李 強(qiáng)

摘要:為了提高供電的可靠性,很多重要用電單位都設(shè)置自備應(yīng)急電源。目前社會(huì)上使用的自備應(yīng)急電源設(shè)備種類繁多,如何選用最合適的自備應(yīng)急電源是面臨的最大問(wèn)題。文章闡述了自備應(yīng)急電源的分類、特點(diǎn)、要求以及選擇的根據(jù),重點(diǎn)分析了柴油發(fā)電機(jī)組和靜止型UPS不間斷電源設(shè)備的選型、特性、使用條件以及使用方法。

關(guān)鍵詞:供電可靠性;選擇應(yīng)急電源;發(fā)電機(jī)組;UPS不間斷電源

中圖分類號(hào):TU113.64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-8937(2009)18-0120-02

現(xiàn)在很多用電單位為了保證重要負(fù)荷供電的可靠性,一般都要求兩路及以上電源進(jìn)線,由自備應(yīng)急電源作為第三電源。對(duì)于特別重要的負(fù)荷(如銀行、醫(yī)院、大型商場(chǎng)、重要賓館、通信樞紐等的業(yè)務(wù)電腦與管理電腦系統(tǒng)電源),除設(shè)置應(yīng)急發(fā)電機(jī)組外,還要另設(shè)靜止型交流UPS不間斷電源裝置提供第四電源。如何選用最合適的自備應(yīng)急電源是面臨的最大問(wèn)題。

1 自備應(yīng)急電源的分類

①按照電能種類分:交流備用電源和直流備用電源兩種,交流電源又有單相與三相之別。

②按照電源設(shè)備種類分:自備柴油發(fā)電機(jī)組、自備汽油發(fā)電機(jī)組、靜止型交流不間斷電源裝置(UPS)及直流蓄電池組。其中以自備柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)用最為廣泛。

③按照發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)方式分:普通型、應(yīng)急自起動(dòng)型和全自動(dòng)化型三種。

2對(duì)自備應(yīng)急電源的一般要求

2.1安全

自備應(yīng)急電源的種類選擇、安裝地點(diǎn)及方式、與市電網(wǎng)的匹配等均要滿足有關(guān)規(guī)范、規(guī)定的安全要求。自備應(yīng)急電源與市電網(wǎng)、應(yīng)急電源與工作電源之間必須采取可靠切換裝置防止并列運(yùn)行,并應(yīng)設(shè)置防止誤并網(wǎng)的可靠聯(lián)鎖裝置。

2.2可靠

可靠性要求應(yīng)急電源如發(fā)電機(jī)組等設(shè)備能按要求迅速起動(dòng)及正常帶負(fù)荷運(yùn)行。

2.3優(yōu)質(zhì)

全壓起動(dòng)最大容量籠型異步電動(dòng)機(jī)時(shí),發(fā)電機(jī)母線電壓不應(yīng)低于額定電壓的75%,或通過(guò)計(jì)算確定。靜止型交流不間斷電源裝置三相輸出系統(tǒng)輸出電壓的不平衡系數(shù)應(yīng)不超過(guò)5%,輸出電壓的總波形失真度不應(yīng)超過(guò)5%。頻率誤差則不超過(guò)±0.5～1 Hz 。

2.4經(jīng)濟(jì)

要適當(dāng)考慮備用應(yīng)急電源設(shè)施設(shè)備投資、占地、運(yùn)行、維護(hù)、管理等費(fèi)用,盡可能節(jié)約。其中,使用多臺(tái)機(jī)組時(shí),應(yīng)選用同一生產(chǎn)廠、同型號(hào)、同規(guī)格的成套設(shè)備,以便于操作及維修。

2.5發(fā)展

對(duì)備用應(yīng)急電源的容量、場(chǎng)地布置、安裝處所等要適當(dāng)考慮5～10年內(nèi)擴(kuò)容發(fā)展的可能性。

3根據(jù)允許中斷供電的時(shí)間選擇自備應(yīng)急電源

根據(jù)允許中斷供電的時(shí)間,可分別選擇下列應(yīng)急電源:

①允許中斷供電時(shí)間為15 以上的供電,可選用快速自動(dòng)起動(dòng)的發(fā)電機(jī)組。

②自投裝置的動(dòng)作時(shí)間能滿足允許中斷供電時(shí)間的,可選用帶有自動(dòng)投入裝置的獨(dú)立于正常電源的專用饋電線路。

③允許中斷供電的時(shí)間為毫秒(ms)級(jí)供電,可選用蓄電池靜止型UPS不間斷供電裝置、蓄電池機(jī)械儲(chǔ)能電機(jī)型不間斷供電裝置等。

4自備應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組

4.1自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的供電范圍

對(duì)于高層建筑及工礦企業(yè)、部隊(duì)、學(xué)校、醫(yī)院、通信、高級(jí)賓館、大中型商場(chǎng)、飯店等,應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)供給動(dòng)力和照明用電。主要負(fù)荷有以下幾種:

①消防設(shè)備用電包括消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)施、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)滅火裝置、火災(zāi)事故照明、疏散指示標(biāo)志和自動(dòng)防火門窗、防火卷簾、消防控制室等。②應(yīng)急疏散照明。③電梯設(shè)備和生活用水泵。④中央控制室及電腦用電。⑤保安設(shè)施、報(bào)警裝置、通信設(shè)施、自動(dòng)門等設(shè)備的用電。⑥重要場(chǎng)所用電具有重要政治經(jīng)濟(jì)影響的場(chǎng)所的有關(guān)動(dòng)力、照明、空調(diào)等設(shè)備的用電。

4.2自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組容量的選擇

機(jī)組的容量與臺(tái)數(shù)應(yīng)按應(yīng)急負(fù)荷大小和投入順序以及單臺(tái)電機(jī)最大起動(dòng)容量等因素綜合考慮確定。一般按一級(jí)負(fù)荷的容量確定;對(duì)于重要的用電單位可按一級(jí)負(fù)荷和部分二級(jí)負(fù)荷來(lái)確定裝機(jī)容量。機(jī)組臺(tái)數(shù)不宜超過(guò)兩臺(tái)。

4.3自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的自起動(dòng)

機(jī)組應(yīng)始終處于準(zhǔn)備啟動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)市電中斷時(shí),機(jī)組應(yīng)立即起動(dòng),并在15s內(nèi)能自動(dòng)起動(dòng)投入正常帶負(fù)荷運(yùn)行。

4.3.1選擇自啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組

其要求是:①當(dāng)市電中斷供電時(shí),單臺(tái)機(jī)組應(yīng)能自動(dòng)起動(dòng),并在15s內(nèi)向負(fù)荷供電;②當(dāng)市電恢復(fù)正常后,應(yīng)能自動(dòng)切換和自動(dòng)延時(shí)停機(jī),由市電恢復(fù)向負(fù)荷供電;③當(dāng)連續(xù)三次自起動(dòng)失敗,應(yīng)能發(fā)出報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)起動(dòng)第二臺(tái)發(fā)電機(jī)組。

4.3.2對(duì)自起動(dòng)發(fā)電機(jī)組的要求

自起動(dòng)機(jī)組的操作電源、熱力系統(tǒng)、燃料油、潤(rùn)滑油、冷卻水以及室內(nèi)環(huán)境溫度等均應(yīng)保證機(jī)組隨時(shí)起動(dòng),水源及能源必須具有足夠的獨(dú)立性,不得受工作電源停電的影響。

4.3.3發(fā)電機(jī)組的電起動(dòng)設(shè)備

應(yīng)按下列要求設(shè)置:①電起動(dòng)蓄電池電壓宜為24V,容量應(yīng)按柴油機(jī)連續(xù)起動(dòng)不少于6次確定;②蓄電池組應(yīng)盡量靠近起動(dòng)電動(dòng)機(jī)設(shè)置,并應(yīng)防止油、水侵入;③應(yīng)設(shè)整流充電設(shè)備,其輸出電壓宜高于蓄電池組的電動(dòng)勢(shì)50%,輸入電流不小于蓄電10h放電率的電流。

4.3.4發(fā)電機(jī)組的保護(hù)

要求:①應(yīng)設(shè)有短路、過(guò)負(fù)荷、接地故障及過(guò)、欠電壓保護(hù)裝置;②當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行且無(wú)人經(jīng)常值班時(shí),應(yīng)設(shè)置逆功率保護(hù)。

4.3.5發(fā)電機(jī)組的控制

發(fā)電機(jī)組的控制有機(jī)房控制、控制室集中控制和自動(dòng)控制三種方式。對(duì)于應(yīng)急發(fā)電機(jī)組,宜采用自動(dòng)控制或控制室集中控制方式。

4.3.6自動(dòng)化發(fā)電機(jī)組

自動(dòng)化發(fā)電機(jī)組應(yīng)符合以下要求:①就地操作的發(fā)電機(jī)組應(yīng)在機(jī)旁實(shí)施人工起動(dòng)、調(diào)速、停機(jī),機(jī)房與值班室間應(yīng)設(shè)必要的聯(lián)絡(luò)信號(hào)、正常運(yùn)行和事故性質(zhì)的聲光信號(hào);應(yīng)單獨(dú)設(shè)置蓄電池組作為控制電源,并設(shè)置整流充電設(shè)備;應(yīng)能在控制室或配電室控制或監(jiān)視起動(dòng)、停機(jī)、送電、停電、調(diào)頻和調(diào)壓,監(jiān)測(cè)各運(yùn)行參數(shù)。②能自動(dòng)控制負(fù)荷的投入和切除;③能自動(dòng)控制附屬設(shè)備及自動(dòng)轉(zhuǎn)換冷卻方式和通風(fēng)方式。

4.4 自備應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的中性點(diǎn)運(yùn)行方式

只有一臺(tái)發(fā)電機(jī)組時(shí),一般采用三相四線制中性點(diǎn)直接接地工作制。當(dāng)多臺(tái)機(jī)組并列運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)一般經(jīng)中性線電抗器與接地線連接,也可采用中性線經(jīng)刀開(kāi)關(guān)與接地線連接。在并列運(yùn)行時(shí),任何情況下機(jī)組至少應(yīng)保持一臺(tái)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地,并按三相四線制工作方式運(yùn)行。

5靜止交流不間斷電源(UPS裝置)

5.1靜止型UPS不間斷電源的裝置適用場(chǎng)合

凡符合下列情況之一時(shí),應(yīng)設(shè)置靜止型交流不間斷電源:①當(dāng)用電負(fù)荷不允許中斷供電時(shí)。②當(dāng)用電負(fù)荷允許中斷供電時(shí)間要求在1.5 s以內(nèi)時(shí)。③重要場(chǎng)所(如監(jiān)控中心等)的應(yīng)急備用電源。

5.2靜止型UPS不間斷電源的變流過(guò)程及裝置設(shè)備

靜止型交流不間斷電源的變流過(guò)程為:輸入市電正弦交流電→整流為直流→蓄電池浮充供電→逆變成準(zhǔn)方波或方波→振蕩,濾波→輸出正弦交流電。在市電中斷后,蓄電池所蓄電能經(jīng)逆變器逆變后輸出正弦交流電(單相或三相)。

靜止型交流不間斷電源裝置的設(shè)備一般有晶閘管整流器柜、逆變器柜、變壓器柜、交流靜止型開(kāi)關(guān)柜、蓄電池組以及配電柜組合而成。

5.3靜止型UPS不間斷電源系統(tǒng)的交流輸入電源的要

求

宜采用兩路電源供電。不間斷電源系統(tǒng)的交流輸入,應(yīng)符合以下規(guī)定:

①交流輸入電壓的持續(xù)波動(dòng)范圍規(guī)定為±10% 。②旁路電源必須滿足負(fù)荷容量及特性的要求。③總相對(duì)諧波含量不超過(guò)10%。④不間斷電源的交流電源不宜與其他沖擊性負(fù)荷由同一變壓器及母線段供電。⑤不間斷電源系統(tǒng)的輸入、輸出回路宜采用電纜。

5.4靜止型UPS不間斷電源設(shè)備的選擇

其選型應(yīng)按負(fù)荷大小、運(yùn)行方式、電壓及頻率的波動(dòng)范圍、允許中斷供電時(shí)間、波形畸變系數(shù)及切換波形是否連續(xù)等各項(xiàng)指標(biāo)確定。

①在采用市電旁路時(shí),逆變器的頻率和相位應(yīng)與市電鎖相同步。②不間斷電源系統(tǒng)的直流環(huán)節(jié)有輸出回路時(shí),整流器及蓄電池均應(yīng)滿足其全部直流輸出回路的負(fù)荷電流及最大沖擊電流的要求。直流環(huán)節(jié)(整流器、蓄電池)的額定電壓應(yīng)根據(jù)需要按24、48、60、110、220V的電壓等級(jí)選取。③靜止型UPS不間斷電源設(shè)備的輸出功率按下列條件選擇:對(duì)電子計(jì)算機(jī)時(shí),其輸出功率應(yīng)大于電子計(jì)算機(jī)各設(shè)備額定功率總和的1.5倍;對(duì)其他用電設(shè)備供電時(shí),為最大計(jì)算負(fù)荷的1.3倍;負(fù)荷的最大沖擊電流不應(yīng)大于UPS不間斷電源設(shè)備額定電流的150%。④靜止型UPS不間斷電源的整流容量,應(yīng)大于或等于逆變器所需容量與蓄電池直供的應(yīng)急負(fù)荷之和。⑤蓄電池的容量,應(yīng)根據(jù)市電停電后由其維持供電時(shí)間長(zhǎng)短的要求選定。

蓄電池需要在常溫下能瞬時(shí)起動(dòng),因此宜選用堿性或酸性蓄電池,有條件時(shí)應(yīng)選用堿性燃料電池。

蓄電池組的額定放電時(shí)間宜按下列條件確定:①不間斷電源系統(tǒng)在交流輸入發(fā)生故障后,為保證用電設(shè)備按照操作順序進(jìn)行停機(jī),蓄電池的放電時(shí)間可按停機(jī)所需最長(zhǎng)時(shí)間來(lái)確定,一般可取8～15 min ;②當(dāng)有其他備用電源時(shí),UPS不間斷電源系統(tǒng)在交流輸入發(fā)生故障后,為保證用電設(shè)備供電的連續(xù)性,并等待其他備用電源的投入,其蓄電池額定放電時(shí)間一般可取10～30 min ;如有其他特殊要求,其蓄電池額定放電時(shí)間要根據(jù)負(fù)荷特性來(lái)確定。

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