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2012
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柴油發電機的應用范圍

1、應急電源的應用范圍 

  柴油發電機應用范圍有關電氣規程和國家標準規定,一類高層建筑應按一級負荷供電。 

  一級負荷供電的一般為:電視臺、廣播電臺、民用機場、火車站、銀行、縣(區)級以上醫院、市(地區)及以上氣象臺、重要辦公建筑、高等院校和科學院的重要實驗室,大型博物館以及計算中心等。 

  一級負荷,要求供電系統無論是正常運行還是發生事故時,都能保證其連續供電。因此對一級負荷,應由兩個獨立的電源供電,并按生產的需要和允許停電的時間,采用雙電源自動或手動切換,或采用雙電源分組同時供電的接線,一般情況下,還應有應急電源作備用。如果一級負荷不大,則可采用蓄電池、自備發電機等設備,或者從鄰近的單位取得第二個獨立電源。這里所說的兩個獨立電源,是指其中任一個電源發生故障或停電檢修時,而不致影響另一個電源繼續供電。 

  應急電源的應用范圍: 

  ·消防設施用電:消防水泵、消防電梯、防排煙設施、火災自動報警系統、應急照明、電動防火門等。 

  ·保安設施用電:防盜信號電源、事故應急照明、道路照明。 

  ·大中型電子計算機系統電源。 

  ·高級賓館、重要辦公大樓、商業金融大廈的中央控制室及計算機管理系統。 

  ·具有重要政治、經濟意義的部分電力和照明用電。 

2、常用應急電源 

  常用的應急電源包括:獨立于正常電源的發電機組、供電網絡中有效獨立于正常電源的電池組。 

  由于柴油發電機的容量較大,可并機運行且持續供電時間長,還可獨立運行,不與地區電網并列運行,不受電網故障的影響,可靠性較高。尤其對某些地區常用市電不是很可靠的情況下,把柴油發電機作為備用電源,既能起到應急電源的作用,又能通過低壓系統的合理優化,將一些平時比較重要的負荷在停電時使用,因此在工程中得到廣泛的使用。 

  但柴油發電機的推廣也帶來諸多問題:首選是占用面積較大,除發電機組外,還需考慮控制、配電、油箱等附屬設備間,對平面和空間要求較高,加上儲油間本身是一個火災隱患,所以還需對其進行防火處理。在城市用地日趨緊張的情況下,也應考慮其經濟合理性。其次,柴油發電機組帶來的噪音、振動、排煙、通風、防潮、防凍的問題也很嚴重,這和目前所倡導的環保理念也格格不入,尤其是對環保要求較高的醫院、商業中心及高級商務樓更不合適。再次,柴油發電機組的運行必須是在市電同時失去的情況下才能啟動,嚴禁和市電并列運行。這樣,如果發電機的自啟動信號取自10 kV進線側TV,雖然能滿足消防設備兩路電源末端切換的要求,但出現線路故障時,由于市電并未失去,而此時柴油發電機組也未能啟動,這樣造成兩路電源形同虛設。如果發生火災,應急電源不能起到相應的作用。在某些場合,對允許中斷時間要求較高的情況下,柴油發電機的啟動時間一般在15 s以內,柴油發電機作為應急電源是不能滿足允許中斷時間要求的。規程規定:在重要場所的安全照明電源轉換時間規定不能超過0.5 s,而備用照明在證券、銀行等場所電源轉換時間不能超過1.5 s。故在這種情況下,只能采用蓄電池作為應急電源,而發電機組只是為了蓄電池投入運行前的過渡期使用,相當于采用了兩套應急電源系統,一般不經濟很少采用。 

  采用蓄電池作為應急電源,主要指允許短時電源中斷的應急電源裝置(EPS)和不間斷電源裝置(UPS)。 

  蓄電池是一種能量轉換裝置,充電時將電能轉換成化學能而被貯存在蓄電池中,放電時又將化學能轉換成電能供負荷工作。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整流獲得。 

  蓄電池的基本工作原理為電池通過氧化-還原電化學反應,將電池內活性物質的化學能直接轉換為電能的一種獨立直流電源。它是由正極、負極、電解質、隔膜和容器等部分組成。 

  電池工作時,負極活性物質發生電化學氧化反應,釋放出電子,在兩極間電位差的作用下,電子由負極流經外線路傳遞到正極。正極活性物質則接受電子發生電化學還原反應,同時電解質的離子通過擴散和遷移,在電池內部傳輸電流,從而形成一個導電回路,隔膜的作用是把正、負極分隔開,防止發生短路現象。電池容器可根據使用要求做成圓筒形、長方形等各種形狀。 

  蓄電池是可以再充電并反復使用的電池,它的電極反應有很好的可逆性,放電時消耗的活性物質在充電時得以恢復。放電時是化學能轉變為電能的過程,而充電時是電能轉變為化學能的過程,它是一種化學能、電能相互轉換的儲能裝置。 

3、 EPSUPS、柴油發電機的性能比較 

  EPSUPS性能的比較見表1。 

  從表1可以看出,UPS適合計算機類負載,允許停電時間為ms級,EPS特別適合作為消防設施用電的應急電源。 

  EPS和柴油發電機性能的比較見表2。 

  因此在許多場合,采用EPS取代柴油發電機作為應急電源是可行的。 

4、EPS的應用 

  EPS既可以采用類同于柴油發電機的配電方案,也可對一些應急負荷要求較高的場所,在配電末端設置EPS,如圖1所示。 

  無論L1、L2的正常停電或是L1、L2的線路故障,可通過蓄電池組直流儲能放電,經過逆變環節提供交流電源至應急負荷,由于整流環節的存在,因而蓄電池不會向工作電源進線側反饋,因此不存在像柴油發電機由于正常線路故障而不能啟動的情況。 

  確定EPS電源容量,首先要使電源容量大于負荷功率,其次要根據不同的負載類型,對大容量的電動機應考慮電壓降對電動機啟動的影響,或是增加EPS的容量,或是對電動機負載采取降壓啟動等方式。 

  對應急照明,目前采用較多的是獨立供電式系統,即每個應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,在每層配電小室設專用的EPS裝置,用于應急照明的供電,應急照明燈具本身不帶蓄電池,正常照明電源故障時,由EPS集中供電。 

  如果采用EPS集中供電式系統,燈具內部所有復雜的電子線路能夠被省略掉。由于EPS電子部分對整個系統的價格和設備體積影響不大,可以充分設置各種電壓、過電流、抗沖擊等保護措施,選擇較好的元器件,使用壽命較長,平時的維護成本也能降低很多。 

  電池容量選擇多大才合適,涉及到價格、體積、維護等多種因素,因此不是備用時間越長越好,而是根據工程規模、性質、負荷的重要程度、相應消防設備在火災中的使用極限等情況來確定。 

  電氣規程規定:商業樓、展覽館、綜合樓、一類建筑的財貿金融樓、圖書館、書庫、重要的檔案館、科研樓、高級賓館的火災延續時間應按h計算,其他高層可按2h計算。自動噴水滅火系統可按火災延續時間1h計算,排煙機在280 時能連續工作時間為30 min,耐火電纜在火災連續工作時間為90 min。因此建議:用于消防泵的EPS電池備用時間≥90 min;用于噴淋泵的EPS電池備用時間≥60 min;用于排煙風機的EPS電池備用時間≥30 min;用于火災疏散標志的EPS電池備用時間≥20 min;用于火災備用照明電池備用時間≥60 min。 

  以上已考慮了全部失去供電電源而同時又發生火災的最不利情況。 

  當前在高層建筑供電可靠性要求越來越高的情況下,對環保要求且趨增加的今天,如果地區電力網中可靠性較高,柴油發電機連續長時間工作意義不大,用EPS取代柴油發電機作為應急電源也不失為一種合適的選擇。

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