消防應(yīng)急照明及疏散指示控制系統(tǒng)優(yōu)化研究
——以青山750 kV變電站為例

陳奇，牛沖宣*，柴洪梅，白英，郭俊，康鵬，張飛

（1.中國電力工程顧問集團(tuán)西北電力設(shè)計(jì)院有限公司，西安 710075；2.寧夏寧電電力設(shè)計(jì)有限公司，銀川 750000）

隨著電網(wǎng)建設(shè)的高速發(fā)展，超高壓、特高壓變電站數(shù)量越來越多，且規(guī)模越來越大，站內(nèi)相關(guān)建筑物也逐步增多。與常規(guī)民用建筑不同，變電站內(nèi)的建筑物相互之間距離較遠(yuǎn)。鑒于目前變電站對(duì)于消防的要求也越來越高，相應(yīng)帶來的消防應(yīng)急照明及疏散指示的要求也越來越高，研究給出一套合理的解決方案是十分必要且重要的。

以往變電站內(nèi)消防應(yīng)急照明及疏散指示燈具選用額定電壓220 V帶有蓄電池的應(yīng)急照明及疏散指示燈具；控制方式多采用非集中供電方式、非集中控制。每棟建筑物均設(shè)有火災(zāi)報(bào)警模塊箱，火災(zāi)報(bào)警為I/O輸出，有火警時(shí)輸出信號(hào)，正常照明電源回路被切掉，應(yīng)急照明及疏散指示燈具被點(diǎn)亮，由蓄電池供電。GB 51309—2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》于2018年7月10日發(fā)布，2019年3月1日實(shí)施，其中3.1.2中要求：“1設(shè)置消防控制室的場(chǎng)所應(yīng)選擇集中控制型系統(tǒng)；2設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，但未設(shè)置消防控制室的場(chǎng)所宜選擇集中控制型系統(tǒng)；3其他場(chǎng)所可選擇非集中型控制系統(tǒng)?！币?guī)范中燈具選擇3.2.1條要求設(shè)置在距離地面8 m，主電源和帶蓄電池的電源燈具，應(yīng)選用額定工作電壓均不應(yīng)大于DC36 V的A型消防應(yīng)急燈具。而對(duì)于變電站，每棟建筑物按照以上要求，原有變電站消防應(yīng)急照明的設(shè)計(jì)方案已不能滿足GB 51309—2018《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范的要求。而變電站每棟建筑物按照GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，全部設(shè)置有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，由此可見，變電站原有消防應(yīng)急照明及疏散指示的設(shè)計(jì)已無法滿足規(guī)范中有關(guān)燈具及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與消防控制聯(lián)動(dòng)要求。

隨著“一鍵順控”智能變電站的深入推廣應(yīng)用，對(duì)于消防控制也向著集中化、智能化方向發(fā)展，將每個(gè)建筑物的消防應(yīng)急照明及疏散指示燈具采用集中電源和地址編碼控制，與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和消防應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）能深度融合參與消防控制，是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。文中分析了750 kV變電站的布置特點(diǎn)，給出一套消防應(yīng)急照明及疏散指示解決方案。

1 750 kV變電站布置特點(diǎn)分析

青山750 kV變電站是目前主流的典型布置方案，變電站有750 kV配電裝置區(qū)、主變及66 kV配電裝置區(qū)、330 kV配電裝置區(qū)和站前區(qū)，按照建筑物主要包含750 kV繼電器室3座、主變及66 kV繼電器室1座、站用交直流配電室1座、330 kV繼電器室2座、綜合水泵房1座、主控樓1座和雨淋閥室1座；其中主控樓為人員運(yùn)行維護(hù)休息的常駐區(qū)域，而繼電器室、綜合水泵房和雨淋閥室等是需確保工作或活動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行的場(chǎng)所。

消防應(yīng)急照明及疏散指示結(jié)合整站建筑物布置及人員巡視特點(diǎn)，考慮各個(gè)建筑物，分為1個(gè)主機(jī)模塊和若干子模塊，全站共計(jì)1個(gè)主機(jī)和10個(gè)就地子塊。如圖1所示。

圖1 750 kV變電站站內(nèi)建筑物布置圖

2 消防應(yīng)急照明及疏散指示控制系統(tǒng)分析

集中電源集中控制型系統(tǒng)，主要由應(yīng)急照明控制器、A型應(yīng)急照明集中電源、消防應(yīng)急照明燈具和消防疏散指示燈具組成。應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）應(yīng)與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器（主機(jī)）聯(lián)鎖，且需要布置在消防控制室（變電站多為主控樓主控室），A型應(yīng)急照明集中電源設(shè)置在相應(yīng)建筑物內(nèi)，采用樹形通信總線的集中控制系統(tǒng)，應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）至應(yīng)急疏散照明集中電源箱采用無鹵低煙阻燃耐火總線通信，應(yīng)急疏散照明集中電源箱與下級(jí)帶地址編碼應(yīng)急照明及疏散指示燈具采用無鹵低煙阻燃耐火兩線電源及通信電纜，應(yīng)急照明及疏散指示分別接入應(yīng)急疏散照明集中電源箱。

在事故情況下，為保證供電電源安全可靠，應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）一路電源取自站內(nèi)的UPS，一路為自帶3 h的蓄電池電源；應(yīng)急疏散照明集中電源箱一路電源取自就地應(yīng)急備用照明箱，一路為自帶蓄電池電源。其中應(yīng)急備用照明箱為雙電源進(jìn)線（一路取自常規(guī)交流電源，一路取自事故照明逆變屏）。應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）能對(duì)每個(gè)疏散指示燈進(jìn)行控制，不同設(shè)備廠家控制及通信方式采用技術(shù)路線也不同，例如，電力載波、超五類雙屏蔽雙絞線和e-bus等控制及通信方式，采用電力載波通信，反應(yīng)速度較慢，抗干擾性能較差，可用如Modbus、RS-485、RS-232（異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口）、TCP/IP（傳輸協(xié)議/互聯(lián)協(xié)議）和LonWorks（現(xiàn)場(chǎng)總線）等進(jìn)行通信，國內(nèi)目前主流的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)均可與之進(jìn)行通信，接收聯(lián)動(dòng)信號(hào)并發(fā)布指令，實(shí)現(xiàn)防火不同分區(qū)的智能應(yīng)急照明及疏散指示聯(lián)動(dòng)控制；采用超五類雙屏蔽雙絞線，采用中繼裝置后傳輸距離遠(yuǎn)，應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)防火不同分區(qū)的智能應(yīng)急照明及疏散指示聯(lián)動(dòng)控制；e-bus采用CAN二總線技術(shù)，目前國內(nèi)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)絕大多數(shù)采用CAN（控制器域網(wǎng)）總線技術(shù)，系統(tǒng)采用RS-232協(xié)議，站內(nèi)每個(gè)建筑物不同防火分區(qū)對(duì)應(yīng)1個(gè)末端聯(lián)動(dòng)節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的智能控制。

綜合考慮以上不同的應(yīng)用技術(shù)，變電站采用e-bus技術(shù)方案既可以適應(yīng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的RS-232協(xié)議，也可實(shí)現(xiàn)防火分區(qū)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信息聯(lián)動(dòng)，此方式可很好地適應(yīng)變電站的布置特點(diǎn)。需要注意的是由于e-bus系統(tǒng)通過RS-232協(xié)議與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)通信獲得信息點(diǎn)數(shù)多，即可組合的應(yīng)急疏散方案也更多，需要事前核對(duì)每個(gè)應(yīng)急疏散方案，保證應(yīng)急疏散方案的正確性。

3 應(yīng)急備用、應(yīng)急疏散照明聯(lián)動(dòng)

青山750 kV變電站照明系統(tǒng)電壓為380 V/220 V，配電系統(tǒng)采用TN-S系統(tǒng)。站內(nèi)每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)分別設(shè)置照明配電箱、應(yīng)急備用照明配電箱和應(yīng)急疏散照明集中電源箱，防火分區(qū)內(nèi)正常照明、應(yīng)急備用照明和應(yīng)急疏散照明同時(shí)設(shè)置，照明供電系統(tǒng)為三合一的供電方式。當(dāng)正常照明電源切除或失電后，繼電器室、綜合水泵房和雨淋閥室等繼續(xù)進(jìn)行工作和活動(dòng)的場(chǎng)所，應(yīng)急備用照明和應(yīng)急疏散照明投入，應(yīng)急疏散照明燈具使用帶地址編碼的集中電源集中控制型燈具，將在需及時(shí)疏散人員的走廊、樓梯間的應(yīng)急疏散照明燈和疏散指示標(biāo)志燈點(diǎn)亮。

在控制室、繼電器室、綜合水泵房和雨淋閥室等設(shè)置一定數(shù)量的火災(zāi)報(bào)警探頭和手動(dòng)報(bào)警按鈕，監(jiān)控中心的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器（主機(jī)）聯(lián)動(dòng)控制應(yīng)急備用照明配電箱的工作狀態(tài)?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防控制聯(lián)動(dòng)示意圖如圖2所示。

圖2 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防控制聯(lián)動(dòng)示意圖

發(fā)生火災(zāi)并確認(rèn)后，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器（主機(jī)）在1 s內(nèi)將應(yīng)急轉(zhuǎn)換聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)至正常照明配電箱，控制發(fā)生火災(zāi)區(qū)域的正常照明配電箱切斷相關(guān)輸出回路供電，控制應(yīng)急備用照明配電箱內(nèi)控制器在5 s內(nèi)按照預(yù)設(shè)程序控制應(yīng)急備用照明配電箱切換至備用電源。同時(shí)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器（主機(jī)）并行在1 s內(nèi)將應(yīng)急轉(zhuǎn)換聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)至應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)），應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）發(fā)通信信號(hào)至就地應(yīng)急疏散照明集中電源箱，就地的應(yīng)急疏散照明集中電源箱使連接的燈具轉(zhuǎn)入應(yīng)急點(diǎn)亮狀態(tài)，并將回路應(yīng)急疏散燈具的工作狀態(tài)反饋至應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)），由應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）集中反饋至火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器（主機(jī)）。

4 應(yīng)急照明集中電源就地解決方案

全站包含10個(gè)應(yīng)急照明集中電源箱，以典型的330 kV #1繼電器室為例。如圖3所示。

圖3 330 kV #1繼電器室布置圖

應(yīng)急疏散照明集中電源箱含控制顯示單元、通信單元和充電單元等，當(dāng)帶地址編碼的應(yīng)急照明燈具和疏散指示燈具接入時(shí)，既能實(shí)現(xiàn)控制燈具供電，又能將燈具通過通信模塊實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)方的應(yīng)急照明控制通信，實(shí)現(xiàn)燈具的遠(yuǎn)程控制。

應(yīng)急照明和疏散指示燈具串并聯(lián)分別接入應(yīng)急疏散照明集中電源箱，共計(jì)4回接入，應(yīng)急疏散照明集中電源箱自帶不少于3 h蓄電池，應(yīng)急照明和疏散指示燈具由應(yīng)急疏散照明集中電源箱供電。

為配合不同疏散方案，所有受控應(yīng)急照明及疏散指示燈具不僅均帶有地址編碼模塊，且具有持續(xù)、非持續(xù)、閃爍、方向調(diào)節(jié)、強(qiáng)制和可編程時(shí)間點(diǎn)亮等功能。為了保證疏散燈具的可靠性，疏散燈具也應(yīng)具有中斷保持功能，即由于通信線路損毀或未知原因通知信號(hào)中斷，疏散燈具可保持中斷前工作狀態(tài)。

實(shí)例中，330 kV #1繼電器室距離較長，且疏散出口位于建筑物南北2側(cè)，當(dāng)處于事故狀態(tài)時(shí)，消防應(yīng)急標(biāo)志燈接收應(yīng)急疏散照明集中電源箱的通信信號(hào)，控制消防應(yīng)急標(biāo)志燈的指示方向朝向330 kV繼電器室南北2側(cè)的疏散出口。詳見圖4應(yīng)急疏散照明集中電源箱接線示意圖。

圖4 應(yīng)急疏散照明集中電源箱接線示意圖

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在330 kV繼電器室中部或非疏散路徑位置時(shí)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)發(fā)生火災(zāi)的具體位置，上傳至火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器（主機(jī)），火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器（主機(jī)）轉(zhuǎn)換聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)至應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)），應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）發(fā)通信信號(hào)至就地應(yīng)急疏散照明集中電源箱，就地應(yīng)急疏散照明集中電源箱按照預(yù)編程的最短疏散距離方案控制應(yīng)急照明和疏散指示燈具，指示逃生人員朝向安全疏散出口，迅速撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在330 kV繼電器室某個(gè)安全出口處時(shí)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器（主機(jī)）轉(zhuǎn)換聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)至應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)），應(yīng)急疏散照明控制器（主機(jī)）發(fā)通信信號(hào)至就地應(yīng)急疏散照明集中電源箱，控制發(fā)生火災(zāi)的安全出口應(yīng)急照明及疏散指示燈具關(guān)閉，同樣按照預(yù)編程的最短疏散距離方案控制應(yīng)急照明和疏散指示燈具，指示逃生人員朝向另外一個(gè)安全疏散出口，迅速撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合750 kV變電站布置特點(diǎn)，以青山750 kV變電站為例，將集中電源集中控制型消防應(yīng)急照明及疏散指示解決方案引入750 kV變電站，結(jié)合750 kV變電站的消防控制和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)方案，給出了一套750 kV變電站的消防應(yīng)急照明及疏散指示解決方案，此方案采用集中電源集中控制型，能契合750 kV變電站的布置特點(diǎn)，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)架簡潔、控制方式簡單，為今后750 kV變電站的消防應(yīng)急照明及疏散指示提供可供應(yīng)用借鑒的簡潔方案。