淺談應急電源在辦公樓設計中的應用

彭元媛（中航長沙設計研究院有限公司，湖南　長沙　410014）

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淺談應急電源在辦公樓設計中的應用

彭元媛（中航長沙設計研究院有限公司，湖南長沙410014）

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

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

應急電源；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。

本工程的負荷分為一級負荷和三級負荷，其中：

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

（2）三級負荷：普通照明、普通插座；空調等。

2　應急電源的種類

（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應急電源。

（3）UPS不間斷電源。

（4）獨立于正常電源的發電機組。

（5）蓄電池。

（6）太陽能光伏蓄電池電源系統。

為滿足本工程一級負荷的供電要求，在科研辦公樓的地下層設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。

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

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于KVM室的EPS，應急供電時間為90min。

根據工藝專業所提條件，在UPS室設置兩臺在線式UPS電源，其中一臺為屏蔽機房等設備房動力供電，另一臺為樓層設備間交換機、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。

本項目的應急電源的配置如表1所示。

表1　

綜上所述，本工程的應急供電系統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　應急電源系統

（1）在工程設計中，對于特別重要負荷，盡可能減少重要負荷的負荷量。

（2）消防或重要用電設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為是相互獨立的。

本工程的一級負荷是由雙重電源供電，10kV開關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。當一路電源發生故障時，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，各供一部分負荷，滿足一級負荷的供電要求。

4.2自動轉換開關電器（ATSE）

（1）自動轉換開關電器是由一個（或幾個）轉換開關電器和其他必需的電器組成，用于監測電源電路、并將一個或幾個負載電路從一路電源自動轉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。

采用四極開關可保證中性導體電流只會流經相應的電源開關的中性導體，避免中性導體產生分流和在線路周圍產生電磁場及電磁干擾。

（4）從安全角度著想，在 ATSE的進線端加裝隔離開關，具備檢修隔離功能。

（5）選取的ATSE能耐受回路的預期短路電流，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）采用自投自復式ATSE時，其切換時間與供配電系統繼電保護時間相配合，避免連續切換。

當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，應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，又自復至工作電源，這種連續切換是比較危險的。

（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應急電源裝置

（1）EPS應急電源的應用范圍

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

（2）EPS應急電源裝置的切換時間為0.1～0.25s

應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應急電源裝置的選擇

①EPS應急電源裝置應按照負荷性質、負荷容量及備用供電時間等要求選擇。

②EPS應急電源裝置輸出功率不小于所連接的應急負荷總容量的1.3倍。

（4）EPS與自帶蓄電池應急照明方式的比較

表3　

本工程選用柜裝整體式集中EPS應急電源供電，EPS設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應急電源的工作過程

當建筑物發生火災時，為疏散照明和其他重要的一級負荷供電。正常情況下，由市電經過互投裝置給重要負荷供電，當市電斷電后，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。當市電電壓恢復時，應急電壓將恢復為市電供電。

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對電子計算機系統的供電時，其額定輸出功率應大于計算機各設備額定功率總和的1.2倍。

②對其他用電設備供電時，為最大計算負荷的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接，做重復接地，接地電阻不大于1Ω。

三相UPS裝置的交流輸出端要求裝設隔離變壓器以實現UPS輸出N線重復接地。

7　總結

本工程所涉及的應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應急電源。

（3）UPS不間斷電源。

柴油發電機組、蓄電池、太陽能光伏蓄電池電源系統在辦公大樓中的應用也很普遍。尤其是太陽能光伏蓄電池電源系統為建筑提供綠色能源、節能、環保，是一項先進的節能技術，在全世界得到廣泛應用，在現在的設計當中越來越被重視。

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

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

［3］《全國民用建筑工程設計技術措施》.中國建筑標準設計研究院.

［4］《供配電系統設計規范》（GB50052-2009）.中華人民共和國住房和城鄉建設部，2009，11

彭元媛（1984-），女，工程師，本科，主要從事建筑電氣設計工作。

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2095-2066（2016）19-0139-02

2016-6-20