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应急供电系统刍议 胡海金 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 摘 要： 从我国应急供电系统的发展历程谈起, 对比我国应急供电系统与 IEC 标准的特点, 并从工程实践中常遇到的问题出发, 就负荷分级不合理的问题, 选择应急电源不合理的问题, 两路正常电源达不到要求的问题, 备用电源负荷与一级负荷中特别重要的负荷混淆的问题, 消防负荷接入应急供电系统等问题进行分析, 在对应急供电系统分析论证基础上例举应急供电系统典型主接线关键词： 一级负荷中特别重要的负荷; 消防负荷; 发电厂用电负荷; 应急电源; 双重电源; 备用电源; 应急供电系统; 安全设施电源; 作者简介：胡海金, 男, 中国市政工程华北设计研究总院有限公司, 三院副总工程师Discussion on Emergency Power Supply SystemHU Haijin North China Municipal Engineering Design & Research Institute Co., Ltd.; Abstract： The characteristics of emergency power supply system and IEC standards are compared from the development history of the emergency power supply system in China. The problems encountered in engineering practice like the unreasonable load grading, unreasonable emergency power supply, unqualified two-way power supply, confusion in standby electric source and vital load in first grade load, and connection of fire load into emergency power supply system are analyzed. On the basis that the emergency power supply system is analyzed and demonstrated, the typical main wiring of emergency power supply system is enumerated.Keyword： vital load first grade load; fire load; electric load for power plant; emergency power supply; duplicate supply; stand-by electric source; electric supply systems for safety services; electric source for safety services; 0 引言新中国成立以来, 我国的设计规范经历了从无到有且逐步完善的发展历程, 尤其改革开放以来, 设计规范不断更新完善。

有关供配电系统的设计规范, 开始叫《工业与民用供配电系统设计规范》 (GBJ52-83) , 1995 年修编为《供配电系统设计规范》 (GB50052-95) , 2009 年又一次修编为 GB 50052-2009;作为民用建筑行业设计规范开始叫《建筑电气设计技术规程》 (JGJ 16-83, 试行) , 1992 年修编为《民用建筑电气设计规范》 (JGJ/T 16-92) , 2008 年又一次修编为 JGJ 16-2008纵观有关供配电系统的国家标准及行业标准, 一级负荷中特别重要的负荷、应急电源及应急供电系统的概念从无到有电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在对人身安全、经济损失上所造成的影响程度分为一级、二级及三级负荷GBJ52-83 并未提到一级负荷中特别重要的负荷及应急电源, 对于一、二级负荷没有考虑一个电源故障时另一电源同时故障的严重后果但是 JGJ 16-83 之 2.1.11 条规定“对于特等建筑应考虑一个电源系统检修或故障时, 另一电源系统又发生故障的严重情况, 此时应从电力系统取得第三电源或自备电源”, 但没有对“特等建筑”及其电源系统作明确规定, 这也就为一级负荷中特别重要的负荷及应急电源的应急供电系统打下了伏笔。

修编后, GB 50052-95 提出“在一级负荷中, 当中断供电将发生中毒、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, 应视为特别重要的负荷”, 还提出“一级负荷中特别重要的负荷, 除由两个电源供电外, 尚应增设应急电源, 并严禁将其它负荷接入应急供电系统并对应急电源作了规定;这些规定与修编的 JGJ/T 16-92 是一致的至此产生了有关一级负荷中特别重要的负荷及应急电源的概念, 诞生了应急供电系统应急供电系统不仅考虑一个电源检修或故障时的情况, 还要考虑另一电源再次故障时设置应急电源为保证一级负荷中特别重要的负荷供电可靠性要求, 应急电源的选择必须可靠并符合工程实际, 应急供电系统也必须简单可靠对应急供电系统的认识也是一个循序渐进的过程, 在工程实践中失误时有发生, 造成不必要的损失, 有将备用负荷接入应急供电系统的, 有不把消防负荷接入应急电源的, 有把电网第三电源盲目当做应急电源的, 也有工程本来用小容量UPS 即可却设一台自备发电机的, 还有虽然具备自备发电机电源作应急电源但两路正常电源不是双重电源的, 更有甚者本来最高负荷等级为一级负荷却夸大按应急电源系统供电的等等。

在设计工作中, 我们首先应该仔细分析负荷性质, 对负荷分级定性准确才能有的放矢合理选择应急电源, 构思合理的应急供电系统十分重要1 应急供电系统国家标准 GB 50052-2009《供配电系统设计规范》术语 2.0.3 条, 应急供电系统 (安全设施供电系统) 是“用来维持电气设备和电气装置运行的供电系统, 主要是:为了人体和家畜的健康和安全, 和/或为避免对环境或其他设备造成损失以符合国家规范要求”等同采用 IEC 标准的国家标准 GB/T 2900.71-2008/IEC 60050-826:2004《电工术语电气装置》中 826-10-04 条对应急供电系统 (electric supply systems for safety services, 安全设施供电系统) 规定的术语为:“用来维持电气设备和电气装置运行的供电系统, 主要是:———为了人体和家畜的健康和安全, 和/或———如果国家规范要求, 为避免对环境或其他设备造成损失GB 50052-2009 2.0.3 条规定的应急供电系统 (安全设施供电系统) 与 GB/T 2900.71-2008/IEC60050-826:2004《电工术语电气装置》826-10-04 的定义完全相同。

应急供电系统是供电系统的特殊形式, 它包括应急电源和连接到电气设备端子的电气回路, 在某些场合它也可以包括设备应急供电系统考虑了一个电源检修或故障时另一个电源又发生故障的可能, 即考虑电源事故叠加, 而除一级负荷中特别重要的负荷之外其它等级的负荷都不会考虑事故重叠所以, 认清应急供电系统, 首先就要认清一级负荷中特别重要的负荷及应急电源GB 50052-2009 规定“在一级负荷中, 当中断供电将造成人员伤亡或重大设备损坏或发生中毒、爆炸及火灾等情况的负荷, 以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷, 应视为一级负荷中特别重要的负荷”可见, 一级负荷中特别重要的负荷与“安全设施”“特别重要”两个词汇有关然而, 上文提到的 GB 50052-2009 术语及 GB/T 2900.71-2008/IEC60050-826:2004《电工术语电气装置》关于应急供电系统所服务的用电负荷中仅包括“安全设施”用电负荷, 这就是 GB 50052-2009 术语与所服务的负荷不统一之处, 也是我国标准与 IEC 相比的特点所在特别重要”场所用电负荷, 包括类似 GB 50052 以前各版本所提到的“重大的政治影响”的那些负荷, 如包括国家级会堂, 国宾馆, 国家级会议中心的主会场、接见厅、宴会厅照明等。

安全设施”包括人身和家畜的安全、环境安全、生产安全及重要设备安全如民用建筑中涉及国家安全的数据中心, 重要的国家及省部级防灾中心, 电力调度中心, 交通指挥中心, 大型金融中心的关键电子计算机系统和防盗报警系统, 大型国际比赛场馆的记分系统以及监控系统, 大中型医院涉及生命安全的手术室及医疗器械等等工业建筑中中压及以上的锅炉给水泵, 大型汽轮机及水泥厂大型回转窑等大型转动机械的盘车电机, 大型压缩机的润滑油泵等, 或者事故一旦发生能够及时处理, 防止事故扩大, 保证工作人员的抢救和撤离, 正常电源中断时处理安全停产所必须的应急照明、通信系统和自动控制装置等本文只讨论一般工业与民用用户的用电负荷, 不讨论发电厂的厂用电负荷发电厂的厂用电负荷为电力行业特有的负荷, 二者本质上基本相同只是方法不同而已, 这也是我国发电行业的特点GB 50052-2009 定义应急电源 (安全设施电源) 为用作应急供电系统组成部分的电源, 这与 IEC 标准是一致的应急电源是在正常电源发生故障情况下, 为确保一级负荷中特别重要的负荷的供电电源应急电源要与备用电源严格区分开来, GB 50052-2009 对备用电源定义为: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。

说明备用电源指的是为“非安全因素”服务的, 为“安全因素”服务的电源才是应急电源GB 50052-2009 规定应急电源类型包括发电机、电网中独立于正常电源的专用馈电线路、蓄电池及干电池, 这也与 IEC 标准规定相同2 必须在具有双重电源条件下设置应急电源GB 50052-2009 之 3.0.3 条作为强条规定了对一级负荷中特别重要的负荷的供电, 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双重电源是一级负荷的充分必要条件, 而一级负荷中特别重要的负荷是一级负荷的特殊情况GB 50052-2009 开始引进了一个“双重电源”的概念, 这与之前的版本不同双重电源是指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, 被认为是互相独立的双重电源”一词引用了 IEC 60050.601-1985《国际电工词汇》第 601 章中的术语第 601-02-19 条“Duplicate Supply”因地区大电力网在主网电压上部是并网的, 用电部门无论从电网取几回电源进线, 也无法得到严格意义上的两个独立电源双重电源比原规范的两个电源更具操作性, 双重电源可以是分别来自不同电网的电源, 或来自同一电网但在运行时, 电路互相之间联系很弱, 或者来自同一个电网但其间的电气距离较远, 一个电源系统任意一处出现异常运行时, 或发生短路故障时, 另一个电源仍能不中断供电, 这样的电源都可视为双重电源。

改革开放以来, 电力电网建设不断加强, 在城区取得双重电源并不困难由于一级负荷中特别重要的负荷的重要性要求其采用双重电源供电是必要条件, 而其在具备双重电源条件下设置应急电源的应急供电系统是充分必要条件实际方案设计时, 往往容易忽略这一点如果一个应急供电系统仅仅从地区电网取得两回路二级负荷电源并设应急发电机就不满足要求, 违反了 GB50052-2009之规定例如:笔者评审某三级甲等医院初步设计文件时发现, 设计师采用两路市电加一台应急发电机供电, 把一级负荷均接入应急供电系统问其原因, 回答是因为虽有两回路市电电源进线, 但只能满足二级。