| 1 應(yīng)急電源的應(yīng)用范圍
有關(guān)電氣規(guī)程和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，一類(lèi)高層建筑應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷供電。
一級(jí)負(fù)荷供電的一般為：電視臺(tái)、廣播電臺(tái)、民用機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站、銀行、縣（區(qū)）級(jí)以上醫(yī)院、市（地區(qū)）及以上氣象臺(tái)、重要辦公建筑、高等院校和科學(xué)院的重要實(shí)驗(yàn)室，大型博物館以及計(jì)算中心等。
一級(jí)負(fù)荷，要求供電系統(tǒng)無(wú)論是正常運(yùn)行還是發(fā)生事故時(shí)，都能保證其連續(xù)供電。因此對(duì)一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，并按生產(chǎn)的需要和允許停電的時(shí)間，采用雙電源自動(dòng)或手動(dòng)切換，或采用雙電源分組同時(shí)供電的接線，一般情況下，還應(yīng)有應(yīng)急電源作備用。如果一級(jí)負(fù)荷不大，則可采用蓄電池、自備發(fā)電機(jī)等設(shè)備，或者從鄰近的單位取得第二個(gè)獨(dú)立電源。這里所說(shuō)的兩個(gè)“獨(dú)立電源”，是指其中任一個(gè)電源發(fā)生故障或停電檢修時(shí)，而不致影響另一個(gè)電源繼續(xù)供電。
應(yīng)急電源的應(yīng)用范圍：
1、消防設(shè)施用電：消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)施、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、應(yīng)急照明、電動(dòng)防火門(mén)等。
2、保安設(shè)施用電：防盜信號(hào)電源、事故應(yīng)急照明、道路照明。
3、大中型電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電源。
4、高級(jí)賓館、重要辦公大樓、商業(yè)金融大廈的中央控制室及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。
5、具有重要政治、經(jīng)濟(jì)意義的部分電力和照明用電。
常用應(yīng)急電源
常用的應(yīng)急電源包括：獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組、供電網(wǎng)絡(luò)中有效獨(dú)立于正常電源的電池組。
由于柴油發(fā)電機(jī)的容量較大，可并機(jī)運(yùn)行且持續(xù)供電時(shí)間長(zhǎng)，還可獨(dú)立運(yùn)行，不與地區(qū)電網(wǎng)并列運(yùn)行，不受電網(wǎng)故障的影響，可靠性較高。尤其對(duì)某些地區(qū)常用市電不是很可靠的情況下，把柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源，既能起到應(yīng)急電源的作用，又能通過(guò)低壓系統(tǒng)的合理優(yōu)化，將一些平時(shí)比較重要的負(fù)荷在停電時(shí)使用，因此在工程中得到廣泛的使用。
但柴油發(fā)電機(jī)的推廣也帶來(lái)諸多問(wèn)題：首選是占用面積較大，除發(fā)電機(jī)組外，還需考慮控制、配電、油箱等附屬設(shè)備間，對(duì)平面和空間要求較高，加上儲(chǔ)油間本身是一個(gè)火災(zāi)隱患，所以還需對(duì)其進(jìn)行防火處理。在城市用地日趨緊張的情況下，也應(yīng)考慮其經(jīng)濟(jì)合理性。其次，柴油發(fā)電機(jī)組帶來(lái)的噪音、振動(dòng)、排煙、通風(fēng)、防潮、防凍的問(wèn)題也很?chē)?yán)重，這和目前所倡導(dǎo)的環(huán)保理念也格格不入，尤其是對(duì)環(huán)保要求較高的醫(yī)院、商業(yè)中心及高級(jí)商務(wù)樓更不合適。再次，柴油發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行必須是在市電同時(shí)失去的情況下才能啟動(dòng)，嚴(yán)禁和市電并列運(yùn)行。這樣，如果發(fā)電機(jī)的自啟動(dòng)信號(hào)取自10 kV進(jìn)線側(cè)TV，雖然能滿足消防設(shè)備兩路電源末端切換的要求，但出現(xiàn)線路故障時(shí)，由于市電并未失去，而此時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組也未能啟動(dòng)，這樣造成兩路電源形同虛設(shè)。如果發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)急電源不能起到相應(yīng)的作用。在某些場(chǎng)合，對(duì)允許中斷時(shí)間要求較高的情況下，柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間一般在15 s以內(nèi)，柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源是不能滿足允許中斷時(shí)間要求的。規(guī)程規(guī)定：在重要場(chǎng)所的安全照明電源轉(zhuǎn)換時(shí)間規(guī)定不能超過(guò)0.5 s，而備用照明在證券、銀行等場(chǎng)所電源轉(zhuǎn)換時(shí)間不能超過(guò)1.5 s。故在這種情況下，只能采用蓄電池作為應(yīng)急電源，而發(fā)電機(jī)組只是為了蓄電池投入運(yùn)行前的過(guò)渡期使用，相當(dāng)于采用了兩套應(yīng)急電源系統(tǒng)，一般不經(jīng)濟(jì)很少采用。
采用蓄電池作為應(yīng)急電源，主要指允許短時(shí)電源中斷的應(yīng)急電源裝置（EPS）和不間斷電源裝置（UPS）。
蓄電池是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，充電時(shí)將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能而被貯存在蓄電池中，放電時(shí)又將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能供負(fù)荷工作。蓄電池充電和放電均為直流，所以變（配）電所蓄電池的充電電源需由交流電源經(jīng)整流獲得。
蓄電池的基本工作原理為電池通過(guò)氧化-還原電化學(xué)反應(yīng)，將電池內(nèi)活性物質(zhì)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種獨(dú)立直流電源。它是由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜和容器等部分組成。
電池工作時(shí)，負(fù)極活性物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)，釋放出電子，在兩極間電位差的作用下，電子由負(fù)極流經(jīng)外線路傳遞到正極。正極活性物質(zhì)則接受電子發(fā)生電化學(xué)還原反應(yīng)，同時(shí)電解質(zhì)的離子通過(guò)擴(kuò)散和遷移，在電池內(nèi)部傳輸電流，從而形成一個(gè)導(dǎo)電回路，隔膜的作用是把正、負(fù)極分隔開(kāi)，防止發(fā)生短路現(xiàn)象。電池容器可根據(jù)使用要求做成圓筒形、長(zhǎng)方形等各種形狀。
蓄電池是可以再充電并反復(fù)使用的電池，它的電極反應(yīng)有很好的可逆性，放電時(shí)消耗的活性物質(zhì)在充電時(shí)得以恢復(fù)。放電時(shí)是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程，而充電時(shí)是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過(guò)程，它是一種化學(xué)能、電能相互轉(zhuǎn)換的儲(chǔ)能裝置。
EPS和UPS、柴油發(fā)電機(jī)的性能比較
UPS適合計(jì)算機(jī)類(lèi)負(fù)載，允許停電時(shí)間為ms級(jí)，EPS特別適合作為消防設(shè)施用電的應(yīng)急電源。因此在許多場(chǎng)合，采用EPS取代柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源是可行的。
EPS的應(yīng)用
EPS既可以采用類(lèi)同于柴油發(fā)電機(jī)的配電方案，也可對(duì)一些應(yīng)急負(fù)荷要求較高的場(chǎng)所，在配電末端設(shè)置EPS。
無(wú)論L1、L2的正常停電或是L1、L2的線路故障，可通過(guò)蓄電池組直流儲(chǔ)能放電，經(jīng)過(guò)逆變環(huán)節(jié)提供交流電源至應(yīng)急負(fù)荷，由于整流環(huán)節(jié)的存在，因而蓄電池不會(huì)向工作電源進(jìn)線側(cè)反饋，因此不存在像柴油發(fā)電機(jī)由于正常線路故障而不能啟動(dòng)的情況。
確定EPS電源容量，首先要使電源容量大于負(fù)荷功率，其次要根據(jù)不同的負(fù)載類(lèi)型，對(duì)大容量的電動(dòng)機(jī)應(yīng)考慮電壓降對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的影響，或是增加EPS的容量，或是對(duì)電動(dòng)機(jī)負(fù)載采取降壓?jiǎn)?dòng)等方式。
對(duì)應(yīng)急照明，目前采用較多的是獨(dú)立供電式系統(tǒng)，即每個(gè)應(yīng)急照明燈具自帶蓄電池作為備用電源。建議采用集中供電式系統(tǒng)，在每層配電小室設(shè)專用的EPS裝置，用于應(yīng)急照明的供電，應(yīng)急照明燈具本身不帶蓄電池，正常照明電源故障時(shí)，由EPS集中供電。
如果采用EPS集中供電式系統(tǒng)，燈具內(nèi)部所有復(fù)雜的電子線路能夠被省略掉。由于EPS電子部分對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格和設(shè)備體積影響不大，可以充分設(shè)置各種電壓、過(guò)電流、抗沖擊等保護(hù)措施，選擇較好的元器件，使用壽命較長(zhǎng)，平時(shí)的維護(hù)成本也能降低很多。電池容量選擇多大才合適，涉及到價(jià)格、體積、維護(hù)等多種因素，因此不是備用時(shí)間越長(zhǎng)越好，而是根據(jù)工程規(guī)模、性質(zhì)、負(fù)荷的重要程度、相應(yīng)消防設(shè)備在火災(zāi)中的使用極限等情況來(lái)確定。
電氣規(guī)程規(guī)定：商業(yè)樓、展覽館、綜合樓、一類(lèi)建筑的財(cái)貿(mào)金融樓、圖書(shū)館、書(shū)庫(kù)、重要的檔案館、科研樓、高級(jí)賓館的火災(zāi)延續(xù)時(shí)間應(yīng)按3 h計(jì)算，其他高層可按2h計(jì)算。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)可按火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1h計(jì)算，排煙機(jī)在280 ℃時(shí)能連續(xù)工作時(shí)間為30 min，耐火電纜在火災(zāi)連續(xù)工作時(shí)間為90 min。因此建議：用于消防泵的EPS電池備用時(shí)間≥90 min；用于噴淋泵的EPS電池備用時(shí)間≥60 min；用于排煙風(fēng)機(jī)的EPS電池備用時(shí)間≥30 min；用于火災(zāi)疏散標(biāo)志的EPS電池備用時(shí)間≥20 min；用于火災(zāi)備用照明電池備用時(shí)間≥60 min。
以上已考慮了全部失去供電電源而同時(shí)又發(fā)生火災(zāi)的最不利情況。
當(dāng)前在高層建筑供電可靠性要求越來(lái)越高的情況下，對(duì)環(huán)保要求且趨增加的今天，如果地區(qū)電力網(wǎng)中可靠性較高，柴油發(fā)電機(jī)連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作意義不大，用EPS取代柴油發(fā)電機(jī)作為應(yīng)急電源也不失為一種合適的選擇。
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