应急电源与应急供电系统

盛 小 伟

(中国中轻国际工程有限公司, 北京 100026)



应急电源与应急供电系统

盛 小 伟

(中国中轻国际工程有限公司, 北京 100026)

比较我国国家标准与IEC标准中对应急电源的定义,分析了应急电源供电负荷的异同,并对应急供电系统的范围进行了讨论。提出GB 50052—2009《供配电系统设计规范》中关于备用电源定义与备用电源供电负荷的规定存在矛盾,分析了正常电源、备用电源和应急电源三者之间的关系。

应急供电系统; 应急电源; 备用电源; 双重电源

0 引 言

我国国家标准中对应急供电系统、应急电源及备用电源的定义及它们的设置原则虽有相关规定,但在实际工程中往往还会遇到一些令电气设计人员困惑的问题。本文比较了我国国家标准与IEC标准中对应急电源与应急供电系统的规定,以期为电气设计人员提供参考。

1 国家标准与IEC标准中对应急电源的规定

根据应急供电系统和应急电源的定义可知,设置应急电源的依据是存在安全设施,即应急电源的供电负荷是安全设施。IEC 60364-5-56:2009《低压电气装置 第5-56部分:电气设备的选择和安装 应急供电》中关于应急电源的定义和设置应急电源的依据是统一的,并给出了一些安全设施的例子。我国国家标准GB 50052—2009《供配电系统设计规范》[1]第3.0.3条规定:“一级负荷中特别重要的负荷(简称特别重要负荷)供电,应符合下列要求:①除应由双重电源供电外,尚应增设应急电源,并严禁将其他负荷接入应急供电系统;②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。”

另外,JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》[2]第3.2.9条也作了相同的规定,并在其附录A中对部分建筑物的一级负荷中特别重要的负荷作了规定。

(1) GB 50052—2009和IEC 60364-5-56:2009中对应急供电系统及应急电源的定义相同。IEC 60364-5-56:2009中对应急电源的供电负荷与应急电源的定义统一,要求属于安全设施的用电设备设置应急电源;对应急电源的定义与应急电源的供电负荷不统一,应急电源的供电负荷属于特别重要负荷。

(2) 特别重要负荷并不等同于安全设施,有些是基于造成的影响考虑的(如国家级会堂、国宾馆、国家级会议中心的主会场、接见厅、宴会厅照明),有些是基于造成重大经济损失(如大型商场及超市的经营管理用计算机系统用电)或严重后果等方面考虑的。因此,GB 50052—2009中对应急电源的定义与应急电源的供电负荷不统一。

(3) IEC 60364-5-56:2009中消防用电设备属于安全设施,而我国标准并未将消防用电设备划分为一级负荷中特别重要负荷(特级体育场馆的应急照明除外)。

2 应急供电系统回路范围的确定

目前,一些电气设计人员关于应急供电系统回路(简称应急供电回路)的范围存在认识误区,认为只要是给特别重要负荷供电的回路就属于应急供电回路。GB 50052—2009第2.0.3条的“注”中明确指出:“供电系统包括电源和连接到电气设备端子的电气回路。在某些场合,它可以包括设备”,即应急供电回路的范围是指从应急电源算起,直至末端用电设备的整个电气回路。应急电源接线如图1所示。

图1 应急电源接线

图1(a)中,柴油发电机组不间断电源(Uninterrupted Power Supply,UPS)和蓄电池等均为应急电源,母线可称作应急母线。需要指出的是,由变压器T2低压母线连接应急母线的线路不属于应急供电回路,因当正常电源失电时该线路不参与应急供电系统对重要负荷进行供电。

对比图1(a)与图1(b)可知,图1(b)应急供电系统回路范围变小。应急电源为UPS和蓄电池,而柴油发电机组不能够作为应急电源,母线也不能够作为应急母线,原因是图1(b)中的柴油发电机组及母线不仅为重要负荷供电,同时还为一、二级负荷供电,故柴油发电机组属于备用电源[3]。

3 “备用电源的负荷严禁接入应急供电系统”的表述值得商榷

GB 50052—2009第3.0.9条文解释:“备用电源的负荷严禁接入应急供电系统”的目的是防止除特别重要负荷之外的其他负荷接入应急供电系统,该表述值得商榷,甚至与GB 50052—2009的一些条款规定相矛盾。

GB 50052—2009第2.0.5条规定:“备用电源是当正常电源断电时,由于非安全原因用来维持电气装置或其某些部分所需的电源”;第3.0.3条未对双重电源作充分解释,故很多电气设计人员对双重电源的理解存在误区。双重电源由正常电源和备用电源组成,且两者满足特定的条件。电源的备用关系通常分为两种,一种备用关系称为热备用,两个电源同时供电,互为备用,即彼此作为对方的备用电源。图1(a)中,1#电源、2#电源作为两路独立电源(双重电源)同时供电,10 kV母联开关断开运行,互为备用。正常电源还兼作备用电源,不论是正常电源还是备用电源,它们均为特别重要负荷供电。

另一种备用关系称为冷备用,即一个电源作正常电源(主用电源),另一个电源作备用电源,平时由正常电源供电,当正常电源断电时由备用电源供电。图1(b)中,由于电网供电条件所限制,仅一路市电高压进线,为满足一、二级负荷供电要求,设置柴油发电机组作为备用电源。针对特别重要负荷,设置蓄电池组或UPS作为应急电源。当市电停电时,起动柴油发电机组为一、二级负荷及特别重要负荷供电。

GB 50052—2009规定,特别重要负荷的供电电源是双重电源+应急电源,即等效于正常电源+备用电源+应急电源,且正常电源与备用电源之间满足双重电源的要求;备用电源的负荷包括特别重要负荷,而备用电源定义明确规定了其设置的依据和供电负荷(正常电源断电时需要继续供电运行的负荷,且这些负荷不是安全设施)。可见,GB 50052—2009关于备用电源的定义与备用电源供电负荷的规定是矛盾的。

由上述分析可知,GB 50052—2009第3.0.9条“备用电源的负荷严禁接入应急供电系统”的表述错误,建议采用诸如“除特别重要负荷之外的其他负荷严禁接入应急供电系统”或“一级、二级、三级负荷严禁接入应急供电系统”等表述。

4 正常电源、备用电源及应急电源的关系

供电电源分为正常电源、备用电源和应急电源,下面介绍三者的定义、来源、供电负荷及它们之间的关系。

(1) 正常电源。

① 定义:在正常情况下,能正常有效且连续为全部负荷提供电力的电源。

② 电源来源:国家供电电网(市电电网)或电力系统所属发电厂。

③ 供电负荷:全部负荷。

④ 三者之间关系:正常电源处于主供地位,称为主供电源或主用电源。只有当正常电源失电时,备用电源或应急电源才供电。

(2) 备用电源。

① 定义:当正常电源断电时,由于非安全原因用来维持电气装置或某些部分所需的电源。

② 电源来源:国家供电电网(市电电网)或电力系统所属发电厂;用户自备电源(含自备发电机组、蓄电池、干电池等)。

③ 供电负荷:一、二级负荷及一级负荷中特别重要的负荷;根据用户对供电可靠性的实际需求,确定需要增设备用电源的负荷。

④ 与正常电源的关系:与正常电源之间为主备关系。正常电源失电时,备用电源投入使用。

(3) 应急电源。

① 定义:用作应急供电系统组成部分的电源。

② 电源来源:独立于正常电源的发电机组,供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路、蓄电池、干电池。

③ 供电负荷:特别重要负荷。

④ 与正常电源的关系:与正常电源之间为主备关系,两者之间是独立的。正常电源和备用电源都失电时,应急电源投入使用。

对以上三种电源之间的关系,还需注意以下方面:

(1) 对于二级负荷,只有当负荷较小或地区供电条件困难时,才允许由一回6 kV及以上的专用架空线供电,二级负荷不用设置备用电源。一般情况下,二级负荷需要有两回线路供电,含两个电源,但对两个电源的独立性不作要求。在实际工程中,二级负荷通常需要设置备用电源。

(2) 三级负荷是否设置备用电源,可根据用户实际需求适当增加。

(3) 根据特别重要负荷对应急电源的转换时间及供电持续时间的要求,可设置多个应急电源组合来满足要求。图1(a)中,柴油发电机组和蓄电池组均为应急电源,两者配合为特别重要负荷供电。

正常电源、备用电源及应急电源的供电范围如图2所示。

图2 正常电源、备用电源及应急电源的供电范围

5 结 语

我国国家标准在应急供电系统、应急电源和备用电源的定义及相关规定等方面借鉴和引用了IEC标准,同时也结合我国的经济和供电现状而作出了一些调整,但还存在一些问题,需要引起业内人士的重视,以便在工程实践中正确理解和运用国家标准,同时希望引起相关国家规范编制组的重视,在今后规范作修订时能够予以解决。

[1] 供配电系统设计规范:GB 50052—2009[S].

[2] 民用建筑电气设计规范:JGJ 16—2008[S].

[3] 邓珺.工业UPS系统的选择与设计[J].现代建筑电器,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

盛小伟(1974—),男,教授级高级工程师,从事建筑电气供电可靠性及电气防火方面的工作。

TU 852

B

1674-8417(2016)08-0030-04

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.08.008

2016-02-17