消防应急照明和疏散指示系统电击安全探讨

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GB51309电击安全考虑和灭火潮湿场所按照GB51309要求，绝大部分场所的应急照明均需采用A型灯具（额定工作电压不大于DC36V），对于超过8m的场所可采用B型灯具（除A型外的其他灯具），对于未设置消防控制室的住宅建筑可采用自带电源B型灯具，B型灯具的防护等级不低于IP34。GB51309条文说明对采用A型灯具的解释分为距地面2.5m及以下和2.5m至8m高度，均是考虑自动喷水灭火系统、消火栓系统等水灭火系统产生的水灭火介质导致灯具的外壳发生导电现象考虑的。距地面2.5m及以下的高度主要考虑人员在疏散过程中触及灯具外壳发生电击事故；距地面2.5m至8m高度范围主要考虑火灾扑救过程中消火栓及其水柱形成导电通路发生救援人员电击事故。设置火灾自动报警系统场所的B类灯具，无论是集中控制型或非集中控制型，在接收到火灾自动报警控制器的火灾报警输出信号后，均转入蓄电池输出。可见，GB51309考虑火灾疏散和救援时的危险主要是水引起的，在灭火阶段喷淋及消火栓系统的水改变了场所的环境，变成灭火潮湿场所，导致在场所内仍须坚持工作的用电设备不满足电击安全要求，所以下文对应急照明电击安全主要从潮湿场所的角度进行分析。建筑物发生火灾后，主要有探测报警、人员疏散、自动灭火、消防救援几个阶段。自动灭火系统的开始时间和影响范围可认为基本不受人控制的，而消防救援手动灭火的开始时间和影响范围主要取决于救援人员的操作方式。灭火潮湿场所从水的来源上可分为自动喷水灭火系统和消火栓系统，从时间上可分为自动灭火阶段和消防救援阶段，自动灭火阶段前不需考虑水的影响。一般的常识认为水能导电，所以在设备带电的情况下一般要先切断电源再进行扑救。但在青岛市公安局2013-07-25在青岛政务网发布的文件《用水带电灭火的方法》中，也提到了因生产或其他原因无法切断电源时带电灭火的安全措施，例如在金属水枪喷嘴上安装接地线、穿戴绝缘手套、绝缘靴、穿戴均压服、采用喷雾水流。采用喷雾水流时选用喷雾水枪或在直流水枪的枪口上安装一个双级离心式喷雾头，即成为双级离心式喷雾水枪，在水枪喷出的雾状水正常后，雾化程度好几乎不导电，可直接带电灭火。实验证明，当水枪喷嘴距离127kV带电体5m外时可进行带电灭火。《OperationofFireProtectionSystems》表10.2（表1）中用19mm直径充实水柱喷带电设备的安全距离表格，在460V相对地时可在3m外进行带电灭火。而6mm的小水柱距离460V相对地带电体的安全距离仅0.75m。自动灭火阶段，喷淋产生的水珠不能形成连续导体的，与220V相对地带电体的安全距离就更低了，水珠碰到高处带电体后滴落人体不会产生电击，但地面及低位的灯具进水绝缘被破坏后会有一定危险。消防救援阶段，救援人员应有严格的训练，具有切断电源再灭火的常识和一定带电灭火的能力。2灭火潮湿场所和类似环境电击安全措施一般来说，人员疏散阶段在自动灭火阶段前，此时人员疏散的环境还是干燥的。自动灭火阶段中，如果个别人员疏散晚于自动灭火阶段或自动灭火系统误动作，人员快速经过喷淋区域时，身体也不属于完全湿润状态。消防救援阶段，滞留人员有可能因反复经过自动灭火区域导致身体处于完全湿润状态，并在消防救援阶段缓慢通过有一定积水的潮湿场所。由于这两个阶段的灭火潮湿场所的情况区别较大，表2将这两种情况与常见的电击防护分析场景进行对比。从表2可见，自动灭火阶段比室外道路情况略安全，而消防救援阶段与浴室情况较接近。由于消防应急照明系统不允许设置RCD，所以下面不考虑该措施。如仅考虑自动灭火阶段时带电运行，可参考室外道路通过采用II类绝缘设备或SELV系统来提高安全性。

如需考虑消防救援阶段带电运行，可参考浴室，0区要求采用不低于IPX7的设备、由不大于12VAC（或30VDC）的SELV系统供电，1区要求采用不低于IPX4的设备、由不大于25VAC（或60VDC）的SELV/PELV系统供电。3消防应急照明系统配电的历史和发展随着年代和规范的变化实施做法有较大调整，现存建筑内消防应急照明配电做法复杂多样，根据灯具的电源主要可以分为表3中的几类。第1类是最传统的做法，火灾时切断交流电源，由灯具自带电池供电；第2类是第1类基础上的改动，主要由于部分地区审图对火灾时切断应急照明交流电源不认可，采用了接触器强制点亮的做法；第3类主要是在第2类的基础上使用EPS代替灯具自带蓄电池；第4类主要是在第3类的基础上使用集中电池及DC216V的IT系统代替EPS；第5类是在第4类的基础上末端供电时采用DC24V或DC36V。从消防应急照明电源做法的历史上看，优先采用主电源和提高末端配电的安全性是一个发展趋势。笔者在2007设计项目时接触的Cooper(库柏)ZB-S智能应急照明系统是上述第4类产品的代表，采用集中电池和相应的电池维护技术可为应急照明及疏散设备提供可靠的电源，DC216V的IT系统在电击防护方面也比传统的AC220略有优势，此外该系统也能实现灯具和回路的地址控制。由于LED光源的发展和在消防应急照明应用中的普及，灯具的功率明显下降，GB17945-2010也提出了安装在地面的灯具主电源应采用安全电压，市面开始出现采用DC24V作为主电源的灯具，这类产品以国内厂家为主。GB51309提出了A型、B型灯具的概念后，国内采用DC24V或DC36V的产品迅猛发展，几乎在同一时间，国外的厂家也开始提供与A型系统类似的产品，大多明确注明了采用DC24V的SELV系统。可见，虽然在新闻和网络没有明显的火灾疏散电击事故报道，但在消防应急照明上国内和国外发展是比较一致的。上述系统除了在疏散阶段、自动灭火阶段外，甚至可以在消防救援阶段安全地提供照度，从作用上已超过传统意义的“疏散照明”。4安全特低电压系统和安全电压的差异安全特低电压系统（SELV系统）是灭火潮湿场所的安全措施之一，SELV系统对电源、保护、布线都有特殊的要求来保证电击安全，其中对电源的要求是特别重要的。GB50054-2011第5.3.3条对SELV的电源提出了明确的要求：由电化学电源、符合GB13028（已由GB19212替代)的安全隔离变压器及与之同等安全程度的电源等供电。SELV系统前端电源通常为220V，如果变压器/开关电源不满足安全隔离的要求，当其绝缘损坏时，220V电压会串入SELV系统，造成电击事故。安全隔离在GB19212.7-2012（等效IEC61558-2-6:2009）《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》中主要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。从某品牌开关电源及隔离变压器的样本可以看出，同样输出DC24V的开关电源分为普通型和SELV型，SELV型通过在输入电路和低压输出之间通过集成隔离变压器实现双重绝缘。可见，DC24V供电并不等于满足SELV系统要求。“安全电压”一词最早来源于GB3805-83《安全电压》，该标准规定了6V、12V、24V、36V、42V等一系列“安全电压”等级，该标准的修订版本则直接等效采用了IEC61021《特低电压(ELV)限值》后就未出现“安全电压”一词了。可见，“安全电压”即为特低电压，术语“特低电压”指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。GB51309中的“安全电压”无明确表示为SELV系统，只是限值为DC36V的特低电压。当供电系统仅采用“安全电压”而不采取其他附加措施，当降压电源或线路的绝缘损坏时，一次侧的高压就可能串入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。

从笔者与生产厂家和同行的沟通中，发现部分人员对SELV系统并没有清晰的认识，认为采用了“安全电压”就是采用了SELV系统。

现行《消防应急照明和疏散指示系统》（GB17945-2010）及其新版征求意见稿（GB17945-20xx）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”，并没有对“安全隔离”足够强调，建议在GB17945新版中进行修订。

此外，采用安全隔离变压器/开关电源后，GB/T16895.30-2008715.482.4.1条要求特低电压照明的变压器“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”，这是为了防止特低电压照明系统中的变压器温度过热引发火灾，建议GB17945新版修订时给予考虑。

5既有建筑物改造和援外工程消防应急照明建议既有建筑物的改造适用标准的问题各地会有细则和规定，部分情况下可能按原建筑主体取得消防许可时的规范执行。援外工程由于规范适用原则（与当地实际相结合）、设备选型原则（使用和维护便利化），也不一定适合严格执行GB51309。虽然GB51309不适用，但消防应急照明配电安全还是要重视的。消防应急照明电击安全与建筑物内设置的系统有关：在无自动喷水灭火系统可不考虑自动灭火阶段灭火潮湿场所；在有自动喷水灭火系统但无火灾自动报警时，较难实现非消防电源的切断，在普通灯具、插座、设备带电的情况下，即使采用SELV系统的消防应急照明系统也难以解决自动灭火阶段灭火潮湿场所的电击安全，而在消防救援阶段的电击安全可通过手动切除电源来满足；在有自动喷水灭火系统且有火灾自动报警时，灭火潮湿场所的电击安全可通过手/自动切除电源来满足，也可采用SELV系统来满足。详情见表4。原采用EPS、DC216VIT作为消防应急系统主电源的场所蓄电池组输出电压偏高，建议改为采用集中电源的SELV系统。参考浴室0、1区的概念和措施，SELV的电压在地面安装容易被水淹没的灯具，建议采用DC24V(甚至DC30V)，其余壁装、吊装的灯具可采用DC36V(甚至DC60V)。当需要手动切除电源作为防电击措施时，应注意操作位置的便利性。国外有一种做法是在建筑物外设置一个消防员开关（FiremanSwitch），使消防人员不进入室内配电箱处进行电源切断，值得借鉴。6结束语GB51309对灭火潮湿场所电击安全有一定促进作用，虽然在以往的新闻报道及网络搜索引擎中极少找到火灾时因喷淋产生的电击事