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【柯曼 · 知识】浅谈智能疏散应急照明系统的安全防护
02-02
2020

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引言

GB51309-2018《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》已发布实施,提出了很多新颖的理念与思路,制定了完整的应急照明及疏散指示系统设计安装的技术措施,为应急照明系统的设计、施工、验收、运维提供完备的保障。为避免应急照明系统对疏散人员和消防队员的电击伤害,GB51309—2018定义了新的灯具类型--A型应急照明灯具,并在大部分场所推广使用。由A型应急照明灯具、A型消防应急电源配电箱/集中电源及相关线路构成的系统简称为A型应急照明系统。A型应急照明系统对保障火灾疏散时人员安全及火灾扑救时的消防队员的人身安全起巨大的作用。柯曼小编也是在疫情防护期间,收集整理了部分信息,本文从安全防护角度,分析了A型应急照明系统需要注意一些问题。

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 1 A型应急照明系统应采用安全特低电压(SELV)系统供电1.1 GB51309—2018相关规定GB51309-2018第2.0.3条对A型消防应急灯具定义为“主电源和蓄电池电源额定工作电压均不大于DC36V的消防应急灯具”。 第3.2.1条4款要求:“设置在距地面8m及以下的灯具的电压等级及供电方式应符合下列规定:(1)应选择A型灯具;(2)地面上设置的标志灯应选择集中电源A型灯具;(3)未设置消防控制室的住宅建筑,疏散走道、楼梯间等场所可选择自带电源B型灯具。” 由分析可见,按照GB51309-2018的相关要求,绝大部分场所的应急照明均需采用A型灯具,配电电压为“安全电压”(DC36V)及以下,对于未设置消防控制室的住宅建筑(一般为多层住宅)即使可采用220V供电,在火灾发生时也需要切除220V主电源,切换为不超过DC36V的电池供电。对于超过8m的场所,其配电系统在安全防护方面与之前习惯做法类似。GB51309-2018第3.2.1条的条文说明对此规定的原因作出解释:“距地面2.5m及以下的高度为正常情况下人体可能直接接触到的高度范围,火灾发生时,自动喷水灭火系统、消火栓系统等水灭火系统产生的水灭火介质很容易导致灯具的外壳发生导电现象,为了避免人员在疏散过程中触及灯具外壳而发生电击事故,要求设置在此高度范围内的灯具采用电压等级为安全电压的A型灯具”; “火灾扑救过程中,灭火救援人员一般使用消火栓实施灭火,由于灭火用的水介质均具有一定的导电性,这样就会通过消火栓及其水柱形成导电通路,为了避免在火灾扑救过程中发生电击事故,综合考虑现有系统产品的技术水平和工程应用情况等因素,要求距地面2.5m至8m高度范围内设置的灯具也应采用电压等级为安全电压的A型灯具”; 对于主电源非DC36V的B类灯具,GB51309-2018认为“采用自带电源型灯具的非集中控制型系统中,在发生火灾时,需要切断自带电源型灯具的主电源,灯具自动转入自带蓄电池供电,而灯具自带蓄电池的工作电压均低于DC36V,属于安全电压范畴,不会对人体产生电击危险。” 可见,不同于之前的应急照明系统采用自动切断电源作为电击防护措施,GB 51309—2018 以“安全电压”作为应急照明系统的电击防护措施,这是该标准较大的变化。

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 1.2 “安全电压”与SELV 系统 “安全电压”最早来源于GB 3805-1983《安全电压》,该标准规定42 V、36 V、24 V、12 V、6 V等一系列“安全电压”等级,并明确42V 仅供手持式电动工具使用,其他系统的安全电压最高为36 V,由此推测A 类灯具采用不超过DC36V 的电压来源与此。 同时GB 3805-1983 明确指出“本标准中的‘安全电压’相当于国际电工委员会出版物中的‘安全特低电压’”,该标准的修订版本则直接等效采用IEC 61021,此后未再出现“安全电压”一词。 因此,“安全电压”即为特低电压限值。特低电压(ELV)与安全特低电压(SELV)系统术语表述上不同:ELV,在特定外部影响条件下,不超过预期接触电压即允许持续接触的电压的最大值;SELV系统,电压不能超过特低电压的电气系统,包括正常的条件下和单一故障条件下其他电气回路的接地故障。” GB51309—2018中的“安全电压”只是限值为DC36V的ELV,并非SELV系统。当供电系统仅采用“安全电压”,而不采取其他附加措施,不能称为SELV系统,因当降压电源或线路绝缘损坏时,一次侧或其他非ELV回路的高压可能串入ELV系统,造成电击事故。因此,从电击防护的角度来看,“安全电压”并不安全。在GB51309—2018的宣贯中,部分参编此标准的应急照明产品生产厂家认为采用“安全电压”就是采用SELV系统,不会发生电击事故,柯曼小编认为这显然错误。 

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1.3 A型应急照明系统须采用SELV系统供电 单纯采用ELV供电并不能完全达到防护电击目的,必须加以必要的辅助措施才能实现。GB/T16895.21-2011《低压电气装置第4-11部分:安全防护电击防护》410.3.3条规定:“电气装置的每个部分应按外界影响条件采用一种或多种保护措施。通常允许采用下列保护措施:自动切断电源;双重绝缘或加强绝缘;向单台用电设备供电的电气分隔;特低电压(SELV和PELV系统)。” 结合GB16895.30-2008《建筑物电气装置第7-715部分:特殊装置或场所的要求特低电压3]“安全电压”作为应急照明系统的电击防护措施,照明装置》第715.411.1条规定:“特低电压照明系统应采用SELV系统”。可见,A型应急照明系统如要完全避免人员触碰自动喷水灭火系统、消火栓系统等水灭火系统产生的水灭火介质导致外壳发生导电现象的灯具发生电击事故,必须采用SELV系统作为电击防护措施,而非仅采用“安全电压”。GB51309-2018中仅对电源的电压提出要求,且认为采用“安全电压”不会对人体产生电击危险,显然此处存在缺陷,缺乏必要的附加措施,A型应急照明系统并不能提供完整的电击防护。GB51309-2018及相关制造标准GB17945-2010《消防应急照明和疏散指示系统》中均未对A型应急照明系统对此作出采用SELV系统的要求,留下安全隐患。 是否可以采用其他方式作为安全防护补救措施?双重绝缘或加强绝缘措施可以满足安全防护的要求,但这需要整个系统的所有灯具、线路均满足双重绝缘或加强绝缘的要求,显然当GB17945—2010未作出规定前,在实际工程中几乎是无法实施的。对于众多灯具,电气分隔措施显然也并不合适。采用自动切断电源也是否定的,消防系统不能采用剩余电流动作保护器(RCD)作为自动切断电源措施,导致ELV自动切断电源几乎无法实现,即便可以实现,依靠自动切断电源提供安全防护也无需ELV装置。

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 2 SELV系统电源的要求
根据GB/T16895.21—2011第414.3条,当使用变压器、电源装置等作为A型应急照明系统主电源时,其必须符合GB19212.7—2012《电源电压为1100V及以下的变压器、电抗器、电源装置和类似产品的安全第7部分:安全隔离变压器和内装安全隔离变压器的电源装置的特殊要求和试验》(等效IEC61558-2-6:2009)的规定,才可满足SELV系统的要求。GB19212.7—2012要求安全隔离变压器的输入、输出绕组之间采用双重绝缘或加强绝缘。应急照明系统一次侧通常为220V,如果电源不满足安全隔离的要求,当变压器绝缘损坏时,220V电压会串入SELV系统,无论其二次侧输出电压有多低,都可能造成电击事故。 除上述要求外,GB/T16895.30—2008《建筑物电气装置第7-715部分:特殊装置或场所的要求特低电压照明装置》第715.411.1.2条还规定“SELV电源的隔离变压器的一次侧回路是并联的,而且变压器的特性相同时,才允许变压器的二次侧回路并联运行”,当制造厂采用安全隔离变压器并联使用时,也应满足此要求。A型应急照明系统的电源部分由应急照明设备制造厂家负责设计采购,然而现行国家标准 GB17945-2010及其新版征求意见稿中对于应急照明配电箱、集中电源的电源部分仅要求“系统设备的主电源降压装置不应采用阻容降压方式”,考虑到普通电源造价低于安全隔离电源,实际工程中有部分制造厂家不采用满足GB19212.7-2012要求的安全隔离电源,而仅采用普通的降压电源,就无法满足SELV系统的要求。 应急照明系统设计者应在系统设计时弥补此缺陷,在设计文件中对A型应急照明系统的主电源提出附加要求,即要求应急照明配电箱或集中电源的电源部分必须为满足GB19212.7—2012要求的安全隔离电源,促使制造厂家在制造相关设备时,采购安全隔离电源,从而使A型应急照明系统满足电击防护要求。



 3 SELV系统布线要求 为防止其他回路的高电压串入SELV系统而造成电击事故,SELV系统的布线应具有基本绝缘,且应与非SELV系统的其他回路带电部分之间设置保护分隔。SELV系统回路与至少具有基本绝缘的其他回路的保护分隔措施采取下列措施之一: (1)SELV系统和PELV系统回路采用双重绝缘或加强绝缘,或其他回路采用双重绝缘或加强绝缘。

(2)SELV系统和PELV系统的回路导体除具有基本绝缘外还应具有绝缘护套,或将其置于绝缘外护物内。 (3)SELV系统和PELV系统回路采用接地的金属护套或接地的金属屏蔽物,借此与高于交流50V或直流120V的回路导体隔开。 (4)当SELV系统和PELV系统的回路导体与高于交流50V或直流120V的回路导体共处于多芯电缆或导体组时,SELV系统或PELV系统导体应按其中最高的电压加以绝缘。 (5)SELV系统和PELV系统回路与其他回路拉开距离

GB51309—2018第3.5.2条要求应急照明回路采用绝缘导线,因此应急照明回路均具有基本绝缘,当其穿管敷设时采用塑料导管可满足(2)项要求;采用金属导管时,根据GB50303—2015《建筑电气工程施工质量验收规范》第12.1.1条要求“金属导管应与保护导体可靠连接”,可认为满足(3)项要求;当采用矿物绝缘电缆明敷时,同样可认为穿管敷设的A型应急照明系统回路满足SELV系统回路隔离的要求。 当A型应急照明系统回路采用槽盒与其他回路一同敷设时,除应按同槽盒最高电压绝缘外,还应补充上述5项隔离措施之一,与其他回路隔离。因火灾发生时,非消防电源会被切除,但还有很多消防设备线路在工作,尤其是防火卷帘、电动挡烟垂壁、自动排烟窗等消防设备在建筑中分布较分散,有较大可能与应急照明回路同路径敷设,其电压一般为AC380/220V,远高于SELV系统电压,如不与之隔离,当绝缘发生故障时,A型应急系统的电击防护措施随之失效。 

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4 系统火灾风险的控制
GB/T16895.30-2008第715.482.4.1条要求,ELV照明的变压器采用耐短路的变压器或者在一次侧采用特殊的保护电器,这种保护电器能对灯具的负荷有连续的监视,并且在发生短路故障或者引起功率增加60W以上的其他故障时,在0.3s以内自动切断电源,这是为了防止ELV照明系统中的变压器温度过热引发火灾,A型应急照明系统的变压器/降压装置或者保护电器也应满足此要求。虽然GB17945-2010要求应急照明配电箱及集中电源带短路和过载保护,但并未作出详细要求,一般生产厂家均以普通小型断路器、熔断器作为一、二次侧的保护电器,其无法保证在0.3s内切除故障,不能满足上述规范对于保护电器的要求,可能导致变压器过热引发火灾。同时,GB17945-2010也未要求随产品提供内部保护系统的参数,导致应急照明系统的设计人员无法校验、匹配线路与保护,在二次侧回路发生故障时无法验证保护有效性,这是安全隐患之一。因此,建议GB17945—2010细化主电源及保护电器的要求,从而完善系统保护,降低火灾风险。
5 结 语 A型应急照明系统除应满足GB51309—2018的相关要求外,还应满足下列要求:(1)应急照明A类系统应采用SELV系统。(2)应急照明系统设计单位及消防应急照明设备厂家均应按照SELV系统要求设置电源及布线系统,使A型应急照明系统具备完整的电击防护功能。(3)应急照明系统应注意自身的火灾风险控制。同时,建议GB51309-2018、GB17945-2010修订时增加对A型应急照明系统电源的安全要求,完善消防疏散及灭火救援时的电击防护。 

参考文献

1] 消防应急照明和疏散指示系统技术标准: GB 51309-2018[S].

2] 低压电气装置第4-11 部分: 安全防护电击防护:GB/T 16895.21-2011[S].[3] 建筑物电气装置第7-715 部分:特殊装置或场所的要求特低电压照明装置:GB/T 16895.30-2008[S].[4] 消防应急照明和疏散指示系统:GB 17945-2010[S].

 

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