備用電源

根據現行設計規範規定，民用建築的常用供電方案有下面幾種:

1)對於一級負荷，電網能夠提供兩路電源，同時保證這兩路電源不會由於一路電源發生故障不能供電時，影響到另一路電源不能供電，在舊規範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，可不設發電機組等應急電源。

2)對於一級負荷，能夠有兩路電網電源供電，但不能保證這兩路電源不會由於一路電源發生故障不能供電時，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。由於電源滿足不了負荷的供電需求，需要設置柴油發電機組或EPS等電源設備作為備用電源和消防應急電源。

3)對於一級負荷，只能有一路電網電源供電，外電滿足不了負荷的供電需求，必須設置柴油發電機等電源設備作為備用電源和消防應急電源。

4)對於二級負荷，能夠有兩路電網電源供電，必須保證一路電源發生故障，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，可以不設發電機組等備用和應急電源。

5)對於二級負荷，當只有一路電網電源供電時，外電滿足不了負荷的供電需求，也必須設置柴油發電機等電源設備作為備用電源和消防應急電源。

6)對於二級負荷，在負荷較小或地區供電條件困難時，也可僅由一路電網電源供電而不設發電機組等應急電源。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．埋地敷設的線路須由兩根電纜組成，電纜截面適當加大，保證線路的每根電纜能夠承受100%的二級負荷。7)當僅有三級負荷時，由一路電網電源供電。對第2種～第6種供電方案，應急照明需設蓄電池組或者燈具自帶蓄電池，以滿足應急照明的需要或電源轉換時間不大於5s的要求。

在一般民用建築中，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)保證建築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、娛樂活動用電，普通場所的通風用電等，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：各種場所在火災時使用的排煙風機、樓梯加壓風機、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，甚至直接引發事故，威脅到建築和人員的安全。

在以上3種負荷中，第3)類負荷關係到建築及人員安全，必須要保證用電；在電網電源不能滿足需要時，必須設置應急電源。

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，應該保證用電；在電網電源不能滿足需要時，需要設置備用電源。

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，電網電源並不能滿足建築用電要求，這時就需要設置內部電源作為備用和應急電源。人們首先考慮到的是使用柴油發電機組。

柴油機的作用和使用範圍決定了柴油發電機組的容量。在多數情況下，發電機組兼做應急電源和備用電源，其容量需考慮滿足不同的需要。兼做應急電源和備用電源的發電機的容量，其額定輸出容量應大於維持正常生活用電負荷所需容量，其應急輸出容量應大於消防等應急負荷所需容量，選擇發電機時應特別注意:1)柴油發電機組的額定輸出容量與應急輸出容量並不相同，前者比後者大10%左右;2)發電機所帶負荷的總容量應小於其標稱值，同時考慮滿足不同負荷所需的富裕量。

在現代建築中，因為某些建築的重要性很高，很多建築中大量的使用了計算機設備，很多場合對供電的連續性要求很高。比如：機場、鐵路、銀行、醫院、重要辦公建築、重要會議中心等重要場所和一般建築的消防和保安系統、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，還應根據設備對電能轉換時間的要求設置由蓄電池儲能的UPS不間斷電源系統，不間斷電源系統的轉換時間須滿足設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。

柴油發電機的優點非常明顯，只要柴油能夠保證供給，就可以長期供應可靠電能，在野外作業、救災等場合及在電網供電不能保證的地區，這一優點尤為重要。在很多情況下柴油發電機供電的可靠程度遠高於電網電源。

但柴油發電機的缺點與優點一樣明顯：1)發電機運行需要充足氧氣，燃油產生的煙氣嚴重污染空氣，在建築中設置發電機，需要考慮進風、排風、排煙通道和除煙設備，在環保意識較強地區還要求排煙出口必須在建築群下風向的最高處，給建築設計帶來一定麻煩；2)發電機運行時產生的雜訊和振動污染環境，發電機房周圍房間使用受到限制;3)發電機組啟動時間較長不能滿足部分設備的電源轉換時間的需要等。

於是EPS應急電源系統這種全新的產品應運而生，與發動機相比這種產品具有無污染、低雜訊、轉換快的優點，在很多場合可以代替柴油發電機用於工程中。

蓄電池作為供電能源的應急電源EPS與UPS的構成基本相同，主要組成均為充電器、逆變器、電池組、控制器等;EPS主要作為應急照明電源和設備應急電源使用；UPS作為給不容許斷電的特殊設備保障電源使用。

需注意不同類別應急電源應針對不同負載選擇使用，不應混用。

蓄電池應急電源優點是：不污染環境，電源轉換時間短，尤其是UPS的轉換時間以ms記，可以認為是瞬間轉換。缺點是：電能容量受限制，充電時間長，不能長時間使用。

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，不設發電機組等應急電源的一、二類負荷的供電方案：變壓器成組設置，每一組變壓器數量不宜過多，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，設置發電機組等應急電源的一、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，一路引自發電機。

方案三：對由兩路高壓電源供電，設置發電機組等應急電源的一、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，一路引自發電機。

方案四：對由兩路高壓電源供電，設置發電機組等應急電源的一、二級負荷的供電方案，也可以採用這種方案：變壓器成組設置，每一組有一台變壓器(暫稱為可備用變壓器)低壓側與柴油發電機採用自投自複式雙電源切換開關連接，切換開關后形成一段單獨的母線段，本變壓器組所有重要負荷的應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小於發電機的供電能力。本人在設計中經常採用方案四，曾經將一個工程中六台變壓器設為一組。

方案四比方案三有明顯的優點：其一，方案三每一台帶有重要負荷的變壓器因故不能供電，發電機均需啟動，方案四隻有可備用變壓器不能供電，發電機才會啟動，柴油發電機啟動條件簡化，發電機啟動次數減少；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電源和發電機電源三重保障，供電可靠性達到最佳；第三，當採用重要負荷雙電源監控系統時，只有正常情況下兩路電源均帶電才能有效監控，這一條件方案三是做不到的。

對僅有一路高壓電源供電，不設發電機組等應急電源的供電方案，二級重要負荷的兩路電源應儘可能引自不同變壓器。

在實際工程中，一般會選用柴油發電機作為備用(應急)電源，選用UPS作為計算機類負載的保障電源，配備一定數量的由EPS供電或自帶電池的應急燈具。

EPS為設計人員帶來了新的選擇，有些設計人員將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、二類建築，電源等級比較高，EPS作為備用電源實際上只是作為應急電源或消防應急電源使用。一般工程中的消防設備要求的供電時間不太長，最長(火災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、二類建築，備用(應急)在多數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計，EPS作為備用(應急)電源不能滿足需要。即使增加電池數量，仍然只能在有限時間供電，仍無法滿足備用電源的需要。