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【柯曼 · 知識】淺談智能疏散應急照明系統的安全防護
02-02
2020

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引言

GB51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》已發布實施,提出了很多新穎的理念與思路,制定了完整的應急照明及疏散指示系統設計安裝的技術措施,為應急照明系統的設計、施工、驗收、運維提供完備的保障。為避免應急照明系統對疏散人員和消防隊員的電擊傷害,GB51309—2018定義了新的燈具類型--A型應急照明燈具,并在大部分場所推廣使用。由A型應急照明燈具、A型消防應急電源配電箱/集中電源及相關線路構成的系統簡稱為A型應急照明系統。A型應急照明系統對保障火災疏散時人員安全及火災撲救時的消防隊員的人身安全起巨大的作用。柯曼小編也是在疫情防護期間,收集整理了部分信息,本文從安全防護角度,分析了A型應急照明系統需要注意一些問題。

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 1 A型應急照明系統應采用安全特低電壓(SELV)系統供電1.1 GB51309—2018相關規定GB51309-2018第2.0.3條對A型消防應急燈具定義為“主電源和蓄電池電源額定工作電壓均不大于DC36V的消防應急燈具”。 第3.2.1條4款要求:“設置在距地面8m及以下的燈具的電壓等級及供電方式應符合下列規定:(1)應選擇A型燈具;(2)地面上設置的標志燈應選擇集中電源A型燈具;(3)未設置消防控制室的住宅建筑,疏散走道、樓梯間等場所可選擇自帶電源B型燈具?!?nbsp;由分析可見,按照GB51309-2018的相關要求,絕大部分場所的應急照明均需采用A型燈具,配電電壓為“安全電壓”(DC36V)及以下,對于未設置消防控制室的住宅建筑(一般為多層住宅)即使可采用220V供電,在火災發生時也需要切除220V主電源,切換為不超過DC36V的電池供電。對于超過8m的場所,其配電系統在安全防護方面與之前習慣做法類似。GB51309-2018第3.2.1條的條文說明對此規定的原因作出解釋:“距地面2.5m及以下的高度為正常情況下人體可能直接接觸到的高度范圍,火災發生時,自動噴水滅火系統、消火栓系統等水滅火系統產生的水滅火介質很容易導致燈具的外殼發生導電現象,為了避免人員在疏散過程中觸及燈具外殼而發生電擊事故,要求設置在此高度范圍內的燈具采用電壓等級為安全電壓的A型燈具”; “火災撲救過程中,滅火救援人員一般使用消火栓實施滅火,由于滅火用的水介質均具有一定的導電性,這樣就會通過消火栓及其水柱形成導電通路,為了避免在火災撲救過程中發生電擊事故,綜合考慮現有系統產品的技術水平和工程應用情況等因素,要求距地面2.5m至8m高度范圍內設置的燈具也應采用電壓等級為安全電壓的A型燈具”; 對于主電源非DC36V的B類燈具,GB51309-2018認為“采用自帶電源型燈具的非集中控制型系統中,在發生火災時,需要切斷自帶電源型燈具的主電源,燈具自動轉入自帶蓄電池供電,而燈具自帶蓄電池的工作電壓均低于DC36V,屬于安全電壓范疇,不會對人體產生電擊危險?!?nbsp;可見,不同于之前的應急照明系統采用自動切斷電源作為電擊防護措施,GB 51309—2018 以“安全電壓”作為應急照明系統的電擊防護措施,這是該標準較大的變化。

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 1.2 “安全電壓”與SELV 系統 “安全電壓”最早來源于GB 3805-1983《安全電壓》,該標準規定42 V、36 V、24 V、12 V、6 V等一系列“安全電壓”等級,并明確42V 僅供手持式電動工具使用,其他系統的安全電壓最高為36 V,由此推測A 類燈具采用不超過DC36V 的電壓來源與此。 同時GB 3805-1983 明確指出“本標準中的‘安全電壓’相當于國際電工委員會出版物中的‘安全特低電壓’”,該標準的修訂版本則直接等效采用IEC 61021,此后未再出現“安全電壓”一詞。 因此,“安全電壓”即為特低電壓限值。特低電壓(ELV)與安全特低電壓(SELV)系統術語表述上不同:ELV,在特定外部影響條件下,不超過預期接觸電壓即允許持續接觸的電壓的最大值;SELV系統,電壓不能超過特低電壓的電氣系統,包括正常的條件下和單一故障條件下其他電氣回路的接地故障?!?GB51309—2018中的“安全電壓”只是限值為DC36V的ELV,并非SELV系統。當供電系統僅采用“安全電壓”,而不采取其他附加措施,不能稱為SELV系統,因當降壓電源或線路絕緣損壞時,一次側或其他非ELV回路的高壓可能串入ELV系統,造成電擊事故。因此,從電擊防護的角度來看,“安全電壓”并不安全。在GB51309—2018的宣貫中,部分參編此標準的應急照明產品生產廠家認為采用“安全電壓”就是采用SELV系統,不會發生電擊事故,柯曼小編認為這顯然錯誤。 

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1.3 A型應急照明系統須采用SELV系統供電 單純采用ELV供電并不能完全達到防護電擊目的,必須加以必要的輔助措施才能實現。GB/T16895.21-2011《低壓電氣裝置第4-11部分:安全防護電擊防護》410.3.3條規定:“電氣裝置的每個部分應按外界影響條件采用一種或多種保護措施。通常允許采用下列保護措施:自動切斷電源;雙重絕緣或加強絕緣;向單臺用電設備供電的電氣分隔;特低電壓(SELV和PELV系統)?!?nbsp;結合GB16895.30-2008《建筑物電氣裝置第7-715部分:特殊裝置或場所的要求特低電壓3]“安全電壓”作為應急照明系統的電擊防護措施,照明裝置》第715.411.1條規定:“特低電壓照明系統應采用SELV系統”??梢?,A型應急照明系統如要完全避免人員觸碰自動噴水滅火系統、消火栓系統等水滅火系統產生的水滅火介質導致外殼發生導電現象的燈具發生電擊事故,必須采用SELV系統作為電擊防護措施,而非僅采用“安全電壓”。GB51309-2018中僅對電源的電壓提出要求,且認為采用“安全電壓”不會對人體產生電擊危險,顯然此處存在缺陷,缺乏必要的附加措施,A型應急照明系統并不能提供完整的電擊防護。GB51309-2018及相關制造標準GB17945-2010《消防應急照明和疏散指示系統》中均未對A型應急照明系統對此作出采用SELV系統的要求,留下安全隱患。 是否可以采用其他方式作為安全防護補救措施?雙重絕緣或加強絕緣措施可以滿足安全防護的要求,但這需要整個系統的所有燈具、線路均滿足雙重絕緣或加強絕緣的要求,顯然當GB17945—2010未作出規定前,在實際工程中幾乎是無法實施的。對于眾多燈具,電氣分隔措施顯然也并不合適。采用自動切斷電源也是否定的,消防系統不能采用剩余電流動作保護器(RCD)作為自動切斷電源措施,導致ELV自動切斷電源幾乎無法實現,即便可以實現,依靠自動切斷電源提供安全防護也無需ELV裝置。

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 2 SELV系統電源的要求
根據GB/T16895.21—2011第414.3條,當使用變壓器、電源裝置等作為A型應急照明系統主電源時,其必須符合GB19212.7—2012《電源電壓為1100V及以下的變壓器、電抗器、電源裝置和類似產品的安全第7部分:安全隔離變壓器和內裝安全隔離變壓器的電源裝置的特殊要求和試驗》(等效IEC61558-2-6:2009)的規定,才可滿足SELV系統的要求。GB19212.7—2012要求安全隔離變壓器的輸入、輸出繞組之間采用雙重絕緣或加強絕緣。應急照明系統一次側通常為220V,如果電源不滿足安全隔離的要求,當變壓器絕緣損壞時,220V電壓會串入SELV系統,無論其二次側輸出電壓有多低,都可能造成電擊事故。 除上述要求外,GB/T16895.30—2008《建筑物電氣裝置第7-715部分:特殊裝置或場所的要求特低電壓照明裝置》第715.411.1.2條還規定“SELV電源的隔離變壓器的一次側回路是并聯的,而且變壓器的特性相同時,才允許變壓器的二次側回路并聯運行”,當制造廠采用安全隔離變壓器并聯使用時,也應滿足此要求。A型應急照明系統的電源部分由應急照明設備制造廠家負責設計采購,然而現行國家標準 GB17945-2010及其新版征求意見稿中對于應急照明配電箱、集中電源的電源部分僅要求“系統設備的主電源降壓裝置不應采用阻容降壓方式”,考慮到普通電源造價低于安全隔離電源,實際工程中有部分制造廠家不采用滿足GB19212.7-2012要求的安全隔離電源,而僅采用普通的降壓電源,就無法滿足SELV系統的要求。 應急照明系統設計者應在系統設計時彌補此缺陷,在設計文件中對A型應急照明系統的主電源提出附加要求,即要求應急照明配電箱或集中電源的電源部分必須為滿足GB19212.7—2012要求的安全隔離電源,促使制造廠家在制造相關設備時,采購安全隔離電源,從而使A型應急照明系統滿足電擊防護要求。



 3 SELV系統布線要求 為防止其他回路的高電壓串入SELV系統而造成電擊事故,SELV系統的布線應具有基本絕緣,且應與非SELV系統的其他回路帶電部分之間設置保護分隔。SELV系統回路與至少具有基本絕緣的其他回路的保護分隔措施采取下列措施之一: (1)SELV系統和PELV系統回路采用雙重絕緣或加強絕緣,或其他回路采用雙重絕緣或加強絕緣。

(2)SELV系統和PELV系統的回路導體除具有基本絕緣外還應具有絕緣護套,或將其置于絕緣外護物內。 (3)SELV系統和PELV系統回路采用接地的金屬護套或接地的金屬屏蔽物,借此與高于交流50V或直流120V的回路導體隔開。 (4)當SELV系統和PELV系統的回路導體與高于交流50V或直流120V的回路導體共處于多芯電纜或導體組時,SELV系統或PELV系統導體應按其中最高的電壓加以絕緣。 (5)SELV系統和PELV系統回路與其他回路拉開距離。

GB51309—2018第3.5.2條要求應急照明回路采用絕緣導線,因此應急照明回路均具有基本絕緣,當其穿管敷設時采用塑料導管可滿足(2)項要求;采用金屬導管時,根據GB50303—2015《建筑電氣工程施工質量驗收規范》第12.1.1條要求“金屬導管應與保護導體可靠連接”,可認為滿足(3)項要求;當采用礦物絕緣電纜明敷時,同樣可認為穿管敷設的A型應急照明系統回路滿足SELV系統回路隔離的要求。 當A型應急照明系統回路采用槽盒與其他回路一同敷設時,除應按同槽盒最高電壓絕緣外,還應補充上述5項隔離措施之一,與其他回路隔離。因火災發生時,非消防電源會被切除,但還有很多消防設備線路在工作,尤其是防火卷簾、電動擋煙垂壁、自動排煙窗等消防設備在建筑中分布較分散,有較大可能與應急照明回路同路徑敷設,其電壓一般為AC380/220V,遠高于SELV系統電壓,如不與之隔離,當絕緣發生故障時,A型應急系統的電擊防護措施隨之失效。 

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4 系統火災風險的控制
GB/T16895.30-2008第715.482.4.1條要求,ELV照明的變壓器采用耐短路的變壓器或者在一次側采用特殊的保護電器,這種保護電器能對燈具的負荷有連續的監視,并且在發生短路故障或者引起功率增加60W以上的其他故障時,在0.3s以內自動切斷電源,這是為了防止ELV照明系統中的變壓器溫度過熱引發火災,A型應急照明系統的變壓器/降壓裝置或者保護電器也應滿足此要求。雖然GB17945-2010要求應急照明配電箱及集中電源帶短路和過載保護,但并未作出詳細要求,一般生產廠家均以普通小型斷路器、熔斷器作為一、二次側的保護電器,其無法保證在0.3s內切除故障,不能滿足上述規范對于保護電器的要求,可能導致變壓器過熱引發火災。同時,GB17945-2010也未要求隨產品提供內部保護系統的參數,導致應急照明系統的設計人員無法校驗、匹配線路與保護,在二次側回路發生故障時無法驗證保護有效性,這是安全隱患之一。因此,建議GB17945—2010細化主電源及保護電器的要求,從而完善系統保護,降低火災風險。
5 結 語 A型應急照明系統除應滿足GB51309—2018的相關要求外,還應滿足下列要求:(1)應急照明A類系統應采用SELV系統。(2)應急照明系統設計單位及消防應急照明設備廠家均應按照SELV系統要求設置電源及布線系統,使A型應急照明系統具備完整的電擊防護功能。(3)應急照明系統應注意自身的火災風險控制。同時,建議GB51309-2018、GB17945-2010修訂時增加對A型應急照明系統電源的安全要求,完善消防疏散及滅火救援時的電擊防護。 

參考文獻

1] 消防應急照明和疏散指示系統技術標準: GB 51309-2018[S].

2] 低壓電氣裝置第4-11 部分: 安全防護電擊防護:GB/T 16895.21-2011[S].[3] 建筑物電氣裝置第7-715 部分:特殊裝置或場所的要求特低電壓照明裝置:GB/T 16895.30-2008[S].[4] 消防應急照明和疏散指示系統:GB 17945-2010[S].

 

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