消防應急照明及疏散指示控制系統優化研究
——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西北電力設計院有限公司，西安 710075；2.寧夏寧電電力設計有限公司，銀川 750000）

隨著電網建設的高速發展，超高壓、特高壓變電站數量越來越多，且規模越來越大，站內相關建筑物也逐步增多。與常規民用建筑不同，變電站內的建筑物相互之間距離較遠。鑒于目前變電站對于消防的要求也越來越高，相應帶來的消防應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。

以往變電站內消防應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。每棟建筑物均設有火災報警模塊箱，火災報警為I/O輸出，有火警時輸出信號，正常照明電源回路被切掉，應急照明及疏散指示燈具被點亮，由蓄電池供電。GB 51309—2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》于2018年7月10日發布，2019年3月1日實施，其中3.1.2中要求：“1設置消防控制室的場所應選擇集中控制型系統；2設置火災自動報警系統，但未設置消防控制室的場所宜選擇集中控制型系統；3其他場所可選擇非集中型控制系統。”規范中燈具選擇3.2.1條要求設置在距離地面8 m，主電源和帶蓄電池的電源燈具，應選用額定工作電壓均不應大于DC36 V的A型消防應急燈具。而對于變電站，每棟建筑物按照以上要求，原有變電站消防應急照明的設計方案已不能滿足GB 51309—2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》規范的要求。而變電站每棟建筑物按照GB 50116—2013《火災自動報警系統設計規范》要求，全部設置有火災自動報警系統，由此可見，變電站原有消防應急照明及疏散指示的設計已無法滿足規范中有關燈具及火災自動報警系統與消防控制聯動要求。

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

1 750 kV變電站布置特點分析

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、主變及66 kV配電裝置區、330 kV配電裝置區和站前區，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行維護休息的常駐區域，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繼續進行的場所。

消防應急照明及疏散指示結合整站建筑物布置及人員巡視特點，考慮各個建筑物，分為1個主機模塊和若干子模塊，全站共計1個主機和10個就地子塊。如圖1所示。

圖1 750 kV變電站站內建筑物布置圖

2 消防應急照明及疏散指示控制系統分析

集中電源集中控制型系統，主要由應急照明控制器、A型應急照明集中電源、消防應急照明燈具和消防疏散指示燈具組成。應急疏散照明控制器（主機）應與火災自動報警聯動控制器（主機）聯鎖，且需要布置在消防控制室（變電站多為主控樓主控室），A型應急照明集中電源設置在相應建筑物內，采用樹形通信總線的集中控制系統，應急疏散照明控制器（主機）至應急疏散照明集中電源箱采用無鹵低煙阻燃耐火總線通信，應急疏散照明集中電源箱與下級帶地址編碼應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，應急照明及疏散指示分別接入應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，應急疏散照明控制器（主機）一路電源取自站內的UPS，一路為自帶3 h的蓄電池電源；應急疏散照明集中電源箱一路電源取自就地應急備用照明箱，一路為自帶蓄電池電源。其中應急備用照明箱為雙電源進線（一路取自常規交流電源，一路取自事故照明逆變屏）。應急疏散照明控制器（主機）能對每個疏散指示燈進行控制，不同設備廠家控制及通信方式采用技術路線也不同，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，反應速度較慢，抗干擾性能較差，可用如Modbus、RS-485、RS-232（異步傳輸標準接口）、TCP/IP（傳輸協議/互聯協議）和LonWorks（現場總線）等進行通信，國內目前主流的火災自動報警系統均可與之進行通信，接收聯動信號并發布指令，實現防火不同分區的智能應急照明及疏散指示聯動控制；采用超五類雙屏蔽雙絞線，采用中繼裝置后傳輸距離遠，應急疏散照明控制器（主機）與火災自動報警系統實現防火不同分區的智能應急照明及疏散指示聯動控制；e-bus采用CAN二總線技術，目前國內火災自動報警系統絕大多數采用CAN（控制器域網）總線技術，系統采用RS-232協議，站內每個建筑物不同防火分區對應1個末端聯動節點，可實現點對點的智能控制。

綜合考慮以上不同的應用技術，變電站采用e-bus技術方案既可以適應火災自動報警系統的RS-232協議，也可實現防火分區點對點的信息聯動，此方式可很好地適應變電站的布置特點。需要注意的是由于e-bus系統通過RS-232協議與火災自動報警系統通信獲得信息點數多，即可組合的應急疏散方案也更多，需要事前核對每個應急疏散方案，保證應急疏散方案的正確性。

3 應急備用、應急疏散照明聯動

青山750 kV變電站照明系統電壓為380 V/220 V，配電系統采用TN-S系統。站內每個防火分區內分別設置照明配電箱、應急備用照明配電箱和應急疏散照明集中電源箱，防火分區內正常照明、應急備用照明和應急疏散照明同時設置，照明供電系統為三合一的供電方式。當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進行工作和活動的場所，應急備用照明和應急疏散照明投入，應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，將在需及時疏散人員的走廊、樓梯間的應急疏散照明燈和疏散指示標志燈點亮。

在控制室、繼電器室、綜合水泵房和雨淋閥室等設置一定數量的火災報警探頭和手動報警按鈕，監控中心的火災自動報警聯動控制器（主機）聯動控制應急備用照明配電箱的工作狀態。火災自動報警及消防控制聯動示意圖如圖2所示。

圖2 火災自動報警及消防控制聯動示意圖

發生火災并確認后，火災自動報警聯動控制器（主機）在1 s內將應急轉換聯動控制信號發至正常照明配電箱，控制發生火災區域的正常照明配電箱切斷相關輸出回路供電，控制應急備用照明配電箱內控制器在5 s內按照預設程序控制應急備用照明配電箱切換至備用電源。同時，火災自動報警聯動控制器（主機）并行在1 s內將應急轉換聯動控制信號發至應急疏散照明控制器（主機），應急疏散照明控制器（主機）發通信信號至就地應急疏散照明集中電源箱，就地的應急疏散照明集中電源箱使連接的燈具轉入應急點亮狀態，并將回路應急疏散燈具的工作狀態反饋至應急疏散照明控制器（主機），由應急疏散照明控制器（主機）集中反饋至火災自動報警聯動控制器（主機）。

4 應急照明集中電源就地解決方案

全站包含10個應急照明集中電源箱，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，當帶地址編碼的應急照明燈具和疏散指示燈具接入時，既能實現控制燈具供電，又能將燈具通過通信模塊實現與遠方的應急照明控制通信，實現燈具的遠程控制。

應急照明和疏散指示燈具串并聯分別接入應急疏散照明集中電源箱，共計4回接入，應急疏散照明集中電源箱自帶不少于3 h蓄電池，應急照明和疏散指示燈具由應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、非持續、閃爍、方向調節、強制和可編程時間點亮等功能。為了保證疏散燈具的可靠性，疏散燈具也應具有中斷保持功能，即由于通信線路損毀或未知原因通知信號中斷，疏散燈具可保持中斷前工作狀態。

實例中，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，當處于事故狀態時，消防應急標志燈接收應急疏散照明集中電源箱的通信信號，控制消防應急標志燈的指示方向朝向330 kV繼電器室南北2側的疏散出口。詳見圖4應急疏散照明集中電源箱接線示意圖。

圖4 應急疏散照明集中電源箱接線示意圖

當火災發生在330 kV繼電器室中部或非疏散路徑位置時，火災自動報警系統探測發生火災的具體位置，上傳至火災自動報警聯動控制器（主機），火災自動報警聯動控制器（主機）轉換聯動控制信號發至應急疏散照明控制器（主機），應急疏散照明控制器（主機）發通信信號至就地應急疏散照明集中電源箱，就地應急疏散照明集中電源箱按照預編程的最短疏散距離方案控制應急照明和疏散指示燈具，指示逃生人員朝向安全疏散出口，迅速撤離火災現場。

當火災發生在330 kV繼電器室某個安全出口處時，火災自動報警聯動控制器（主機）轉換聯動控制信號發至應急疏散照明控制器（主機），應急疏散照明控制器（主機）發通信信號至就地應急疏散照明集中電源箱，控制發生火災的安全出口應急照明及疏散指示燈具關閉，同樣按照預編程的最短疏散距離方案控制應急照明和疏散指示燈具，指示逃生人員朝向另外一個安全疏散出口，迅速撤離火災現場。

5 結束語

本文結合750 kV變電站布置特點，以青山750 kV變電站為例，將集中電源集中控制型消防應急照明及疏散指示解決方案引入750 kV變電站，結合750 kV變電站的消防控制和火災自動報警系統方案，給出了一套750 kV變電站的消防應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，且系統設計構架簡潔、控制方式簡單，為今后750 kV變電站的消防應急照明及疏散指示提供可供應用借鑒的簡潔方案。