術標準。正是在這樣的背景下，2019 年3 月《消防應急照明及疏散指示系統技術標準》GB 51309—2018(以下簡稱《應急照明標準》)正式施行，標志著我國在消防應急照明系統領域第一次有了專門、細致化的規定，隨后在2020 年4 月，標準編制組對于新標準備用照明設計部分做了進一步的說明，其中變電站消防應急照明系統設計發生了較大的變化。 如何在實際工程設計中貫徹標準，結合實際提出符合變電站建筑物特點的消防應急照明設計方案，成為廣大變電站設計人員關注的重點。

在新的應急照明標準正式頒布施行之前，原有2018 版的《建筑設計防火規范》GB 50016—2014 強制性條文部分對于消防負荷分類、消防電源供電時間、敷設方式和消防應急照明配置方式、照度做出了明確規定，但是對于消防應急照明控制系統、照明燈具選型沒有明確的規定。 《火力發電廠與變電站設計防火標準》 GB 50229—2019 規定了消防負荷分類、消防系統供電方式與工作時長、應急照明燈具布置、配電線路敷設等方面的要求，但是同樣缺乏燈具的選型和控制邏輯的規范。 《建筑照明設計標準》GB 50034—2013 則更側重于應急照明的配置原則和供電方式的原則性規定，缺少具體細化的內容。 以上規范對于消防應急照明及疏散指示系統做出了局部的規定，但缺乏系統性、全面性的規范要求，使設計人員在進行變電站消防應急照明設計過程中參考規范顧此失彼、頗多遺漏。

針對上述問題，2019 年新施行的《應急照明標準》從照度核算、設備選型與系統設計、配電型式等角度對消防應急照明系統做出了全面系統詳盡的規范，突出了風險分散、系統架構與控制邏輯簡化、著重自我監控、系統可靠性全面提升等特點。 本文從深化新標準在變電站消防應急照明系統中的應用入手，提出了既落實新標準要求，又符合變電站建(構)筑特點和消防特點的消防應急照明設計新方案，為變電站消防應急照明系統設計提供了新思路。

1 新舊規范差異

為了更直觀了解新舊標準中關于消防應急照明系統有哪些具體變化，筆者針對新舊標準中與變電站消防應急照明系統有關的內容，從系統制式、配電形式等七個方面進行比對歸納，因具體涉及條文較多較細，此處不一一列舉具體敘述，僅就比對結果進行展示，具體詳見表1 所示。

表1 新舊標準在變電站消防應急照明設計方面主要差異對比表

2 設計思路

2.1 原設計思路

以一個典型的全戶內變電站為例，1 個典型的戶內變電站包括主變壓器室、2～3 個不同電壓等級配電裝置室、無功補償裝置室、二次設備室等。 全站的正常照明從二次設備室的站用電配電設施引接至各功能間的分配電箱進行二級配電；備用照明直接接入正常照明回路，采用正常照明燈具加裝蓄電池實現；消防應急照明和疏散指示標志自帶蓄電池，也直接接入正常照明回路，全部消防應急燈具另有信號線接入，控制燈具非事故狀態不亮，事故狀態亮起。 應急照明系統供電電壓為220V，采用自帶蓄電池供電方式的集中控制型系統(圖1)。

圖1 自帶蓄電池供電方式的集中控制型系統

2.2 新設計思路

根據新標準的條文對比分析可知，原設計思路主要存在兩大問題:(1)應急照明回路和正常照明回路混接；(2)消防備用照明回路采用了蓄電池供電。 新標準在系統制式、配電形式、燈具選型、控制設計等方面有了較大的變化，所以為符合新標準的要求，設計人員必須摒棄原有設計思路，重新設計變電站應急照明系統。

變電站應急照明系統主要分為兩大部分，一部分是應急照明，主要是為人員疏散和發生火災時仍需工作的場所提供照明，具體又可以分為給火災時仍需工作場所提供照明的備用照明和用于疏散通道照明的疏散照明；另一部分是疏散指示標志，帶有圖形或者文字指示標志，用于在火災時指示安全出口、樓層、避難間、逃生通道等。

根據新標準，變電站應急照明系統設計主要分為以下幾個步驟。

(1)依據新標準的照度要求，結合變電站各功能室的布局特點選型并布設燈具，進行照度模擬計算。 (2)按照新標準的疏散指示系統布置原則，布置疏散指示標志。 (3)按照變電站目前采用的火災報警系統和站內建筑物內有無消控室確定應急照明系統的系統制式和配電形式。 目前變電站按要求都配有火災報警系統，所以只能采用集中電源供電的集中控制型系統和自帶蓄電池供電的集中控制型系統，不能采用非集中控制型系統。(4)根據新標準對于配電回路和控制回路的要求，設計應急照明燈具和疏散指示標志的配電回路。(5)根據新標準要求，明確配電線路選型和系統敷設的原則。

3 變電站應急照明系統新方案

3.1 照度要求

對于應急照明系統的照度要求，多本現行規范均有涉及且不完全一致，令設計人員困擾。 本文嘗試梳理各規范中對應急照明的照度要求，最終明確變電站應急照明的照度要求如表2～3 所示。

表2 備用照明照度要求/lx

表3 疏散照明照度要求/lx

3.2 照度計算及燈具選擇

3.2.1 備用照明照度計算及燈具選擇

以南方某地一220kV 全戶內式變電站為例，該變電站建筑為二層結構，內有消控室、排煙機房、消防水泵房、二次設備室(內設站用電屏)。 照明燈具可選用光通量1 350lm 的36W 壁燈或者光通量4 800lm 的2×20W 管吊式LED 燈。 兩種燈具設計方案的差異對比詳見表4。

由表4 可知，在同樣的房間中，滿足照度和功率密度要求的條件下，選用2×20W 管吊式LED 燈比36W 壁燈節省2/3 的燈具，兼顧了照明效率、經濟性和布局的美觀性。

表4 備用照明設計方案對比

3.2.2 疏散照明照度計算及燈具選擇

采用和3.2.1 節相同的變電站為例，疏散照明可選用通量750lm 7W 壁燈或500lm 5W 壁燈。 兩種燈具設計方案的差異對比詳見表5。

表5 疏散照明設計方案對比

由表5 可知，在同樣的房間中，滿足照度要求的條件下，所需7W 和5W 的壁燈數量相等，但選用5W的壁燈，兼顧了照明效率、經濟性和布局的美觀性。

3.2.3 疏散指示標志設計方案

變電站疏散指示標志必須滿足《發電廠和變電站照明設計技術規定》DL/T-5390—2014、 《建筑照明設計標準》GB 50034—2013、《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)、《消防應急照明及疏散指示系統技術標準》(GB 51309—2018)等的要求，最終確定的設計方案如下。

(1)直通室外的出口設置“安全出口”標志，樓梯間出入口和房間出口設置“疏散出口”標志，地下室入口設置有“禁止入內”標志。

(2)樓梯間各層面向梯面墻上設置指示本樓層的樓層指示燈。

(3)疏散通道的燈光疏散指示標志設置在墻面上，間距≤20m，在走道轉角區≤1m，高度距地面1m范圍內。

3.3 系統制式設計

3.3.1 疏散照明

根據新標準，變電站應急照明系統可采用集中電源供電的集中控制型系統或自帶蓄電池供電的集中控制型系統。 以前文所舉南方某地一220kV全戶內式變電站為例，該變電站設有消控室，故采用集中電源供電的集中控制型系統(圖2)，集中電源和應急照明控制器放置在消控室內，有效避免燈具自帶的蓄電池故障率高的問題，提高系統集約性、可靠性。

圖2 集中電源供電的集中控制型系統

3.3.2 備用照明

火災期間仍需工作、值守的區域需要設置備用照明，備用照明系統不能采用蓄電池供電，所以現有兩種設計方方案。

(1)采用雙路電源供電(圖3)，兩路電源必須從380V 站用電系統不同段母線上引接，在末端照明箱實現電源自動切換。

圖3 雙路電源供電的備用照明系統

(2)設置事故照明屏，所有備用照明回路均從事故照明屏引接，事故照明屏由不間斷電源(UPS)供電(圖4)，該方案將備用照明和其他照明隔離，提高了備用照明的可靠性，但會增設事故照明屏，同時必須增大UPS 的容量，相比于方案一，增加了投資成本。

圖4 事故照明屏供電的備用照明系統

3.4 配電回路和控制回路

3.4.1 配電回路設計方案

(1)同一樓層的應急照明燈具和疏散指示標志采用統一配電回路供電；(2)每個封閉的疏散樓梯間單獨設置配電回路；(3)消控室、消防水泵房、排煙機房、帶有站用電屏的二次設備室單獨設置配電回路；(4)任一配電回路配接燈具不超過60 只，回路額定電流不大于6A，所接燈具功率總和不大于回路額定功率80%。

3.4.2 控制回路設計方案

(1)應急照明控制器與站內火災報警控制器實現聯動；(2)應急照明控制器通過集中電源或應急照明配電箱連接燈具，并控制燈具的應急啟動、蓄電池電源轉換；(3)應急照明控制器和集中電源或者集中電源和燈具之間的通信中斷時，應急照明燈具點亮。

4 線路選型及敷設設計

(1)系統饋出線纜選擇電壓等級不低于交流450/750 的耐火線纜，系統通信線路選擇耐火線纜或光纖；(2)應急照明系統線路暗敷時采用穿鋼管敷設；當線路明敷時，采用穿鋼管或者金屬槽盒敷設，并涂刷防火涂料；(3)集中控制型系統中選用耐火線纜、耐火光纖；(4)系統中接線盒、管線接頭等的IP 防護等級需要和配電箱、燈具等保持一致。

5 結束語

新施行的《應急照明標準》強調應急照明系統的系統化、規范化、輕量化，從燈具設備選型、系統制式、配電形式、照度要求、布線敷設等方面對應急照明系統做了詳細的規定，原有的一些設計方案不再適用。 本文參考以往工程應急照明設計方案的基礎上，結合新標準提出:在變電站應急照明設計實際應用中，疏散照明采用集中控制型式，自帶蓄電池或集中電源供電皆可，選用5W 燈具；備用照明可采用雙電源回路供電或者事故照明屏供電，后者適用于投資充足且控制室較為寬敞的工程項目，選用2×20W 的LED 燈；從而實現經濟效益、節能環保、技術優化，為變電站應急照明設計提供了新思路。