雙電源自動切換裝置及UPS、EPS裝置在電力保障中的應用

寇英剛，姜 兵，葉 剛，沈 韜

（1.江蘇省電力公司，南京 210024；2.高淳供電公司，江蘇 高淳 211300；3.揚州供電公司，江蘇 揚州 225009；4.金壇供電公司，江蘇 金壇 213200）

上海世博會的電力保障工作是上海電力公司有史以來承擔的時間最長、規模最大、標準最高、責任最重的保電任務。從整個世博園區的電網網架來看，所有場館都采用獨立的雙（多）路電源供電，能滿足N-1要求。但僅有可靠的電源是不夠的，如何在電源或場館內部配電設施出現故障時，保證場館內部重要負荷不中斷供電，是世博園區各場館必須解決的問題。雙電源自動切換裝置和不間斷電源（uninterruptible power supply，UPS）、緊急電力供給（emergency power supply，EPS）裝置的合理應用有效地解決了這個問題。

1 雙電源自動切換裝置及UPS、EPS簡介

雙電源自動切換裝置適用于頻率50 Hz、電壓400 V的2路交流電源（常用電源和備用電源或發電電源），當其中一路電源發生故障時，可以進行電源之間的自動切換，保證供電的可靠性和安全性。它對常用電源進行監視，一旦出現偏差（欠壓、過壓、斷相或失壓），即可自動將負載切換至備用電源或發電機，保證負荷的連續可靠供電。

UPS主要有2個作用：①防止因突然斷電而影響正常工作，使用戶能夠緊急存盤，避免因停電而丟失數據；②消除電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等電源污染，改善電源質量，為計算機系統提供高質量的電源。

EPS是為應急照明電力保障和消防安全采用的一種應急電源，主要由輸入輸出單元、充電模塊、電池組、逆變器、監控器和輸出切換裝置等部分組成。

2 非洲聯合館供配電系統及重要負荷情況

非洲聯合館的變壓器裝機容量為2×2 000 kVA，采用2路獨立的10 kV電源同時供電，互為備用。變壓器的0.4 kV低壓主接線采用單母線分段，設母聯開關，采用手動聯絡方式，電氣加機械聯鎖，正常時處于冷備用狀態。正常情況下，每臺變壓器的負載率約為50%，當一路電源故障、一臺變壓器檢修或故障時，另一臺變壓器的負載率約為80%。每臺變壓器的低壓側設置市電與室外臨時應急柴油發電機的切換裝置，預留電源接口，市電開關與應急電源開關采用機械聯鎖，防止并列運行，室外臨時柴油發電機由保電方負責。

根據規范要求：計算機機房、火災自動報警系統、消防設備等重要用電設備按照一、二級負荷供電要求進行設計，如表1所示，其余用電設備按照三級負荷供電要求進行設計。圖1為相應的電氣接線圖。

表1 一、二級負荷情況

圖1 負荷電氣接線圖

3 雙電源自動切換裝置及UPS、EPS的應用

正常情況下2路10 kV電源同時供電，2臺變壓器分列運行。當個別低壓配電線路出現故障時，雙電源自動轉換開關在末端自動切換，切換時間小于0.5 s，保證用電設備正常工作。

當一路市電電源或一臺變壓器出現故障時，雙電源自動切換開關在末端自動切換，讓另一臺變壓器帶50%的三級負荷及全部的一、二級負荷。同時在重要活動日，根據需要租賃柴油發電車進入熱備用狀態。

當2路電源同時斷開時，通信、安保、消防等重要機房依靠UPS供電堅持工作，UPS連續供電時間不小于10min；應急照明自動點亮，通過集中式應急電源EPS繼續工作，EPS連續放電時間不小于45min。在重要活動日，租用的室外柴油發電車在30 s內啟動，通過場館預留的柴油發電機接口接入低壓母線，三級負荷通過值班人員手動卸去，保證場館內一、二級負荷在2路市電失去的情況下堅持工作。

圖2、圖3分別為雙電源切換裝置和EPS裝置實物圖。

圖2 雙電源切換裝置

圖3 EPS裝置

4 對今后保電工作的啟示

重要負荷主要有以下2種：①不允許停電的負荷，例如：場館主題照明、主席臺、貴賓室、信息中心、電臺和電視轉播等； ②允許短時停電的負荷，例如：消防控制設備、應急照明、變電所動力照明等。在制定保電方案時，應根據不同用電設備的容量、性質和重要程度，配備相應的電力保障裝置并且制訂相應的事故應急預案，保障用電安全，實現可靠供電。

結合非洲聯合館成功的保電經驗，對今后的重大保電活動提出以下幾點建議：①用戶自建變電站的變壓器配置應留有50%～60%的裕度；②主題照明設備至少分2組接入不同的電源點，至少選用1組無啟動延時的燈具；③在每臺變壓器的低壓側設置市電與臨時應急柴油發電機的自動切換裝置，臨時應急發電機處于熱備用狀態，當失去市電時自動切換到發電機供電，同時必須自動切除部分三級負荷；④所有重要負荷均采用雙電源末端自動切換，當個別配電線路出現故障或一路電源出現故障時，重要負荷在末端自動切換到另一路電源供電；⑤對于主席臺、貴賓室、電臺和電視轉播等停電后有重大政治影響的用電設備，應配置相應容量且能堅持足夠時間的UPS，保證該類用電設備能在所有市電失去后、發電機啟動前堅持工作；⑥對于應急照明及變電所動力照明等負荷，應配置相應容量且能堅持足夠時間的EPS，保證該類負荷在失去所有市電后能在最短時間內自動切換到EPS裝置供電；⑦在重大活動前應做好滿負荷試驗及各項切換試驗，并進行事故應急預案演練。

5 結束語

非洲聯合館在為期184天的展覽中沒有發生任何電力供應問題，證明了雙電源自動切換裝置和UPS、EPS裝置的合理性、有效性。在今后的重大保電活動中，除了要建設可靠的供電電源、制定合理的保電方案外，還可以使用雙電源自動切換裝置和UPS、EPS裝置，保證重要負荷在失去市電的情況下能夠連續可靠地工作。