城市軌道交通新建線路區(qū)間消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)蓄電池放置位置分析

孫 波

(蘇州市軌道交通集團有限公司運營二分公司，215101，蘇州∥工程師)

GB 51309—2018《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)技術標準》主要是針對系統(tǒng)設計、施工安裝、系統(tǒng)調試等方面的要求。GB 17945—2010《消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)》主要是針對產品及其分類、性能等方面的要求。新線設計要同時符合這兩種規(guī)范的要求。根據(jù)GB 51309—2018,地鐵場所采用燈具供電電壓為DC 36 V的消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)，該系統(tǒng)從現(xiàn)有的EPS(消防應急燈具專用應急電源)系統(tǒng)分離，成為一個獨立的系統(tǒng)。對于車站公共區(qū)、設備管理區(qū)消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)的蓄電池放置位置無影響，繼續(xù)放在照明配電間內。而區(qū)間消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)的蓄電池放置位置則發(fā)生了變化。因此對區(qū)間消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)的蓄電池放置位置進行研究分析，對后期蓄電池的安全、運營維護非常重要。

1 新線照明系統(tǒng)類型

根據(jù)GB 51309—2018的規(guī)定，配電室、控制室和消防泵房等發(fā)生火災時，仍需工作值守的區(qū)域應同時設置備用照明、疏散照明和疏散指示。因此新線照明系統(tǒng)分為疏散照明和疏散指示系統(tǒng)、備用照明系統(tǒng)、正常照明系統(tǒng)，其中EPS僅作為備用照明系統(tǒng)用于發(fā)生火災時仍需工作值守的設備和管理用房和控制室等。

2 新線消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)設計

GB 51309—2018實施之前，蘇州軌道交通1—5號線消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)采用EPS系統(tǒng)供電，消防應急燈具額定電壓為AC 220 V，EPS蓄電池集中放在站內配電間。GB 51309—2018實施后，根據(jù)該標準要求，設置在距地面8 m及以下的燈具電壓等級及供電方式應符合下列規(guī)定：應選擇額定工作電壓不大于DC 36 V的消防應急燈具，即A型燈具；同時應急照明配電箱或集中電源箱輸出回路不應超過8路；任一配電回路配接燈具的額定功率總和不應大于配電回路額定功率的80%；A型燈具的配電回路的額定電流不應大于6 A。因此，新線采用燈具供電電壓為DC 36 V的消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)，且對每個應急配電箱或集中電源箱的輸出回路及功率進行限制。

根據(jù)GB 51309—2018，新線消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)設計有以下2種：

1) 非集中電源集中控制型系統(tǒng)(見圖1)：應急燈具自帶蓄電池，工作電壓為DC 36 V；采用非集中電源方案時，需設置多個應急照明配電箱和1套應急照明控制器；每個應急照明配電箱內無蓄電池，僅完成電壓轉換；配電箱和燈具均具有通信功能。

圖1 非集中電源集中控制型系統(tǒng)

2) 集中電源集中控制型系統(tǒng)(見圖2)：應急燈具不帶蓄電池，工作電壓為DC 36 V；采用集中電源方案時，需設置多個應急照明集中電源箱和1套應急照明控制器；每個應急照明集中電源箱內含2到3節(jié)蓄電池，并完成電壓轉換；集中電源電源和燈具均具有通信功能。

圖2 集中電源集中控制型系統(tǒng)Fig.2 Centralized control system of centralized power supply

兩種系統(tǒng)的優(yōu)缺點對比如表1所示。

表1 集中電源集中控制型系統(tǒng)與非集中電源集中控制型系統(tǒng)優(yōu)缺點對比表

3 蘇州軌道交通S1線和6號線執(zhí)行GB 51309—2018方案

蘇州軌道交通S1線和6號線采用燈具供電電壓為DC 36 V的消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)。S1線區(qū)間消防應急燈具采用集中電源集中控制型系統(tǒng)，蓄電池放置在區(qū)間各聯(lián)絡通道和站臺端門內配電間；6號線區(qū)間消防應急燈具采用集中電源集中控制型系統(tǒng)和非集中電源集中控制型系統(tǒng)相結合方式。因此6號線蓄電池放置位置不同于S1線，6號線短區(qū)間采用集中電源集中控制型系統(tǒng)，區(qū)間應急燈具的蓄電池集中放置在站臺端門內配電間；6號線長區(qū)間采用非集中電源集中控制型系統(tǒng)，區(qū)間燈具自帶蓄電池。

S1線和6號線在執(zhí)行GB 51309—2018標準中有如下問題：

1) 電壓降問題：S1線平均站間距為1.52 km，根據(jù)設計需要截面積為16～32 mm2的銅導體耐火電纜解決電壓降問題；6號線平均站間距為1.19 km，根據(jù)設計需要截面積為16 mm2的銅導體耐火電纜解決壓降問題。

2) 區(qū)間空間問題：每個燈具都采用四線制通信和供電，穿管需用φ40 mm或以上鍍鋅鋼管。一側半個區(qū)間約需5～9個回路、5～9根鍍鋅鋼管。因此所需鋼管多，區(qū)間空間不能滿足要求。

3) 施工及接線問題：每個燈具的電線都與鋼管中的電纜相接，鋼管粗、分接頭多，耐火電纜較硬、較粗，在接線盒中不易剝線接線。

為解決上述問題，S1線采取的措施是：在每個區(qū)間聯(lián)絡通道內放置集中電源箱2個，配4節(jié)或6節(jié)55 Ah以上容量蓄電池；在站臺端門內配電間集中放置蓄電池。6號線采取的措施是：在長區(qū)間，燈具自帶蓄電池；在短區(qū)間，在站臺端門內配電間集中放置蓄電池。

4 其他城市執(zhí)行GB 51309—2018方案調研

1) 南京地鐵7號線和寧句線(S6)采用集中電源集中控制型系統(tǒng)，蓄電池放在區(qū)間。

2) 無錫地鐵4號線一期采用非集中電源集中控制型系統(tǒng)，區(qū)間無集中蓄電池，燈具自帶蓄電池。

3) 紹興地鐵1號線采用集中電源集中控制型系統(tǒng)，蓄電池放在區(qū)間。

4) 西安地鐵5號線一期和6號線一期采用集中電源集中控制型系統(tǒng)，蓄電池放在區(qū)間。

根據(jù)調研情況發(fā)現(xiàn)，GB 51309—2018實施后，國內新建地鐵線路基本采用蓄電池分別放在區(qū)間和站臺端門內配電間的方式，與蘇州軌道交通S1線相同。目前只有無錫地鐵采用區(qū)間所有應急燈具自帶蓄電池，蓄電池分散到每個單體燈具。

5 區(qū)間應急照明及疏散供電線路電壓降防范措施

1) 應急燈具支持寬電壓。GB 51309—2018實施后，對寬電壓應急燈具的需求持續(xù)增長，DC 36 V帶通信控制功能應急燈具的生產廠家數(shù)量也隨之增多。隨著該技術逐步成熟，可通過定制方式滿足線路電壓降的要求。

2) 調整影響電壓降的參數(shù)。直流線路燈具電壓降精細計算公式為：

式中：

ρ——導線電阻率；

P——線路功率，W；

L——線路長度，m；

U——標稱電壓，V；

S——電纜銅導體裁面面積，mm2；

N——燈具的數(shù)量，個。

根據(jù)上式：①通過增加電纜截面積降低壓降。實際實施中，電纜截面積增大，電纜回路多，采用在區(qū)間隧道壁安裝電纜支架的形式已不能滿足要求，可采用在區(qū)間敷設電纜橋架的方式解決電纜過多的問題。②在增加電纜截面積同時或電纜截面積不變的情況下，減少線路功率，即通過減少單個回路所帶燈具的數(shù)量降低電壓降。

6 結語

根據(jù)GB 51309—2018要求，新線區(qū)間消防應急照明和疏散指示系統(tǒng)設計包括集中電源集中控制型系統(tǒng)與非集中電源集中控制型系統(tǒng)兩種，蓄電池放置位置有如表1所示的三種方案，各有其優(yōu)缺點。蓄電池放置位置無論采用哪種方案，都要加強維護管理。對于分散在區(qū)間聯(lián)絡通道內集中電源箱的蓄電池，可通過增加在線監(jiān)測系統(tǒng)，遠程監(jiān)測蓄電池的電壓、內阻和溫度；每周進行1次區(qū)間巡視，檢查蓄電池外觀，查看有無鼓包和漏液等現(xiàn)象。對于區(qū)間自帶蓄電池的燈具，一般5年更換一次內置蓄電池。日常管理中，定期進行電池供電檢測，發(fā)現(xiàn)問題燈具及時維修或進行統(tǒng)一整體更換。