建筑供配电设计中应急电源应用

建筑供配电设计中应急电源应用

彭小芳张振国

（重庆钢铁集团设计院有限公司重庆市400080）

摘要：在建筑结构中，供配电设计发挥着极为重要的作用。在建筑供配电设计过程中，通常会设计一些应急电源。因此，本文将根据应急电源的相关概述和特点，深入分析建筑供配电设计中应急电源的应用。

关键词：建筑供电；供配电；应急电源

引言：在我国社会的快速发展进程中，建筑技术水平得到了很大程度的提高，城市建筑开始向大规模方向发展，高层建筑的发展随之所产生的就是对供电要求越来越高，社会的信息化和现代化也使得建筑对供电的依赖程度越来越大，特别是一些比较重要的公共建筑，只要出现中断供电的现象，就会导致出现严重的经济损失。按国家相关标准的要求，如发生中断供电事故，对社会所造成损失的大小为划分标准，可把电力负荷划分为三个等级，分别为一级、二级和三级。不同等级的负荷，对电源所产生的要求不同。为了保证电力在中断后可以尽快得到恢复，把应急电源应用到各级别负荷的电力系统的设计中十分重要。

一、相关原理阐述

EPS是一种全新的应急电源，它是在不间断电源的基础上被研制出来的。应急电源装置，允许短时间电源出现中断，如正常电源出现故障、火灾等意外发生，应急电源系统能够集中的对应急照明系统和其它重要供电负荷供电。一般情况下，负载有用电是由市电所提供出来的，在市电电压超限或者中断，互投设备会马上向着逆变器供电中投切，并且，蓄电池的容量在某种程度上决定着供电时间。在恢复了市电电压之后，市电供电也会恢复，此外，还利用充电器对电磁组进行充电。

将UPS电路成熟的逆变技术应用到了EPS中，能够完全发挥出在市电故障出现的过程中，将交流电源提供给负载的功能。但是，有一定的差异是，一直都是通过逆变器对UPS进行供电处理，进而才能够将电源的品质有效的提升上来，在市电正常供电时，在逆变压器中，EPS会一直保持在关机的状态下。这时，通过转换开关与交流旁路所构成的供电系统，就会将一定的电能为市电提供出来。UPS主要是将一定的用电保障为计算机等紧密设备所提供出来，并且，在很多行业中都适合有应用EPS，UPS它有着较短的转换时间，并且它也将较高的要求抛向了它的工作环境。但是在环境的适应性上，EPS显然会更加的优越，其中在对重大的灾难事故进行防范的过程中，EPS在其中发挥着重要的作用。

二、应急电源的特点

应急电源采用了UPS电路成熟的逆变技术，都具备在市电故障时继续向负载提供交流电源的功能。不同之处在于UPS始终由逆变器输出供电，以保障电源品质；而EPS在市电正常时逆变器处于自动关机状态，此时，市电经由EPS的交流旁路和转换开关所组成的供电系统向负载供电。UPS主要是为计算机等紧密设备提供用电保障，EPS则适用于各个行业。UPS切换时间很短，EPS则相对较宽（O～4s）。UPS对环境要求较高，EPS则要求能适应各种环境。UPS主要以维护信息传输畅通为主要目的，EPS以防范重大灾难事故为主要目的。

三、应急电源的具体应用情况

以某大型商场为例，对应急电源在建筑供配电设计中的运用方法进行详细的阐述：

1.供配电设计概况

某大型商场供配电设计工程。商场共包括5层。1层--4层为服饰及衣帽商贸区，5层为饮食区。商场每日用电量极大，照明设备需长时间开启，极容易发生电压超负荷的事故，断电率高。为解决上述问题，工程决定将应急电源应用到供配电设计过程中，以降低突然断电对商场及顾客所带来的损失。

2.应急电源的应用方法

（1）设置方法

本工程应急电源的设置方法如下：第一，采用分散设计方法设计，整个商场共设计电源5个，分别分布在不同楼层。第二，单台应急电源的容量为22KW，能够满足国家对应急电源设计的标准要求。第三，应急电源不为消防设备供电。第四，设置应严格按照国家标准要求来完成。

（2）容量计算

当商场5台应急电源均单台启动时，应急电源的容量与各电动机的功率之和相等。但需满足以下条件：第一，每台电动机功率≤应急电源容量*1/7。第二，变频启动的最大单台电动机功率不可超过应急电源的总容量。第三，如上述条件无法满足，可通过调整应急电源容量的方法，提高电源容量与电动机容量的适应性，避免两者发生冲突。

（3）应急照明

在应急照明系统的备用电源中应用，通常对上述的EPS进行选择使用。为了保证能够正常的运行应急照明系统，按照相关技术规定中对它持续工作时间和切换时间所提出的要求去做：首先，供电的中断时间应该低于5秒。然而，就关键工作区和高风险的工作区来讲，应该在0.25秒以内控制应急照明供电中断时间；其次，最好选择市电，当在187—242V范围内存在着市电电压时，这样防止逆变器向着工作状态中进入；再次，将通量充足的电磁组为EPS配备出来，这样确保在中断市电供电时，保证应急照明灯能够进行1个小时以上的工作。第四，应该在24小时以内控制EPS中蓄电池的最大充电时间，在0.05e5A之内控制最大连续过充电电流。同时，还应该按照所要应用的应急照明灯具类型对EPS的输出功率进行选配：首先，一般的应急照明灯具。因为会通过有用功率来标注应急照明功率的。对应的，用又有功率因素来标注EPS逆变器的输出功率，这样就应该用S=P/0.8来表示具体选用的EPS满载输出功率。其次，当为高压气体型的应急照明灯具时，应该对低于20ms的EPS产品进行选择，并且其转换时间应该控制在20ms之内。这是由于一旦在20ms以上控制了高压气体等的供电中断时间之后，这样就极有可能中断或者熄灭了气体等内的放电电弧，这样一旦需要再次进行点燃．就会花费较长的时间。

（4）混合负荷

就混合负荷而言，应该在12ms之内控制切换时间。并且对电阻性照明负载和电感性机电负载的比例，应该首先分别统计出来。就电感性机电负载而言，对启动电动机时的电流冲击情况要率先去考虑。对于电动机启动过程中的电流冲击，在电感性机电负载情况下要充分的进行考虑：在混合负载供电或者EPS用于电动机负载时的输出功率等于或者大于负荷总计算功率的时候，这样对最大电动机的启动需要应该有效的给予满足。

（5）自动切换

工程应急电源自动切换的设计方法如下：第一，将应急电源的自动切换时间控制在12ms内。第二，严格控制电感性机的负载及电阻性照明负载的比例。第三，将启动电动机时的电流冲击状况作为重要参考指标，对电源的自动切换功能进行优化设计。第四，如启动电机前，无降压等过程。启动时，必须确保电机容量为正常容量的5--10倍。第五，如电动机的启动方式为变频启动，应首先确定电机的容量值，将其容量值提高至原有的2倍左右，提高应急电源的自动切换水平。

（6）N线布置

设置接地，提高电源输出N线过程的稳定性。接地后，需采用反复测试的方法，评估接地效果。如接地效果未达标，应重新接地。本工程设计接地后，对接地效果进行了测试，测试结果表明，接地设计达标，N线的输出过程较为稳定。

综上所述，自进入新世纪以来，随着经济和技术的快速发展，给我国建筑领域的发展带来了很大的促进作用。对于建筑结构来说，输配电装置对其发挥着十分重要的作用，不过由于输配电系统是一项技术性较强的工作，只要其出现问题，则很容易造成灾害的发生，所以把相应的应急电源应用到其中是很有必要的，可在一定程度上给我国建筑领域的持续健康发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]傅乔.公路隧道供配电设计中对于消防类负荷的做法[J/OL].中国高新技术企业，2017，（11）：190-191.

[2]史海疆.超高层建筑供配电系统设计探讨。访中国建筑上海设计研究院有限公司副总工程师张凤新[J].电气应用，2016，35（07）：4-8.

[3]呼小亮，王雁，杜贵府.大功率应急电源（EPS）关键技术研究[J].现代商贸工业，2011（11）.