盛 小 偉

(中國中輕國際工程有限公司, 北京 100026)

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應急電源與應急供電系統(tǒng)

盛 小 偉

(中國中輕國際工程有限公司, 北京 100026)

比較我國國家標準與IEC標準中對應急電源的定義,分析了應急電源供電負荷的異同,并對應急供電系統(tǒng)的范圍進行了討論。提出GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》中關于備用電源定義與備用電源供電負荷的規(guī)定存在矛盾,分析了正常電源、備用電源和應急電源三者之間的關系。

應急供電系統(tǒng); 應急電源; 備用電源; 雙重電源

0 引 言

我國國家標準中對應急供電系統(tǒng)、應急電源及備用電源的定義及它們的設置原則雖有相關規(guī)定,但在實際工程中往往還會遇到一些令電氣設計人員困惑的問題。本文比較了我國國家標準與IEC標準中對應急電源與應急供電系統(tǒng)的規(guī)定,以期為電氣設計人員提供參考。

1 國家標準與IEC標準中對應急電源的規(guī)定

根據(jù)應急供電系統(tǒng)和應急電源的定義可知,設置應急電源的依據(jù)是存在安全設施,即應急電源的供電負荷是安全設施。IEC 60364-5-56:2009《低壓電氣裝置 第5-56部分:電氣設備的選擇和安裝 應急供電》中關于應急電源的定義和設置應急電源的依據(jù)是統(tǒng)一的,并給出了一些安全設施的例子。我國國家標準GB 50052—2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》[1]第3.0.3條規(guī)定:“一級負荷中特別重要的負荷(簡稱特別重要負荷)供電,應符合下列要求:①除應由雙重電源供電外,尚應增設應急電源,并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統(tǒng);②設備的供電電源的切換時間,應滿足設備允許中斷供電的要求?！?/p>

另外,JGJ 16—2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》[2]第3.2.9條也作了相同的規(guī)定,并在其附錄A中對部分建筑物的一級負荷中特別重要的負荷作了規(guī)定。

(1) GB 50052—2009和IEC 60364-5-56:2009中對應急供電系統(tǒng)及應急電源的定義相同。IEC 60364-5-56:2009中對應急電源的供電負荷與應急電源的定義統(tǒng)一,要求屬于安全設施的用電設備設置應急電源;對應急電源的定義與應急電源的供電負荷不統(tǒng)一,應急電源的供電負荷屬于特別重要負荷。

(2) 特別重要負荷并不等同于安全設施,有些是基于造成的影響考慮的(如國家級會堂、國賓館、國家級會議中心的主會場、接見廳、宴會廳照明),有些是基于造成重大經(jīng)濟損失(如大型商場及超市的經(jīng)營管理用計算機系統(tǒng)用電)或嚴重后果等方面考慮的。因此,GB 50052—2009中對應急電源的定義與應急電源的供電負荷不統(tǒng)一。

(3) IEC 60364-5-56:2009中消防用電設備屬于安全設施,而我國標準并未將消防用電設備劃分為一級負荷中特別重要負荷(特級體育場館的應急照明除外)。

2 應急供電系統(tǒng)回路范圍的確定

目前,一些電氣設計人員關于應急供電系統(tǒng)回路(簡稱應急供電回路)的范圍存在認識誤區(qū),認為只要是給特別重要負荷供電的回路就屬于應急供電回路。GB 50052—2009第2.0.3條的“注”中明確指出:“供電系統(tǒng)包括電源和連接到電氣設備端子的電氣回路。在某些場合,它可以包括設備”,即應急供電回路的范圍是指從應急電源算起,直至末端用電設備的整個電氣回路。應急電源接線如圖1所示。

圖1 應急電源接線

圖1(a)中,柴油發(fā)電機組不間斷電源(Uninterrupted Power Supply,UPS)和蓄電池等均為應急電源,母線可稱作應急母線。需要指出的是,由變壓器T2低壓母線連接應急母線的線路不屬于應急供電回路,因當正常電源失電時該線路不參與應急供電系統(tǒng)對重要負荷進行供電。

對比圖1(a)與圖1(b)可知,圖1(b)應急供電系統(tǒng)回路范圍變小。應急電源為UPS和蓄電池,而柴油發(fā)電機組不能夠作為應急電源,母線也不能夠作為應急母線,原因是圖1(b)中的柴油發(fā)電機組及母線不僅為重要負荷供電,同時還為一、二級負荷供電,故柴油發(fā)電機組屬于備用電源[3]。

3 “備用電源的負荷嚴禁接入應急供電系統(tǒng)”的表述值得商榷

GB 50052—2009第3.0.9條文解釋:“備用電源的負荷嚴禁接入應急供電系統(tǒng)”的目的是防止除特別重要負荷之外的其他負荷接入應急供電系統(tǒng),該表述值得商榷,甚至與GB 50052—2009的一些條款規(guī)定相矛盾。

GB 50052—2009第2.0.5條規(guī)定:“備用電源是當正常電源斷電時,由于非安全原因用來維持電氣裝置或其某些部分所需的電源”;第3.0.3條未對雙重電源作充分解釋,故很多電氣設計人員對雙重電源的理解存在誤區(qū)。雙重電源由正常電源和備用電源組成,且兩者滿足特定的條件。電源的備用關系通常分為兩種,一種備用關系稱為熱備用,兩個電源同時供電,互為備用,即彼此作為對方的備用電源。圖1(a)中,1#電源、2#電源作為兩路獨立電源(雙重電源)同時供電,10 kV母聯(lián)開關斷開運行,互為備用。正常電源還兼作備用電源,不論是正常電源還是備用電源,它們均為特別重要負荷供電。

另一種備用關系稱為冷備用,即一個電源作正常電源(主用電源),另一個電源作備用電源,平時由正常電源供電,當正常電源斷電時由備用電源供電。圖1(b)中,由于電網(wǎng)供電條件所限制,僅一路市電高壓進線,為滿足一、二級負荷供電要求,設置柴油發(fā)電機組作為備用電源。針對特別重要負荷,設置蓄電池組或UPS作為應急電源。當市電停電時,起動柴油發(fā)電機組為一、二級負荷及特別重要負荷供電。

GB 50052—2009規(guī)定,特別重要負荷的供電電源是雙重電源+應急電源,即等效于正常電源+備用電源+應急電源,且正常電源與備用電源之間滿足雙重電源的要求;備用電源的負荷包括特別重要負荷,而備用電源定義明確規(guī)定了其設置的依據(jù)和供電負荷(正常電源斷電時需要繼續(xù)供電運行的負荷,且這些負荷不是安全設施)?？梢?GB 50052—2009關于備用電源的定義與備用電源供電負荷的規(guī)定是矛盾的。

由上述分析可知,GB 50052—2009第3.0.9條“備用電源的負荷嚴禁接入應急供電系統(tǒng)”的表述錯誤,建議采用諸如“除特別重要負荷之外的其他負荷嚴禁接入應急供電系統(tǒng)”或“一級、二級、三級負荷嚴禁接入應急供電系統(tǒng)”等表述。

4 正常電源、備用電源及應急電源的關系

供電電源分為正常電源、備用電源和應急電源,下面介紹三者的定義、來源、供電負荷及它們之間的關系。

(1) 正常電源。

① 定義:在正常情況下,能正常有效且連續(xù)為全部負荷提供電力的電源。

② 電源來源:國家供電電網(wǎng)(市電電網(wǎng))或電力系統(tǒng)所屬發(fā)電廠。

③ 供電負荷:全部負荷。

④ 三者之間關系:正常電源處于主供地位,稱為主供電源或主用電源。只有當正常電源失電時,備用電源或應急電源才供電。

(2) 備用電源。

① 定義:當正常電源斷電時,由于非安全原因用來維持電氣裝置或某些部分所需的電源。

② 電源來源:國家供電電網(wǎng)(市電電網(wǎng))或電力系統(tǒng)所屬發(fā)電廠;用戶自備電源(含自備發(fā)電機組、蓄電池、干電池等)。

③ 供電負荷:一、二級負荷及一級負荷中特別重要的負荷;根據(jù)用戶對供電可靠性的實際需求,確定需要增設備用電源的負荷。

④ 與正常電源的關系:與正常電源之間為主備關系。正常電源失電時,備用電源投入使用。

(3) 應急電源。

① 定義:用作應急供電系統(tǒng)組成部分的電源。

② 電源來源:獨立于正常電源的發(fā)電機組,供電網(wǎng)絡中獨立于正常電源的專用饋電線路、蓄電池、干電池。

③ 供電負荷:特別重要負荷。

④ 與正常電源的關系:與正常電源之間為主備關系,兩者之間是獨立的。正常電源和備用電源都失電時,應急電源投入使用。

對以上三種電源之間的關系,還需注意以下方面:

(1) 對于二級負荷,只有當負荷較小或地區(qū)供電條件困難時,才允許由一回6 kV及以上的專用架空線供電,二級負荷不用設置備用電源。一般情況下,二級負荷需要有兩回線路供電,含兩個電源,但對兩個電源的獨立性不作要求。在實際工程中,二級負荷通常需要設置備用電源。

(2) 三級負荷是否設置備用電源,可根據(jù)用戶實際需求適當增加。

(3) 根據(jù)特別重要負荷對應急電源的轉換時間及供電持續(xù)時間的要求,可設置多個應急電源組合來滿足要求。圖1(a)中,柴油發(fā)電機組和蓄電池組均為應急電源,兩者配合為特別重要負荷供電。

正常電源、備用電源及應急電源的供電范圍如圖2所示。

圖2 正常電源、備用電源及應急電源的供電范圍

5 結 語

我國國家標準在應急供電系統(tǒng)、應急電源和備用電源的定義及相關規(guī)定等方面借鑒和引用了IEC標準,同時也結合我國的經(jīng)濟和供電現(xiàn)狀而作出了一些調(diào)整,但還存在一些問題,需要引起業(yè)內(nèi)人士的重視,以便在工程實踐中正確理解和運用國家標準,同時希望引起相關國家規(guī)范編制組的重視,在今后規(guī)范作修訂時能夠予以解決。

[1] 供配電系統(tǒng)設計規(guī)范:GB 50052—2009[S].

[2] 民用建筑電氣設計規(guī)范:JGJ 16—2008[S].

[3] 鄧珺.工業(yè)UPS系統(tǒng)的選擇與設計[J].現(xiàn)代建筑電器,2015,6(6):10-12.

Discussion on Electric Source for Safety Service and Electric Supply System for Safety Service

SHENG Xiaowei

(China BCEL International Engineering Co.,Ltd., Beijing 100026, China)

The definition of electric source for safety services in the state code was compared with that of IEC,and the similarities and differences of safety services between national standard and IEC standard were also analyzed.The scope of emergency power supply system was also clarified.Standby power definition and standby power supply load regulation in the code for design electric power supply system are contradictory.The relationship between the normal power supply,standby power and emergency power supply was also analyzed.

electric supply system for safety service; electric source for safety service; stand-by electric source; duplicate supply

盛小偉(1974—),男,教授級高級工程師,從事建筑電氣供電可靠性及電氣防火方面的工作。

TU 852

B

1674-8417(2016)08-0030-04

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.008

2016-02-17