应急电源设计若干问题探讨.docx

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应急电源设计若干问题探讨

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关键词：应急电源；柴油发电机；UPS；EPS；设置场所；容量计算

0引言

目前，我国将一级负荷中，中断供电会造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，视为一级负荷中特别重要的负荷。根据我国国情，为一级负荷中特别重要的负荷供电的两个电源很难做到真正独立，电网的各种故障都有可能使两路进线同时失电，特别重要负荷将失去供电保障从而引发严重后果，因此，笔者从应急电源设置场所、选型、容量计算等方面，对应急电源设计的思路进行归纳和整理，供大家讨论。

1应急电源设置场所

GB50052-2009《供配电系统设计规范》第3.0.3条明确规定：“一级负荷中特别重要的负荷供电，除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源；设备的供电电源的切换时间，应满足设备允许中断供电的要求。”因此，一级负荷中特别重要负荷供电应设置应急电源。《民用建筑电气设计规范》中对特别重要负荷做了明确分类。

2应急电源种类选择

目前，可做应急电源使用的有以下四种类型：独立发电机、独立馈电线路、蓄电池和干电池。具体选择过程中，应根据系统允许中断供电的时间，选择应急电源的种类，见表1。

表1允许中断供电时间与应急电源的选择

允许中断时间

匹配的应急电源

备注

15s

快速自启动发电机组

毫秒级

蓄电池静止型不间断供电装置UPS或柴油机不间断供电装置

UPS主要用于电子计算机系统

自动装置投切时间满足中断供电要求

带自动投入的独立专用配电线路

0.25s

逆变应急电源EPS

EPS用于应急照明，不宜作为消防水泵、消防电梯等电动机负载

3应急电源容量选择

3.1柴油发电机容量

a.在方案或初步设计阶段，按配电变压器总容量的10％~20％估算。

b.在施工图设计阶段，可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要二级负荷的容量进行详细计算来确定。具体计算过程中，又根据民用建筑和工业建筑两种不同类型分别考虑不同的指标系数及校验方式进行计算，从而确定最终容量。详细计算过程可依据《工业与民用供配电设计手册》第四版（以下简称“配四”）公式（2.6-1）~（2.6-11），此处不再赘述。

c.在施工图设计阶段，还需特别注意的是，柴油发电机的额定功率是在规定环境条件下（外界大气压力100kpa、大气温度为25℃、空气相对湿度为30％），保证能连续运行12h的功率（包括超负荷110％运行1h），因此，对于运行时间超过12h的功率，则应按90％额定功率使用；对于不同的气压、气温、湿度，也应考虑适当的修正系数进行校正，即实际功率=额定功率X修正系数。

此处的修正系数可依据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》（以下简称“民规”）6.1.2节表6-2~表6-5。

3.2不间断电源设备（UPS）容量

在具体电气设计过程中，主要涉及到两种UPS容量的选择：

变电所用操作电源UPS，具体计算如下：

正常操作时所需容量为

C=Krel(C1+C3)（1）

事故操作时所需容量为

C，=Krel(C2+C3)（2）式中：C—正常操作时所需容量，VA；

C，—事故操作时所需容量，VA；

C1—由系统电源供电时，正常的控制操作及信号回路所消耗的容量，VA；

C2—两台断路器同时分闸所消耗的能量，VA；

C3—一台断路器的合闸电磁铁的额定容量，VA；

Krel—可靠系数取1.1~1.2。

最终取C和C，中较大者作为UPS的选择容量，且考虑到交流操作的经济型和实用性，UPS电源的容量不宜超过3KVA。

负荷用UPS，具体计算如下：

负荷用UPS选用时主要分两种情况：为电子计算机供电时，单台UPS额定输出功率应大于电子计算机各设备额定功率总和的1.2倍；为其他用电设备供电时，UPS额定输出功率为最大计算负荷的1.3倍。

同时设计时应注意，负荷的最大冲击电流不应大于UPS额定电流的150％，且当海拔超过1000m时，应急电源设备应降额使用，降额系数见表2。

表2在海拔1000m以上使用的降额系数

海拔（m）

降额系数

1000

1.0

1500

0.95

2000

0.91

2500

0.86

3000

0.82

3500

0.78

4000

0.74

4500

0.7

5000

0.67

注：对强迫风冷设备来说，由于风扇效率随海拔而下降，其降额系数还要小一些。

3.3逆变应急电源（EPS）容量

EPS的容量计算可根据“配四”2.6.5.4节的内容归纳为下表：

表3EPS容量计算

名称

公式

符号说明

最大单台直接启动电动机

SEPS≥7Sm(max)

Sm(max)：最大单台电动机的额定容量，KVA

同时工作负荷总容量

SEPS≥1.1S∑

S∑