淺談應(yīng)急電源在辦公樓設(shè)計中的應(yīng)用

彭元媛（中航長沙設(shè)計研究院有限公司，湖南　長沙　410014）

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淺談應(yīng)急電源在辦公樓設(shè)計中的應(yīng)用

彭元媛（中航長沙設(shè)計研究院有限公司，湖南長沙410014）

隨著國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，人民生活條件逐步改善，人們對辦公環(huán)境的舒適度的要求越來越高。曾經(jīng)手工勞動的時代已無法滿足現(xiàn)代人的快速發(fā)展的步伐。如今的辦公設(shè)備日益趨向于智能化、信息化、一體化。提高辦公樓重要設(shè)備及重要場所的照明（例如中斷供電將造成重大經(jīng)濟損失的設(shè)備、電子信息設(shè)備機房的照明及設(shè)備用電、應(yīng)急照明、消防負(fù)荷、安防系統(tǒng)等）的可靠性成了電氣設(shè)計當(dāng)中的重點。

本人以某辦公大樓（下文簡稱為1001#樓）為例，淺談應(yīng)急電源在辦公樓設(shè)計中的應(yīng)用。

應(yīng)急電源；可靠性

1　項目介紹

1001#樓位于總建筑面積約36249m2，建筑高度為89.8m，屬于一類高層民用建筑。地下一層為變電所、水泵房、空調(diào)機房等，一層為消防控制室、會議室，二層為視頻會議室、UPS電池室、屏蔽機房、KVM室、計算機中心辦公室。三層至十九層均為辦公室。

本工程的負(fù)荷分為一級負(fù)荷和三級負(fù)荷，其中：

（1）一級負(fù)荷：消防泵、消防風(fēng)機、消防電梯、火警系統(tǒng)、防火卷簾、擋煙垂壁等消防負(fù)荷；應(yīng)急照明；走道照明、值班照明；安防系統(tǒng)；客梯用電；生活泵用電；電子信息設(shè)備機房的照明及設(shè)備用電。

（2）三級負(fù)荷：普通照明、普通插座；空調(diào)等。

2　應(yīng)急電源的種類

（1）有自動投入裝置的有效地獨立于正常電源的專用饋電線路。

（2）EPS應(yīng)急電源。

（3）UPS不間斷電源。

（4）獨立于正常電源的發(fā)電機組。

（5）蓄電池。

（6）太陽能光伏蓄電池電源系統(tǒng)。

為滿足本工程一級負(fù)荷的供電要求，在科研辦公樓的地下層設(shè)1處10/0.4kV變配電所，采用兩路10kV電源，單母線分段分列運行，互為熱備用。

應(yīng)急照明（除消防控制室的照明以外）、樓層設(shè)備間照明采用設(shè)于變電所的集中EPS供電。應(yīng)急照明燈具不帶蓄電池，EPS應(yīng)急供電時間為90min。應(yīng)急照明回路裝設(shè)火警系統(tǒng)控制模塊，火警時強制點亮應(yīng)急照明燈具。

二層UPS電池室、屏蔽機房、KVM機房、視頻會議室、重要會議室、加密機房的照明引自設(shè)于KVM室的EPS，應(yīng)急供電時間為90min。

根據(jù)工藝專業(yè)所提條件，在UPS室設(shè)置兩臺在線式UPS電源，其中一臺為屏蔽機房等設(shè)備房動力供電，另一臺為樓層設(shè)備間交換機、KVM機房、視頻會議室、重要會議室、部分辦公室重要計算機的電源插座供電。

本項目的應(yīng)急電源的配置如表1所示。

表1　

綜上所述，本工程的應(yīng)急供電系統(tǒng)是由二路高壓電源及EPS（UPS）組成的，即雙市電+EPS（UPS），詳見圖1所示。

圖1　

3　應(yīng)急電源系統(tǒng)

（1）在工程設(shè)計中，對于特別重要負(fù)荷，盡可能減少重要負(fù)荷的負(fù)荷量。

（2）消防或重要用電設(shè)備的兩回電源線路在最末一級配電箱處自動切換，以此提高可靠性。

4　有自動投入裝置的有效地獨立于正常電源的專用饋電線路

4.1雙重電源的定義

一個負(fù)荷的電源是由兩個電路提供的，這兩個電路就安全供電而言被認(rèn)為是相互獨立的。

本工程的一級負(fù)荷是由雙重電源供電，10kV開關(guān)站主供電源引自附近某城市變電站，備用電源引自某220kV/10kV試驗變配電站。當(dāng)一路電源發(fā)生故障時，另一電源不考慮同時受到損壞。雙重電源一用一備，同時工作，各供一部分負(fù)荷，滿足一級負(fù)荷的供電要求。

4.2自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）

（1）自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器是由一個（或幾個）轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他必需的電器組成，用于監(jiān)測電源電路、并將一個或幾個負(fù)載電路從一路電源自動轉(zhuǎn)換到另一路電源的電器。

（2）ATSE的種類

ATSE分為派生型ATSE和專用型ATSE。

派生型ATSE又分為CC級、CB級、派生PC級。

派生型ATSE與專用型ATSE的比較見表2。

另外，對于安全照明其切換時間要求不大于0.25s，只有專用型ATSE才能滿足該要求。且派生型ATSE只有大電流的才有簡單的滅弧裝置，小電流無滅弧裝置，而專用型ATSE兩路電源采用獨立的滅弧通道。

通過比較，本工程采用專用型ATSE。

（3）采用同時切斷相線和中性線的四極開關(guān)。

采用四極開關(guān)可保證中性導(dǎo)體電流只會流經(jīng)相應(yīng)的電源開關(guān)的中性導(dǎo)體，避免中性導(dǎo)體產(chǎn)生分流和在線路周圍產(chǎn)生電磁場及電磁干擾。

（4）從安全角度著想，在 ATSE的進(jìn)線端加裝隔離開關(guān)，具備檢修隔離功能。

（5）選取的ATSE能耐受回路的預(yù)期短路電流，且ATSE的額定電流不小于回路計算電流的125%。

表2　派生型ATSE與專用型ATSE的比較

（6）采用自投自復(fù)式ATSE時，其切換時間與供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)時間相配合，避免連續(xù)切換。

當(dāng)ATSE具有自動重合閘功能時，工作電源突然斷電時，ATSE不能立即投到備用電源側(cè)，應(yīng)該有一段躲開自動重合閘時間的延時。避免剛切換到備用電源側(cè)，又自復(fù)至工作電源，這種連續(xù)切換是比較危險的。

（7）兩回電源線路在最末一級配電箱處自動切換，以此提高可靠性。

5　EPS應(yīng)急電源裝置

（1）EPS應(yīng)急電源的應(yīng)用范圍

EPS應(yīng)急電源是一種把蓄電池的直流電能逆變成交流電能的應(yīng)急電源。主要用于應(yīng)急照明系統(tǒng)及中斷供電時間為0.25s以上的負(fù)荷。

（2）EPS應(yīng)急電源裝置的切換時間為0.1～0.25s

應(yīng)急照明包括備用照明、疏散照明、安全照明。

①安全照明不大于0.25S，

②疏散照明及備用照明不大于5S。

（3）EPS應(yīng)急電源裝置的選擇

①EPS應(yīng)急電源裝置應(yīng)按照負(fù)荷性質(zhì)、負(fù)荷容量及備用供電時間等要求選擇。

②EPS應(yīng)急電源裝置輸出功率不小于所連接的應(yīng)急負(fù)荷總?cè)萘康?.3倍。

（4）EPS與自帶蓄電池應(yīng)急照明方式的比較

表3　

本工程選用柜裝整體式集中EPS應(yīng)急電源供電，EPS設(shè)置于變電所和操作間，較為隱蔽，管理方便，安全。并且燈具采用吸頂安裝的方式，不會因為觸摸而造成觸電的危險。

（5）EPS應(yīng)急電源的工作過程

當(dāng)建筑物發(fā)生火災(zāi)時，為疏散照明和其他重要的一級負(fù)荷供電。正常情況下，由市電經(jīng)過互投裝置給重要負(fù)荷供電，當(dāng)市電斷電后，互投裝置將立即切換至逆變器供電，供電時間由蓄電池的容量決定。當(dāng)市電電壓恢復(fù)時，應(yīng)急電壓將恢復(fù)為市電供電。

6　UPS不間斷電源裝置

（1）UPS不間斷電源裝置的應(yīng)用范圍

UPS不間斷電源裝置主要用于中斷供電時間不允許超過毫秒級的用電負(fù)荷。

（2）UPS不間斷電源裝置的切換時間為2～10ms。

（3）UPS不間斷電源裝置的選擇

①對電子計算機系統(tǒng)的供電時，其額定輸出功率應(yīng)大于計算機各設(shè)備額定功率總和的1.2倍。

②對其他用電設(shè)備供電時，為最大計算負(fù)荷的1.3倍。

（4）UPS不間斷電源裝置的接地

UPS電源輸出端的中性線（N極），要求與接地裝置直接引來的接地干線相聯(lián)接，做重復(fù)接地，接地電阻不大于1Ω。

三相UPS裝置的交流輸出端要求裝設(shè)隔離變壓器以實現(xiàn)UPS輸出N線重復(fù)接地。

7　總結(jié)

本工程所涉及的應(yīng)急電源種類僅有以下三種：

（1）有自動投入裝置的有效地獨立于正常電源的專用饋電線路。

（2）EPS應(yīng)急電源。

（3）UPS不間斷電源。

柴油發(fā)電機組、蓄電池、太陽能光伏蓄電池電源系統(tǒng)在辦公大樓中的應(yīng)用也很普遍。尤其是太陽能光伏蓄電池電源系統(tǒng)為建筑提供綠色能源、節(jié)能、環(huán)保，是一項先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，在全世界得到廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)在的設(shè)計當(dāng)中越來越被重視。

［1］《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ16-2008）.中華人民共和國建設(shè)部，2008，8.

［2］《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊（第三版）》.中國電力出版社，2005，10.

［3］《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》.中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.

［4］《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052-2009）.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2009，11

彭元媛（1984-），女，工程師，本科，主要從事建筑電氣設(shè)計工作。

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2095-2066（2016）19-0139-02

2016-6-20