消防應急照明和疏散指示系統電擊安全探討

葉 充，王健華

(1. 廣州市設計院集團有限公司，廣州 510620； 2. 中機國際工程設計研究院有限責任公司，長沙 410007)

0 引言

消防應急照明和疏散指示系統(下文簡稱“消防應急照明系統”)是火災及其他災害發生時人員疏散及逃生的重要設施，隨著年代和規范的變化，該系統做法不斷調整。GB 51309-2018《消防應急照明和疏散指示系統技術標準》(下文簡稱“GB51309”)對消防應急照明系統進行了歸類和簡化，并從避免火災特殊環境中疏散人員和消防隊員電擊傷害的角度進行了要求，對保障人生安全起到了一定的作用。但該規范在適用范圍上并沒有沿用之前大多數建設規范的用詞“新建、擴建、改建”，從而在既有建筑改造特別是局部裝修工程中造成不少困惑，因此各地也在探討細則和規定。此外，援外工程出于規范適用原則(與當地實際相結合)、設備選型原則(使用和維護便利化)的考慮，也不一定適合嚴格執行GB51309。下文從GB51309在火災疏散及消防救援時電擊安全考慮為出發點，從技術角度對8m以下消防應急照明系統電擊安全進行探討。

1 GB51309電擊安全考慮和滅火潮濕場所

按照GB51309要求，絕大部分場所的應急照明均需采用A型燈具(額定工作電壓≤DC 36V)， 對于超過8m的場所可采用B型燈具(除A型外的其他燈具)，對于未設置消防控制室的住宅建筑可采用自帶電源B型燈具，B型燈具的防護等級不低于IP34。

GB51309條文說明對采用A型燈具的解釋分為距地面2.5m及以下和2.5m至8m高度，均是基于自動噴水滅火系統、消火栓系統等水滅火系統產生的水滅火介質導致燈具外殼發生導電現象進行考慮：距地面2.5m及以下的高度，主要考慮人員在疏散過程中觸及燈具外殼發生電擊事故；距地面2.5m至8m高度范圍，主要考慮火災撲救過程中消火栓及其水柱形成導電通路發生救援人員電擊事故。對設置火災自動報警系統場所的B類燈具，無論是集中控制型或非集中控制型，在接收到火災自動報警控制器的火災報警輸出信號后，均轉入蓄電池輸出。可見，GB51309考慮火災疏散和救援時的危險主要是水引起的，在滅火階段，噴淋及消火栓系統的水改變了場所的環境，變成滅火潮濕場所，導致在場所內仍須堅持工作的用電設備不滿足電擊安全要求，所以下文對應急照明電擊安全主要從潮濕場所的角度進行分析。

建筑物發生火災后，主要有探測報警、人員疏散、自動滅火、消防救援幾個階段。自動滅火系統的開始時間和影響范圍可認為基本不受人為控制，而消防救援手動滅火的開始時間和影響范圍主要取決于救援人員的操作方式。滅火潮濕場所從水的來源上可分為自動噴水滅火系統和消火栓系統，從時間上可分為自動滅火階段和消防救援階段，自動滅火階段前不需考慮水的影響。

一般的常識認為水能導電，所以在設備帶電的情況下一般要先切斷電源再進行撲救。但在青島市公安局2013-07-25在青島政務網發布的文件《用水帶電滅火的方法》中，也提到了因生產或其他原因無法切斷電源時帶電滅火的安全措施，例如在金屬水槍噴嘴上安裝接地線、穿戴絕緣手套、絕緣靴、穿戴均壓服、采用噴霧水流。采用噴霧水流時選用噴霧水槍或在直流水槍的槍口上安裝一個雙級離心式噴霧頭，即成為雙級離心式噴霧水槍，在水槍噴出的霧狀水正常后，霧化程度幾乎不導電，可直接帶電滅火。實驗證明，當水槍噴嘴距離127kV帶電體5m外時可進行帶電滅火。《Operation of Fire Protection Systems》表10.2(表1)中用19mm直徑充實水柱噴帶電設備的安全距離表格，在460V相對地時可在3m外進行帶電滅火。而6mm的小水柱距離460V相對地帶電體的安全距離僅0.75m。

自動滅火階段，噴淋產生的水珠不能形成連續導體的，與220V相對地帶電體的安全距離就更低了，水珠碰到高處帶電體后滴落人體不會產生電擊，但地面及低位的燈具進水絕緣被破壞后會有一定危險。消防救援階段，救援人員應有嚴格的訓練，具有切斷電源再滅火的常識和一定帶電滅火的能力。

2 滅火潮濕場所和類似環境電擊安全措施

一般來說人員疏散階段在自動滅火階段前，此時人員疏散的環境還是干燥的。自動滅火階段中，如果個別人員疏散晚于自動滅火階段或自動滅火系統誤動作，人員快速經過噴淋區域時，身體也不屬于完全濕潤狀態。消防救援階段，滯留人員有可能因反復經過自動滅火區域導致身體處于完全濕潤狀態，并在消防救援階段緩慢通過有一定積水的潮濕場所。由于這兩個階段的滅火潮濕場所的情況區別較大，表2將這兩種情況與常見的電擊防護分析場景進行對比。

法國巴黎消防局建議的消火栓水槍和帶電設備最小安全距離 表1

場景對比 表2

從表2可見，自動滅火階段比室外道路情況略安全，而消防救援階段與浴室情況較接近。由于消防應急照明系統不允許設置RCD，所以下面不考慮該措施。如僅考慮自動滅火階段時帶電運行，可參考室外道路通過采用II類絕緣設備或SELV系統來提高安全性。如需考慮消防救援階段帶電運行，可參考浴室，0區要求采用不低于IPX7的設備、由≤12V AC(或30V DC)的SELV系統供電，1區要求采用不低于IPX4的設備、由≤25V AC(或60V DC)的SELV/PELV系統供電。

3 消防應急照明系統配電的歷史和發展

隨著年代和規范實施做法的較大調整，現存建筑內消防應急照明配電做法復雜多樣，根據燈具的電源主要可以分為表3中的幾類。

燈具電源分類 表3

第1類是最傳統的做法，火災時切斷交流電源，由燈具自帶電池供電；第2類是第1類基礎上的改動，主要由于部分地區審圖對火災時切斷應急照明交流電源不認可，采用了接觸器強制點亮的做法；第3類主要是在第2類的基礎上使用EPS代替燈具自帶蓄電池；第4類主要是在第3類的基礎上使用集中電池及DC 216V的IT系統代替EPS；第5類是在第4類的基礎上末端供電時采用DC 24V或DC 36V。

從消防應急照明電源做法的歷史上看，優先采用主電源和提高末端配電的安全性是一個發展趨勢。筆者在2007設計項目時接觸的Cooper(庫柏) ZB-S智能應急照明系統是上述第4類產品的代表，采用集中電池和相應的電池維護技術可為應急照明及疏散設備提供可靠的電源，DC 216V 的IT系統在電擊防護方面也比傳統的AC 220略有優勢，此外該系統也能實現燈具和回路的地址控制。由于LED光源的發展和在消防應急照明應用中的普及，燈具的功率明顯下降，GB 17945-2010也提出了安裝在地面的燈具主電源應采用安全電壓，市面開始出現采用DC 24V作為主電源的燈具，這類產品以國內廠家為主。

GB51309提出了A型、B型燈具的概念后，國內采用DC 24V或DC 36V的產品迅猛發展，幾乎在同一時間，國外的廠家也開始提供與A型系統類似的產品，且大多明確注明了采用DC 24V的SELV系統。可見在消防應急照明的技術發展上，國內和國外是比較一致的。上述系統除了在疏散階段、自動滅火階段外，甚至可以在消防救援階段安全地提供照度，從作用上已超過傳統意義的“疏散照明”。

4 安全特低電壓系統和安全電壓的差異

安全特低電壓系統(SELV系統)是滅火潮濕場所的安全措施之一，SELV系統對電源、保護、布線都有特殊的要求來保證電擊安全，其中對電源的要求是特別重要的。GB 50054-2011第5.3.3條對SELV的電源提出了明確的要求：由電化學電源、符合GB13028(已由GB 19212替代)的安全隔離變壓器及與之同等安全程度的電源等供電。SELV系統前端電源通常為220V，如果變壓器/開關電源不滿足安全隔離的要求，當其絕緣損壞時，220V電壓會串入SELV系統，造成電擊事故。安全隔離在GB 19212.7-2012(等效IEC 61558-2-6∶2009)《電源電壓為1 100V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》中，主要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。從某企業開關電源及隔離變壓器的樣本可以看出，同樣輸出DC 24V 的開關電源分為普通型和SELV型，SELV型通過在輸入電路和低壓輸出之間通過集成隔離變壓器實現雙重絕緣。可見DC 24V供電并不等于滿足SELV系統要求。

“安全電壓”一詞最早來源于GB 3805-83《安全電壓》，該標準規定了6V、12V、24V、36V、42V等一系列“安全電壓”等級，該標準的修訂版本直接等效采用了IEC 61021《特低電壓(ELV)限值》后就未再出現“安全電壓”一詞了。可見，“安全電壓”即為特低電壓，術語“特低電壓”指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。GB51309中的“安全電壓”無明確表示為SELV系統，只是限值為DC 36V的特低電壓。當供電系統僅采用“安全電壓”而不采取其他附加措施時，若降壓電源或線路的絕緣損壞時，一次側的高壓就可能串入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。從筆者與生產廠家和同行的溝通中發現，部分人員對SELV系統并沒有清晰的認識，認為采用了“安全電壓”就是采用了SELV系統。

現行《消防應急照明和疏散指示系統》(GB 17945-2010)及其新版征求意見稿(GB17945-20xx)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”，并沒有對“安全隔離”足夠強調，建議在GB17945新版中進行修訂。此外，采用安全隔離變壓器/開關電源后，GB/T 16895.30-2008 715.482.4.1條要求特低電壓照明的變壓器“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”，這是為了防止特低電壓照明系統中的變壓器溫度過熱引發火災，建議GB17945新版修訂時給予考慮。

5 既有建筑物改造和援外工程消防應急照明建議

既有建筑物的改造適用標準的問題各地會有細則和規定，部分情況下可以按原建筑主體取得消防許可時的規范執行。援外工程由于規范適用原則(與當地實際相結合)、設備選型原則(使用和維護便利化)，也不一定適合嚴格執行GB51309。雖然GB51309不適用，但消防應急照明配電安全仍要重視。消防應急照明電擊安全與建筑物內設置的系統有關：如，在無自動噴水滅火系統時，可不考慮自動滅火階段滅火潮濕場所；在有自動噴水滅火系統但無火災自動報警時，較難實現非消防電源的切斷，在普通燈具、插座、設備帶電的情況下，即使采用SELV系統的消防應急照明系統，也難以解決自動滅火階段滅火潮濕場所的電擊安全，而在消防救援階段的電擊安全可通過手動切除電源來滿足；在有自動噴水滅火系統且有火災自動報警時，滅火潮濕場所的電擊安全可通過手/自動切除電源來滿足，也可采用SELV系統來滿足。詳情見表4。

原采用EPS、DC 216V IT作為消防應急系統主電源的場所蓄電池組輸出電壓偏高，建議改為采用集中電源的SELV系統。參考浴室0、1區的概念和措施，SELV的電壓在地面安裝容易被水淹沒的燈具建議采用DC 24V(甚至DC 30V)，其余壁裝、吊裝的燈具可采用DC 36V(甚至DC 60V)。

當需要手動切除電源作為防電擊措施時，應注意操作位置的便利性。國外有一種做法是，在建筑物外設置一個消防員開關(Fireman Switch)，使消防人員不進入室內配電箱處進行電源切斷，值得借鑒。

措施關系表 表4

6 結束語