应急电源的使用

电力18讯：    
官志勇 北京电力工程管理中心

1 应急电源的应用范围

有关电气规程和国家标准规定，一类高层建筑应按一级负荷供电。

一级负荷供电的一般为：电视台、广播电台、民用机场、火车站、银行、县（区）级以上医院、市（地区）及以上气象台、重要办公建筑、高等院校和科学院的重要实验室，大型博物馆以及计算中心等。

一级负荷，要求供电系统无论是正常运行还是发生事故时，都能保证其连续供电。因此对一级负荷，应由两个独立的电源供电，并按生产的需要和允许停电的时间，采用双电源自动或手动切换，或采用双电源分组同时供电的接线，一般情况下，还应有应急电源作备用。如果一级负荷不大，则可采用蓄电池、自备发电机等设备，或者从邻近的单位取得第二个独立电源。这里所说的两个“独立电源”，是指其中任一个电源发生故障或停电检修时，而不致影响另一个电源继续供电。

应急电源的应用范围：

・消防设施用电：消防水泵、消防电梯、防排烟设施、火灾自动报警系统、应急照明、电动防火门等。

・保安设施用电：防盗信号电源、事故应急照明、道路照明。

・大中型电子计算机系统电源。

・高级宾馆、重要办公大楼、商业金融大厦的中央控制室及计算机管理系统。

・具有重要政治、经济意义的部分电力和照明用电。

2 常用应急电源

常用的应急电源包括：独立于正常电源的发电机组、供电网络中有效独立于正常电源的电池组。

由于柴油发电机的容量较大，可并机运行且持续供电时间长，还可独立运行，不与地区电网并列运行，不受电网故障的影响，可靠性较高。尤其对某些地区常用市电不是很可靠的情况下，把柴油发电机作为备用电源，既能起到应急电源的作用，又能通过低压系统的合理优化，将一些平时比较重要的负荷在停电时使用，因此在工程中得到广泛的使用。

但柴油发电机的推广也带来诸多问题：首选是占用面积较大，除发电机组外，还需考虑控制、配电、油箱等附属设备间，对平面和空间要求较高，加上储油间本身是一个火灾隐患，所以还需对其进行防火处理。在城市用地日趋紧张的情况下，也应考虑其经济合理性。其次，柴油发电机组带来的噪音、振动、排烟、通风、防潮、防冻的问题也很严重，这和目前所倡导的环保理念也格格不入，尤其是对环保要求较高的医院、商业中心及高级商务楼更不合适。再次，柴油发电机组的运行必须是在市电同时失去的情况下才能启动，严禁和市电并列运行。这样，如果发电机的自启动信号取自10 kV进线侧TV，虽然能满足消防设备两路电源末端切换的要求，但出现线路故障时，由于市电并未失去，而此时柴油发电机组也未能启动，这样造成两路电源形同虚设。如果发生火灾，应急电源不能起到相应的作用。在某些场合，对允许中断时间要求较高的情况下，柴油发电机的启动时间一般在15 s以内，柴油发电机作为应急电源是不能满足允许中断时间要求的。规程规定：在重要场所的安全照明电源转换时间规定不能超过0.5 s，而备用照明在证券、银行等场所电源转换时间不能超过1.5 s。故在这种情况下，只能采用蓄电池作为应急电源，而发电机组只是为了蓄电池投入运行前的过渡期使用，相当于采用了两套应急电源系统，一般不经济很少采用。

采用蓄电池作为应急电源，主要指允许短时电源中断的应急电源装置（EPS）和不间断电源装置（UPS）。

蓄电池是一种能量转换装置，充电时将电能转换成化学能而被贮存在蓄电池中，放电时又将化学能转换成电能供负荷工作。蓄电池充电和放电均为直流，所以变（配）电所蓄电池的充电电源需由交流电源经整流获得。

蓄电池的基本工作原理为电池通过氧化-还原电化学反应，将电池内活性物质的化学能直接转换为电能的一种独立直流电源。它是由正极、负极、电解质、隔膜和容器等部分组成。

电池工作时，负极活性物质发生电化学氧化反应，释放出电子，在两极间电位差的作用下，电子由负极流经外线路传递到正极。正极活性物质则接受电子发生电化学还原反应，同时电解质的离子通过扩散和迁移，在电池内部传输电流，从而形成一个导电回路，隔膜的作用是把正、负极分隔开，防止发生短路现象。电池容器可根据使用要求做成圆筒形、长方形等各种形状。

蓄电池是可以再充电并反复使用的电池，它的电极反应有很好的可逆性，放电时消耗的活性物质在充电时得以恢复。放电时是化学能转变为电能的过程，而充电时是电能转变为化学能的过程，它是一种化学能、电能相互转换的储能装置。

3 EPS和UPS、柴油发电机的性能比较

EPS和UPS性能的比较见表1。


从表1可以看出，UPS适合计算机类负载，允许停电时间为ms级，EPS特别适合作为消防设施用电的应急电源。

EPS和柴油发电机性能的比较见表2。
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