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備用電源
用來應(yīng)急使用的電源
供電級別較高的建筑，在正常情況下要能夠提供充足的電源，在正常使用的電源出現(xiàn)故障時也要有足夠的備用電源，當(dāng)建筑遇到緊急情況時(如:火災(zāi)、地震等)，也必須有應(yīng)急電源保證救災(zāi)和人員疏散。任何建筑都需要消耗大量電能才能得以正常使用和運轉(zhuǎn)，建筑消耗的電能，主要來源是國家或地區(qū)的電網(wǎng)，在電網(wǎng)不能保證供電或自身有特殊條件時也會以自備小型電廠作為主要電源或補充電源;在很多情況還會設(shè)置柴油發(fā)電機組和蓄電池儲能設(shè)備作為備用和應(yīng)急電源。
基本信息
| 中文名 | 備用電源 |
| 外文名 | stand-by electric source |
| 使用地點 | 建筑物 |
| 使用時期 | 正常電源被切斷時 |
| 類別 | 電源 |
| 詞性 | 名詞 |
收起
方案
根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范規(guī)定，民用建筑的常用供電方案有下面幾種:
1)對于一級負荷，電網(wǎng)能夠提供兩路電源，同時保證這兩路電源不會由于一路電源發(fā)生故障不能供電時，影響到另一路電源不能供電，在舊規(guī)范里稱之為兩路獨立電源。這兩路電源可以一路主要供電，另一路作為備用；也可以各自供部分負荷用電，同時互為備用。在沒有特別重要的一級負荷時，可不設(shè)發(fā)電機組等應(yīng)急電源。
2)對于一級負荷，能夠有兩路電網(wǎng)電源供電，但不能保證這兩路電源不會由于一路電源發(fā)生故障不能供電時，影響到另一路電源，這兩路電源可以一路主要供電，另一路作為備用；也可以各自供部分負荷用電，同時互為備用。由于電源滿足不了負荷的供電需求，需要設(shè)置柴油發(fā)電機組或EPS等電源設(shè)備作為備用電源和消防應(yīng)急電源。
4)對于二級負荷，能夠有兩路電網(wǎng)電源供電，必須保證一路電源發(fā)生故障，另一路電源不受到損壞，這兩路電源可以一路主要供電，另一路作為備用；也可以各自供部分負荷用電，同時互為備用，可以不設(shè)發(fā)電機組等備用和應(yīng)急電源。
5)對于二級負荷，當(dāng)只有一路電網(wǎng)電源供電時，外電滿足不了負荷的供電需求，也必須設(shè)置柴油發(fā)電機等電源設(shè)備作為備用電源和消防應(yīng)急電源。
6)對于二級負荷，在負荷較小或地區(qū)供電條件困難時，也可僅由一路電網(wǎng)電源供電而不設(shè)發(fā)電機組等應(yīng)急電源。但這路電源必須滿足以下條件之一：a．架空線路為6kV及以上的專用線路；b．埋地敷設(shè)的線路須由兩根電纜組成，電纜截面適當(dāng)加大，保證線路的每根電纜能夠承受100%的二級負荷。7)當(dāng)僅有三級負荷時，由一路電網(wǎng)電源供電。對第2種～第6種供電方案，應(yīng)急照明需設(shè)蓄電池組或者燈具自帶蓄電池，以滿足應(yīng)急照明的需要或電源轉(zhuǎn)換時間不大于5s的要求。
在一般民用建筑中，用電負荷按重要性可劃分為一級、二級和三級負荷；按使用功能劃分可分為：1)維持正常工作和生活的用電；2)保障舒適性的用電；3)保證建筑及人員安全的用電三種。有些負荷雖然負荷等級相同，但因為功能不同，供電考慮角度也不盡相同。
第1）類用電包括：住宅、寫字樓和商業(yè)一般的工作和生活照明用電、生活水泵、北方冬天的供暖用電、非消防使用的普通電梯用電等，一旦不能供電，會影響到居民的生活、商場的營業(yè)和辦公室的正常工作，給人們帶來不便。
第2）類用電包括：住宅和辦公室的空調(diào)、娛樂活動用電，普通場所的通風(fēng)用電等，如果不能供電，會在一定程度上使人感到不舒服。
第3）類用電包括：各種場所在火災(zāi)時使用的排煙風(fēng)機、樓梯加壓風(fēng)機、消防電梯、消防水泵及人員疏散照明的用電等，如果不能保證供電，會形成極大安全隱患，甚至直接引發(fā)事故，威脅到建筑和人員的安全。
在以上3種負荷中，第3)類負荷關(guān)系到建筑及人員安全，必須要保證用電；在電網(wǎng)電源不能滿足需要時，必須設(shè)置應(yīng)急電源。
第1)類負荷中維持正常生活的生活水泵、北方冬天的供暖用電、非消防使用的普通電梯用電等供電重要性與消防用電相同，應(yīng)該保證用電；在電網(wǎng)電源不能滿足需要時，需要設(shè)置備用電源。
第1)類負荷的一般工作和照明用電及第2)類負荷可以選擇性的供給備用電源。
在很多時候，電網(wǎng)電源并不能滿足建筑用電要求，這時就需要設(shè)置內(nèi)部電源作為備用和應(yīng)急電源。人們首先考慮到的是使用柴油發(fā)電機組。
柴油機的作用和使用范圍決定了柴油發(fā)電機組的容量。在多數(shù)情況下，發(fā)電機組兼做應(yīng)急電源和備用電源，其容量需考慮滿足不同的需要。兼做應(yīng)急電源和備用電源的發(fā)電機的容量，其額定輸出容量應(yīng)大于維持正常生活用電負荷所需容量，其應(yīng)急輸出容量應(yīng)大于消防等應(yīng)急負荷所需容量，選擇發(fā)電機時應(yīng)特別注意:1)柴油發(fā)電機組的額定輸出容量與應(yīng)急輸出容量并不相同，前者比后者大10%左右;2)發(fā)電機所帶負荷的總?cè)萘繎?yīng)小于其標稱值，同時考慮滿足不同負荷所需的富裕量。
在現(xiàn)代建筑中，因為某些建筑的重要性很高，很多建筑中大量的使用了計算機設(shè)備，很多場合對供電的連續(xù)性要求很高。比如：機場、鐵路、銀行、醫(yī)院、重要辦公建筑、重要會議中心等重要場所和一般建筑的消防和保安系統(tǒng)、計算機房等等。這類場合不但要求提供足夠的備用電源，對電能的轉(zhuǎn)換時間也有較高要求。對這類場所，除了提供必要的備用電源外，還應(yīng)根據(jù)設(shè)備對電能轉(zhuǎn)換時間的要求設(shè)置由蓄電池儲能的UPS不間斷電源系統(tǒng)，不間斷電源系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換時間須滿足設(shè)備容許最小斷電時間的要求，對時間要求極高的場所，可以以浮充電的方式供電。
柴油發(fā)電機的優(yōu)點非常明顯，只要柴油能夠保證供給，就可以長期供應(yīng)可靠電能，在野外作業(yè)、救災(zāi)等場合及在電網(wǎng)供電不能保證的地區(qū)，這一優(yōu)點尤為重要。在很多情況下柴油發(fā)電機供電的可靠程度遠高于電網(wǎng)電源。
但柴油發(fā)電機的缺點與優(yōu)點一樣明顯：1)發(fā)電機運行需要充足氧氣，燃油產(chǎn)生的煙氣嚴重污染空氣，在建筑中設(shè)置發(fā)電機，需要考慮進風(fēng)、排風(fēng)、排煙通道和除煙設(shè)備，在環(huán)保意識較強地區(qū)還要求排煙出口必須在建筑群下風(fēng)向的最高處，給建筑設(shè)計帶來一定麻煩；2)發(fā)電機運行時產(chǎn)生的噪聲和振動污染環(huán)境，發(fā)電機房周圍房間使用受到限制;3)發(fā)電機組啟動時間較長不能滿足部分設(shè)備的電源轉(zhuǎn)換時間的需要等。
分析
蓄電池作為供電能源的應(yīng)急電源EPS與UPS的構(gòu)成基本相同，主要組成均為充電器、逆變器、電池組、控制器等;EPS主要作為應(yīng)急照明電源和設(shè)備應(yīng)急電源使用；UPS作為給不容許斷電的特殊設(shè)備保障電源使用。
需注意不同類別應(yīng)急電源應(yīng)針對不同負載選擇使用，不應(yīng)混用。
蓄電池應(yīng)急電源優(yōu)點是：不污染環(huán)境，電源轉(zhuǎn)換時間短，尤其是UPS的轉(zhuǎn)換時間以ms記，可以認為是瞬間轉(zhuǎn)換。缺點是：電能容量受限制，充電時間長，不能長時間使用。
配電方案
在實際工程中，供電方案各自不同，每種供電方案又有不同配電方案可供選擇：
方案一：對由兩路高壓電源供電，不設(shè)發(fā)電機組等應(yīng)急電源的一、二類負荷的供電方案：變壓器成組設(shè)置，每一組變壓器數(shù)量不宜過多，分別由不同的高壓線路供電，每一重要負荷的兩路線路分別引自由不同高壓線路供電的變壓器。
方案二：對由一路高壓電源供電，設(shè)置發(fā)電機組等應(yīng)急電源的一、二級負荷的供電方案：每一重要負荷的兩路線路，一路引自變壓器，一路引自發(fā)電機。
方案三：對由兩路高壓電源供電，設(shè)置發(fā)電機組等應(yīng)急電源的一、二級負荷的供電方案：可以同方案二一樣，每一重要負荷的兩路線路，一路引自變壓器，一路引自發(fā)電機。
方案四：對由兩路高壓電源供電，設(shè)置發(fā)電機組等應(yīng)急電源的一、二級負荷的供電方案，也可以采用這種方案：變壓器成組設(shè)置，每一組有一臺變壓器(暫稱為可備用變壓器)低壓側(cè)與柴油發(fā)電機采用自投自復(fù)式雙電源切換開關(guān)連接，切換開關(guān)后形成一段單獨的母線段，本變壓器組所有重要負荷的應(yīng)急或備用電源均由該段母線段引出，需注意的是可備用變壓器的供電能力不應(yīng)小于發(fā)電機的供電能力。本人在設(shè)計中經(jīng)常采用方案四，曾經(jīng)將一個工程中六臺變壓器設(shè)為一組。
方案四比方案三有明顯的優(yōu)點：其一，方案三每一臺帶有重要負荷的變壓器因故不能供電，發(fā)電機均需啟動，方案四只有可備用變壓器不能供電，發(fā)電機才會啟動，柴油發(fā)電機啟動條件簡化，發(fā)電機啟動次數(shù)減少；其二，如果能將帶有重要負荷的變壓器與可備用變壓器由不同高壓電源供電的話，重要負荷將會有兩路電網(wǎng)電源和發(fā)電機電源三重保障，供電可靠性達到最佳；第三，當(dāng)采用重要負荷雙電源監(jiān)控系統(tǒng)時，只有正常情況下兩路電源均帶電才能有效監(jiān)控，這一條件方案三是做不到的。
對僅有一路高壓電源供電，不設(shè)發(fā)電機組等應(yīng)急電源的供電方案，二級重要負荷的兩路電源應(yīng)盡可能引自不同變壓器。
在實際工程中，一般會選用柴油發(fā)電機作為備用(應(yīng)急)電源，選用UPS作為計算機類負載的保障電源，配備一定數(shù)量的由EPS供電或自帶電池的應(yīng)急燈具。
EPS為設(shè)計人員帶來了新的選擇，有些設(shè)計人員將EPS用作備用電源，這樣做雖然有很大的好處，但其自身的局限性又使在使用中受到限制。
對有兩路電源供電的一、二類建筑，電源等級比較高，EPS作為備用電源實際上只是作為應(yīng)急電源或消防應(yīng)急電源使用。一般工程中的消防設(shè)備要求的供電時間不太長，最長(火災(zāi)時需保證照明的房間)的不超過3h，這種情況使用EPS自然是上佳選擇；但如果是只有一路電源供電的一、二類建筑，備用(應(yīng)急)在多數(shù)情況下是在作為電梯、生活水泵、污水泵等非消防負荷的備用電源使用，主電源的故障時間難以確定，備用電源使用時間不可預(yù)計，EPS作為備用(應(yīng)急)電源不能滿足需要。即使增加電池數(shù)量，仍然只能在有限時間供電，仍無法滿足備用電源的需要。
參考資料
[1]
什么是備用電源_備用電源工作原理_備用電源作用-與非網(wǎng) · 與非網(wǎng)[引用日期2021-07-27]
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