浅谈应急电源在办公楼设计中的应用

彭元媛（中航长沙设计研究院有限公司，湖南　长沙　410014）



浅谈应急电源在办公楼设计中的应用

彭元媛（中航长沙设计研究院有限公司，湖南长沙410014）

随着国民经济持续发展，人民生活条件逐步改善，人们对办公环境的舒适度的要求越来越高。曾经手工劳动的时代已无法满足现代人的快速发展的步伐。如今的办公设备日益趋向于智能化、信息化、一体化。提高办公楼重要设备及重要场所的照明（例如中断供电将造成重大经济损失的设备、电子信息设备机房的照明及设备用电、应急照明、消防负荷、安防系统等）的可靠性成了电气设计当中的重点。

本人以某办公大楼（下文简称为1001#楼）为例，浅谈应急电源在办公楼设计中的应用。

应急电源；可靠性

1　项目介绍

1001#楼位于总建筑面积约36249m2，建筑高度为89.8m，属于一类高层民用建筑。地下一层为变电所、水泵房、空调机房等，一层为消防控制室、会议室，二层为视频会议室、UPS电池室、屏蔽机房、KVM室、计算机中心办公室。三层至十九层均为办公室。

本工程的负荷分为一级负荷和三级负荷，其中：

（1）一级负荷：消防泵、消防风机、消防电梯、火警系统、防火卷帘、挡烟垂壁等消防负荷；应急照明；走道照明、值班照明；安防系统；客梯用电；生活泵用电；电子信息设备机房的照明及设备用电。

（2）三级负荷：普通照明、普通插座；空调等。

2　应急电源的种类

（1）有自动投入装置的有效地独立于正常电源的专用馈电线路。

（2）EPS应急电源。

（3）UPS不间断电源。

（4）独立于正常电源的发电机组。

（5）蓄电池。

（6）太阳能光伏蓄电池电源系统。

为满足本工程一级负荷的供电要求，在科研办公楼的地下层设1处10/0.4kV变配电所，采用两路10kV电源，单母线分段分列运行，互为热备用。

应急照明（除消防控制室的照明以外）、楼层设备间照明采用设于变电所的集中EPS供电。应急照明灯具不带蓄电池，EPS应急供电时间为90min。应急照明回路装设火警系统控制模块，火警时强制点亮应急照明灯具。

二层UPS电池室、屏蔽机房、KVM机房、视频会议室、重要会议室、加密机房的照明引自设于KVM室的EPS，应急供电时间为90min。

根据工艺专业所提条件，在UPS室设置两台在线式UPS电源，其中一台为屏蔽机房等设备房动力供电，另一台为楼层设备间交换机、KVM机房、视频会议室、重要会议室、部分办公室重要计算机的电源插座供电。

本项目的应急电源的配置如表1所示。

表1　

综上所述，本工程的应急供电系统是由二路高压电源及EPS（UPS）组成的，即双市电+EPS（UPS），详见图1所示。

图1　

3　应急电源系统

（1）在工程设计中，对于特别重要负荷，尽可能减少重要负荷的负荷量。

（2）消防或重要用电设备的两回电源线路在最末一级配电箱处自动切换，以此提高可靠性。

4　有自动投入装置的有效地独立于正常电源的专用馈电线路

4.1双重电源的定义

一个负荷的电源是由两个电路提供的，这两个电路就安全供电而言被认为是相互独立的。

本工程的一级负荷是由双重电源供电，10kV开关站主供电源引自附近某城市变电站，备用电源引自某220kV/10kV试验变配电站。当一路电源发生故障时，另一电源不考虑同时受到损坏。双重电源一用一备，同时工作，各供一部分负荷，满足一级负荷的供电要求。

4.2自动转换开关电器（ATSE）

（1）自动转换开关电器是由一个（或几个）转换开关电器和其他必需的电器组成，用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一路电源自动转换到另一路电源的电器。

（2）ATSE的种类

ATSE分为派生型ATSE和专用型ATSE。

派生型ATSE又分为CC级、CB级、派生PC级。

派生型ATSE与专用型ATSE的比较见表2。

另外，对于安全照明其切换时间要求不大于0.25s，只有专用型ATSE才能满足该要求。且派生型ATSE只有大电流的才有简单的灭弧装置，小电流无灭弧装置，而专用型ATSE两路电源采用独立的灭弧通道。

通过比较，本工程采用专用型ATSE。

（3）采用同时切断相线和中性线的四极开关。

采用四极开关可保证中性导体电流只会流经相应的电源开关的中性导体，避免中性导体产生分流和在线路周围产生电磁场及电磁干扰。

（4）从安全角度着想，在 ATSE的进线端加装隔离开关，具备检修隔离功能。

（5）选取的ATSE能耐受回路的预期短路电流，且ATSE的额定电流不小于回路计算电流的125%。

表2　派生型ATSE与专用型ATSE的比较

（6）采用自投自复式ATSE时，其切换时间与供配电系统继电保护时间相配合，避免连续切换。

当ATSE具有自动重合闸功能时，工作电源突然断电时，ATSE不能立即投到备用电源侧，应该有一段躲开自动重合闸时间的延时。避免刚切换到备用电源侧，又自复至工作电源，这种连续切换是比较危险的。

（7）两回电源线路在最末一级配电箱处自动切换，以此提高可靠性。

5　EPS应急电源装置

（1）EPS应急电源的应用范围

EPS应急电源是一种把蓄电池的直流电能逆变成交流电能的应急电源。主要用于应急照明系统及中断供电时间为0.25s以上的负荷。

（2）EPS应急电源装置的切换时间为0.1～0.25s

应急照明包括备用照明、疏散照明、安全照明。

①安全照明不大于0.25S，

②疏散照明及备用照明不大于5S。

（3）EPS应急电源装置的选择

①EPS应急电源装置应按照负荷性质、负荷容量及备用供电时间等要求选择。

②EPS应急电源装置输出功率不小于所连接的应急负荷总容量的1.3倍。

（4）EPS与自带蓄电池应急照明方式的比较

表3　

本工程选用柜装整体式集中EPS应急电源供电，EPS设置于变电所和操作间，较为隐蔽，管理方便，安全。并且灯具采用吸顶安装的方式，不会因为触摸而造成触电的危险。

（5）EPS应急电源的工作过程

当建筑物发生火灾时，为疏散照明和其他重要的一级负荷供电。正常情况下，由市电经过互投装置给重要负荷供电，当市电断电后，互投装置将立即切换至逆变器供电，供电时间由蓄电池的容量决定。当市电电压恢复时，应急电压将恢复为市电供电。

6　UPS不间断电源装置

（1）UPS不间断电源装置的应用范围

UPS不间断电源装置主要用于中断供电时间不允许超过毫秒级的用电负荷。

（2）UPS不间断电源装置的切换时间为2～10ms。

（3）UPS不间断电源装置的选择

①对电子计算机系统的供电时，其额定输出功率应大于计算机各设备额定功率总和的1.2倍。

②对其他用电设备供电时，为最大计算负荷的1.3倍。

（4）UPS不间断电源装置的接地

UPS电源输出端的中性线（N极），要求与接地装置直接引来的接地干线相联接，做重复接地，接地电阻不大于1Ω。

三相UPS装置的交流输出端要求装设隔离变压器以实现UPS输出N线重复接地。

7　总结

本工程所涉及的应急电源种类仅有以下三种：

（1）有自动投入装置的有效地独立于正常电源的专用馈电线路。

（2）EPS应急电源。

（3）UPS不间断电源。

柴油发电机组、蓄电池、太阳能光伏蓄电池电源系统在办公大楼中的应用也很普遍。尤其是太阳能光伏蓄电池电源系统为建筑提供绿色能源、节能、环保，是一项先进的节能技术，在全世界得到广泛应用，在现在的设计当中越来越被重视。

［1］《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）.中华人民共和国建设部，2008，8.

［2］《工业与民用配电设计手册（第三版）》.中国电力出版社，2005，10.

［3］《全国民用建筑工程设计技术措施》.中国建筑标准设计研究院.

［4］《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）.中华人民共和国住房和城乡建设部，2009，11

彭元媛（1984-），女，工程师，本科，主要从事建筑电气设计工作。

TN86

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2095-2066（2016）19-0139-02

2016-6-20