《消防应急照明及疏散指示系统技术标准》在变电站消防应急照明设计中的应用研究

林晓宁

(国网福建经研院，福州 350012)

0 引言

随着经济的不断发展，国家和社会对于消防安全给予了越来越高的关注，而我国尚缺乏一部全面、系统阐述消防应急照明及疏散指示系统(以下简称“应急照明系统”)设计要求的工程技术标准。正是在这样的背景下，2019 年3 月《消防应急照明及疏散指示系统技术标准》GB 51309—2018(以下简称《应急照明标准》)正式施行，标志着我国在消防应急照明系统领域第一次有了专门、细致化的规定，随后在2020 年4 月，标准编制组对于新标准备用照明设计部分做了进一步的说明，其中变电站消防应急照明系统设计发生了较大的变化。 如何在实际工程设计中贯彻标准，结合实际提出符合变电站建筑物特点的消防应急照明设计方案，成为广大变电站设计人员关注的重点。

在新的应急照明标准正式颁布施行之前，原有2018 版的《建筑设计防火规范》GB 50016—2014 强制性条文部分对于消防负荷分类、消防电源供电时间、敷设方式和消防应急照明配置方式、照度做出了明确规定，但是对于消防应急照明控制系统、照明灯具选型没有明确的规定。 《火力发电厂与变电站设计防火标准》 GB 50229—2019 规定了消防负荷分类、消防系统供电方式与工作时长、应急照明灯具布置、配电线路敷设等方面的要求，但是同样缺乏灯具的选型和控制逻辑的规范。 《建筑照明设计标准》GB 50034—2013 则更侧重于应急照明的配置原则和供电方式的原则性规定，缺少具体细化的内容。 以上规范对于消防应急照明及疏散指示系统做出了局部的规定，但缺乏系统性、全面性的规范要求，使设计人员在进行变电站消防应急照明设计过程中参考规范顾此失彼、颇多遗漏。

针对上述问题，2019 年新施行的《应急照明标准》从照度核算、设备选型与系统设计、配电型式等角度对消防应急照明系统做出了全面系统详尽的规范，突出了风险分散、系统架构与控制逻辑简化、着重自我监控、系统可靠性全面提升等特点。 本文从深化新标准在变电站消防应急照明系统中的应用入手，提出了既落实新标准要求，又符合变电站建(构)筑特点和消防特点的消防应急照明设计新方案，为变电站消防应急照明系统设计提供了新思路。

1 新旧规范差异

为了更直观了解新旧标准中关于消防应急照明系统有哪些具体变化，笔者针对新旧标准中与变电站消防应急照明系统有关的内容，从系统制式、配电形式等七个方面进行比对归纳，因具体涉及条文较多较细，此处不一一列举具体叙述，仅就比对结果进行展示，具体详见表1 所示。

表1 新旧标准在变电站消防应急照明设计方面主要差异对比表

2 设计思路

2.1 原设计思路

以一个典型的全户内变电站为例，1 个典型的户内变电站包括主变压器室、2～3 个不同电压等级配电装置室、无功补偿装置室、二次设备室等。 全站的正常照明从二次设备室的站用电配电设施引接至各功能间的分配电箱进行二级配电；备用照明直接接入正常照明回路，采用正常照明灯具加装蓄电池实现；消防应急照明和疏散指示标志自带蓄电池，也直接接入正常照明回路，全部消防应急灯具另有信号线接入，控制灯具非事故状态不亮，事故状态亮起。 应急照明系统供电电压为220V，采用自带蓄电池供电方式的集中控制型系统(图1)。

图1 自带蓄电池供电方式的集中控制型系统

2.2 新设计思路

根据新标准的条文对比分析可知，原设计思路主要存在两大问题:(1)应急照明回路和正常照明回路混接；(2)消防备用照明回路采用了蓄电池供电。 新标准在系统制式、配电形式、灯具选型、控制设计等方面有了较大的变化，所以为符合新标准的要求，设计人员必须摒弃原有设计思路，重新设计变电站应急照明系统。

变电站应急照明系统主要分为两大部分，一部分是应急照明，主要是为人员疏散和发生火灾时仍需工作的场所提供照明，具体又可以分为给火灾时仍需工作场所提供照明的备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标志，带有图形或者文字指示标志，用于在火灾时指示安全出口、楼层、避难间、逃生通道等。

根据新标准，变电站应急照明系统设计主要分为以下几个步骤。

(1)依据新标准的照度要求，结合变电站各功能室的布局特点选型并布设灯具，进行照度模拟计算。 (2)按照新标准的疏散指示系统布置原则，布置疏散指示标志。 (3)按照变电站目前采用的火灾报警系统和站内建筑物内有无消控室确定应急照明系统的系统制式和配电形式。 目前变电站按要求都配有火灾报警系统，所以只能采用集中电源供电的集中控制型系统和自带蓄电池供电的集中控制型系统，不能采用非集中控制型系统。(4)根据新标准对于配电回路和控制回路的要求，设计应急照明灯具和疏散指示标志的配电回路。(5)根据新标准要求，明确配电线路选型和系统敷设的原则。

3 变电站应急照明系统新方案

3.1 照度要求

对于应急照明系统的照度要求，多本现行规范均有涉及且不完全一致，令设计人员困扰。 本文尝试梳理各规范中对应急照明的照度要求，最终明确变电站应急照明的照度要求如表2～3 所示。

表2 备用照明照度要求/lx

表3 疏散照明照度要求/lx

3.2 照度计算及灯具选择

3.2.1 备用照明照度计算及灯具选择

以南方某地一220kV 全户内式变电站为例，该变电站建筑为二层结构，内有消控室、排烟机房、消防水泵房、二次设备室(内设站用电屏)。 照明灯具可选用光通量1 350lm 的36W 壁灯或者光通量4 800lm 的2×20W 管吊式LED 灯。 两种灯具设计方案的差异对比详见表4。

由表4 可知，在同样的房间中，满足照度和功率密度要求的条件下，选用2×20W 管吊式LED 灯比36W 壁灯节省2/3 的灯具，兼顾了照明效率、经济性和布局的美观性。

表4 备用照明设计方案对比

3.2.2 疏散照明照度计算及灯具选择

采用和3.2.1 节相同的变电站为例，疏散照明可选用通量750lm 7W 壁灯或500lm 5W 壁灯。 两种灯具设计方案的差异对比详见表5。

表5 疏散照明设计方案对比

由表5 可知，在同样的房间中，满足照度要求的条件下，所需7W 和5W 的壁灯数量相等，但选用5W的壁灯，兼顾了照明效率、经济性和布局的美观性。

3.2.3 疏散指示标志设计方案

变电站疏散指示标志必须满足《发电厂和变电站照明设计技术规定》DL/T-5390—2014、 《建筑照明设计标准》GB 50034—2013、《火力发电厂与变电站设计防火标准》 GB 50229—2019)、《建筑设计防火规范》(2018 版)、《消防应急照明及疏散指示系统技术标准》(GB 51309—2018)等的要求，最终确定的设计方案如下。

(1)直通室外的出口设置“安全出口”标志，楼梯间出入口和房间出口设置“疏散出口”标志，地下室入口设置有“禁止入内”标志。

(2)楼梯间各层面向梯面墙上设置指示本楼层的楼层指示灯。

(3)疏散通道的灯光疏散指示标志设置在墙面上，间距≤20m，在走道转角区≤1m，高度距地面1m范围内。

3.3 系统制式设计

3.3.1 疏散照明

根据新标准，变电站应急照明系统可采用集中电源供电的集中控制型系统或自带蓄电池供电的集中控制型系统。 以前文所举南方某地一220kV全户内式变电站为例，该变电站设有消控室，故采用集中电源供电的集中控制型系统(图2)，集中电源和应急照明控制器放置在消控室内，有效避免灯具自带的蓄电池故障率高的问题，提高系统集约性、可靠性。

图2 集中电源供电的集中控制型系统

3.3.2 备用照明

火灾期间仍需工作、值守的区域需要设置备用照明，备用照明系统不能采用蓄电池供电，所以现有两种设计方方案。

(1)采用双路电源供电(图3)，两路电源必须从380V 站用电系统不同段母线上引接，在末端照明箱实现电源自动切换。

图3 双路电源供电的备用照明系统

(2)设置事故照明屏，所有备用照明回路均从事故照明屏引接，事故照明屏由不间断电源(UPS)供电(图4)，该方案将备用照明和其他照明隔离，提高了备用照明的可靠性，但会增设事故照明屏，同时必须增大UPS 的容量，相比于方案一，增加了投资成本。

图4 事故照明屏供电的备用照明系统

3.4 配电回路和控制回路

3.4.1 配电回路设计方案

(1)同一楼层的应急照明灯具和疏散指示标志采用统一配电回路供电；(2)每个封闭的疏散楼梯间单独设置配电回路；(3)消控室、消防水泵房、排烟机房、带有站用电屏的二次设备室单独设置配电回路；(4)任一配电回路配接灯具不超过60 只，回路额定电流不大于6A，所接灯具功率总和不大于回路额定功率80%。

3.4.2 控制回路设计方案

(1)应急照明控制器与站内火灾报警控制器实现联动；(2)应急照明控制器通过集中电源或应急照明配电箱连接灯具，并控制灯具的应急启动、蓄电池电源转换；(3)应急照明控制器和集中电源或者集中电源和灯具之间的通信中断时，应急照明灯具点亮。

4 线路选型及敷设设计

(1)系统馈出线缆选择电压等级不低于交流450/750 的耐火线缆，系统通信线路选择耐火线缆或光纤；(2)应急照明系统线路暗敷时采用穿钢管敷设；当线路明敷时，采用穿钢管或者金属槽盒敷设，并涂刷防火涂料；(3)集中控制型系统中选用耐火线缆、耐火光纤；(4)系统中接线盒、管线接头等的IP 防护等级需要和配电箱、灯具等保持一致。

5 结束语

新施行的《应急照明标准》强调应急照明系统的系统化、规范化、轻量化，从灯具设备选型、系统制式、配电形式、照度要求、布线敷设等方面对应急照明系统做了详细的规定，原有的一些设计方案不再适用。 本文参考以往工程应急照明设计方案的基础上，结合新标准提出:在变电站应急照明设计实际应用中，疏散照明采用集中控制型式，自带蓄电池或集中电源供电皆可，选用5W 灯具；备用照明可采用双电源回路供电或者事故照明屏供电，后者适用于投资充足且控制室较为宽敞的工程项目，选用2×20W 的LED 灯；从而实现经济效益、节能环保、技术优化，为变电站应急照明设计提供了新思路。