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浅谈消防应急照明和疏散指示系统在变电站的设计与应用

发布时间: 2023-07-12  点击次数: 225次

前言

随着国家和社会对消防安全要求的不断提高,对变电站的消防设计也提出了更高的要求。《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB-51309-2018)(以下简称“新规")的提出,对建筑物消防应急照明和疏散指示系统设计提出了更高的要求,然而该规范是针对民用和工业建筑提出的技术要求,针对变电站,尤其是建筑物小型化、分散布置的全户外变电站,其控制方式和供电系统都存在一定差异,不宜直接套用。考虑到现行的变电站、建筑及专项照明设计规范数量多且执行标准各不相同,给设计人员带来了困扰,有必要研究一套适用于变电站的消防应急照明和疏散指示系统设计方案。

以往在变电站照明设计中,消防应急照明和疏散指示系统一般采用 220 V交流电源供电,灯具带或不带蓄电池,通过火灾报警控制器实现火灾情况下灯具应急点亮的功能。新规对不同建筑方案下控制和供电系统、灯具选型、消防认证等均提出了详细要求。基于以上需求,文章以消防应急照明和疏散指示系统的调整为契机,通过现行照明设计标准的梳理对比,结合全户内、全户外或半户外型建筑物分散布置的变电站实际应用需求,从系统功能性和经济性出发,提出了适用于变电站的消防照明设计方案,为行业设计人员提供系统全面的设计思路和参考。

变电站照明概述

结合变电站设计经验和消防照明规范,变电站照明种类可划分为正常照明、应急照明、警卫照明和障碍照明。由于正常照明、警卫照明和障碍照明设计原则并未产生变化,文章仅对应急照明进行相关介绍。

2.变电站应急照明和疏散指示系统的设计要求

在石油化工企业发展的过程中,变电站应急照明主要执行《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)》(GB 50016-2014)、《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB 51309-2018)、《发电厂和变电站照明设计技术规定》(DL/T 5390-2014)的规定,应急照明包括备用照明和疏散照明。

2.1备用照明

备用照明是用于确保正常活动继续进行的照明。变电站备用照明照度设置通常参照《发电厂和变电站照明设计技术规定》(DL/T 5390-2014),取正常照明照度要求值的10% ~ 15%。随着对消防安全的重视程度和工程消防审查要求的不断提高,建筑防火、照明设计规范的相关要求逐步在变电站工程中得以落实。

根据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》(GB 51309-2018)和《建筑设计防火规范(2018 年版)》(GB 50016—2014),对于火灾期间仍需维持正常工作,满足消防人员应急操作需要的工作场所,备用照明在火灾时应保持正常照度,且应由正常照明电源和消防电源专用应急回路互投后供电,进一步提高供电可靠性。此外,上述两个规范中都提到了配电室备用照明照度需要达到100%正常照度。在民用建筑和常规工业建筑中,配电室通常指为低压用户配送电能的配电变压器、配电屏所在的场所,房间面积与数量有限。对以电气设备为主要组成部分的变电站,其主要功能房间为配电装置室,若将配电装置室等同为配电室,对备用照明容量和供电可靠性要求的提升,会对变电站供电的站用电系统设计产生影响。

规范中相关规定的提出目的在于保证正常工作照度,以便消防人员在火灾情况下对建筑物低压供电系统进行操作。在变电站中,除了 400 V 配电室,在火灾波及的情况下,高压配电装置室没有消防人员作业或者人工操作的需求。因而,从备用照明功能性出发,将备用照明进一步细分为失电继续工作备用照明和消防继续工作备用照明,后者对照度、供电可靠性的标准更严苛。结合变电站工作场所类型和规范要求,备用照明装设场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,而正常工作照度参照《发电厂和变电站照明设计技术规定》(DL/T 5390-2014)设置,文章不再赘述。

表1备用照明装设场所及照度要求值


失电继续工作

消防继续工作

消防控制室

100%

消防泵房

100%

消防泡沫小室

100%

雨淋阀室

100%

防烟排烟机房

100%

400 V 配电室

100%

蓄电池室

100%

主控室

15%

通信机房

15%

阀厅

15%

生活泵房

15%

继电器室

15%

高压配电装置室

15%

2.2疏散照明

疏散照明用于确保疏散通道的辨认和应用。变电站内除防火等级较低(不大于丙类)的独立继电器室、警卫室、生活 / 污水 / 雨水泵房等可不设置疏散照明,其余场所均需设置疏散照明。疏散照明装设场所及照度要求值如表 2 所示。

表2疏散照明装设场所及照度要求值

工作场所

建筑物防火等级

照度要求值 /lx

主控楼阀厅配电装

置室

丁 丁

丙、丁、戊

1

1

柴油发电机室 消防泵房

丙 戊


楼梯间、前室

5

疏散走道

消防控制室

通信机房

地下电缆层

1

地下变电站

3

3变电站消防应急照明和疏散指示系统的设计方案

消防应急照明和疏散指示系统的组成包括控制系统、控制器、照明灯具及配电系统等。消防应急照明和疏散指示系统拓扑结构如图 1 所示。

图1 消防应急照明和疏散指示系统拓扑结构图

3.1疏散照明

控制系统的主要功能在于根据火灾报警控制器提供的信号,或根据交流电源供电的情况,实现对消防应急照明和疏散指示系统的智能调节,根据灯具控制方式的不同,系统可分为集中控制型系统和非集中控制型系统。两种系统的主要差异在于集中控制型系统配置了应急照明控制器,由控制器集中控制并显示系统内所有消防应急灯具的工作状态;非集中控制型系统中对灯具的控制和显示由分散的就地应急照明配电箱实现。由于变电站均配置了火灾自动报警系统,因而选用集中控制型系统。

变电站内疏散照明设备均应接入控制系统,接入控制系统的灯具、配电箱、控制器等均应选用消防专用且应经“3C"认证的设备。接入控制系统的灯具状态由控制系统自动控制,控制方式分正常运行状态控制、失电状态控制和火灾状态控制。在正常状态下,除标识灯(安全出口、楼层指示和方向指示灯等)常亮外,其他均为常闭状态,且只能通过控制系统手动 开启;在失电和火灾状态下,所有灯是强启的。接入控制系统的灯具不能同时作为正常照明灯具使用,因此备用照明通常不接入控制系统,也无须采用消防专用设备。

3.2灯具选型

对于接入控制系统实现智能调控的疏散照明灯具,根据新规要求,安装高度低于 8 m 的工作场所,应选择 A 型灯具,即额定工作电压< DC 36 V 的消防应急灯具。灯具电源由主电源和蓄电池电源组成,其中蓄电池电源可集中布置,或分散就地布置于灯具内,即灯具可划分为自带蓄电池和不带蓄电池两种。自带蓄电池的灯具单价高,更适用于疏散照明灯具数量少、总功率不高的场合。

3.3配电系统

配电系统应根据系统类型、灯具布置位置、灯具供电方式等设计。应急照明应采用双电源供电,根据建筑防火规范的要求,消防配电箱应独立设置,为所在防火分区与相邻防火分区的照明灯具供电。

3.3.1备用照明

备用照明灯具和配电箱无须采用消防设备,供电电压采用 AC 220 V。为保证事故情况下的供电可靠性,备用照明灯具由正常照明电源和事故照明逆变电源(EPS)互投后供电,蓄电池供电时间不低于 3 h。

3.3.2疏散照明

变电站内疏散照明均采用 A 型灯具,采用专用 A 型应急照明配电箱或集中电源装置供电。其中 A 型应急照明配电箱用于灯具自带蓄电池的方案,整合整流、供电和控制功能为一体;集中电源装置在 A 型应急照明配电箱基础上增加了蓄电池组,用于灯具不带蓄电池的方案,每个集中电源装置功率不应大于 5 kW(竖井内为 1 kW),在总功率大于 5 kW(竖井内为 1 kW)的系统中,应分散设置集中电源,蓄电池供电时间不低于 2 h。

A 型应急照明配电箱和分散设置的集中电源应由所在防火分区的消防专用配电箱供电,集中设置的集中电源由消防专用配电箱供电。消防专用配电箱由 2 回交流电源互投后供电,为简化照明系统接线,可从备用照明箱引接 1 路,作为 A 型应急照明配电箱的电源进线。

4.应用实例

根据布置形式上,变电站可分为全户内、半户内、全户外类型,整体呈现电压等级越高,站址越大,建筑物布置越分散的特点。

(1)全户内或半户内变电站。

全部或大部分配电装置在户内布置,变电站以大型建筑物为主,整体布置相对紧凑,推荐采用蓄电池集中布置的照明方案。

(2)全户外变电站。

配电装置全户外布置,变电站内除综合楼外,以小型、分散式建筑为主,推荐使用大型综合楼采用蓄电池集中布置、场地分散式建筑采用自带蓄电池灯具的照明方案。

5.应急疏散产品选型

综上所述,变电站内消防应急疏散系统的系统类型选择应为集中控制型系统,需要选择相应的控制器主机,应急灯具的应急电源可根据变电站的规模、变电站的类型(户内型、户外型)选择集中电源型(集中电源箱+应急灯具)/非集中电源型(配电箱+自带电池应急灯具)。相应的产品选型安科瑞的型号选择如下表所示。

控制器主机、集中电源箱、配电箱型号选择

image.png

6.结束语

文章结合变电站工程设计经验,梳理现行照明设计规范差异,结合新规要求,提出变电站消防应急照明和疏散指示系统设计要求;根据建筑物类型的不同,提出差异化设计方案,为变电站消防应急照明和疏散指示系统设计提供了借鉴。


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