水廠應急電源設計思考

楊睿

（中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430010）

在水廠電氣設計中，應急電源容易被設計人員與備用電源概念相互混淆，造成不同設計人員理解上存在差異，導致水廠設計中應急電源的設置出現混亂。根據水廠負荷分級及供電要求，應特別注意區分需要設置應急電源的設備（場所），并正確選擇應急電源。

1 應急電源與備用電源區別

應急電源按照《供配電系統設計規范》（GB50052-2009）是指用作應急供電系統組成部分的電源，是為了人體和家畜的健康和安全，以及避免對環境或其他設備造成損失的電源，在《工商業電力用戶應急電源配置技術導則》（DL/T268-2012）中對應急電源定義為在正常供電電源全部發生中斷的情況下，能滿足用戶保安負荷要求的獨立電源，其中保安負荷是指用于保障用電場所人身與財產安全所需的電力負荷，這同樣是出于安全考慮進行定義。而備用電源是指當正常電源斷電時，由于非安全原因用來維持電氣裝置或某些部分所需的電源。應急電源有別于備用電源，他們是兩個完全不同用途的電源，在水廠設計中， 應急電源和備用電源不能混用，應根據具體條件對應急電源進行設置。

2 水廠負荷等級

根據水廠所處城市及重要性，《室外給水設計規范》（GB50013-2006）第8.0.7條規定水廠負荷等級如表1所示。

表1 水廠負荷等級

當不能滿足一級負荷雙重電源供電或二級負荷兩回線路供電的要求時，應設置備用動力設施。水廠內備用動力設施一般為獨立于正常電源的自備發電機組，實際為水廠的備用電源。因此，水廠負荷等級主要決定備用電源的選擇，并不能作為應急電源的選擇依據，應急電源應根據定義與備用電源分開進行設置。

3 設置原則

應為防止斷電造成次生災害發生的疏散、消防等負荷配置應急電源；應為斷電可能危及人員安全的生產環節的重要負荷配置應急電源；應根據生產特點、負荷特性等，合理配置非電性質的保安措施；可為斷電后經濟損失大且難于恢復生產的重要負荷配置應急電源。

4 水廠內應急電源設置

在一、二類城市非主要水廠及三類城市水廠中，按二級負荷要求采用兩回線路供電，或在負荷較小或地區供電條件困難時采用一回6kV及以上專用架空線路供電，但供電部門從未保證過供電不中斷，即兩回線路或一回6kV及以上專用架空線路存在全部發生中斷的可能，因此，仍然需要在水廠內設置應急電源，以保證水廠內保安負荷的供電要求。在一、二類城市主要水廠中，保安負荷應視為一級負荷中特別重要的負荷，對該負荷除應由雙重電源供電外，尚應增設應急電源。

根據應急電源設置原則，在水廠生產建筑物內一般均設置有應急照明，應急照明主要包括備用照明和疏散照明。水廠內配電室、消防水泵房和消防控制室等在火災時仍需堅持工作的場所應設置備用照明。而綜合樓的疏散樓梯間、疏散通道等應設置疏散照明及疏散指示標志。對水廠內所有應急照明，均應設置應急電源。

為防止火災發生時斷電造成次生災害，水廠通常在清水池內設置消防水位，同時消防水泵房與送水泵房合建，消防泵設在送水泵房內，消防泵等消防設備均應設置應急電源。

水廠內加藥間屬于斷電可能危及人員安全的生產環節，特別是漏氯（氨）吸收裝置、當斷電時發生氯（氨）泄漏，漏氯（氨）吸收裝置不能正常工作，可能引起爆炸和環境污染，因此漏氯（氨）吸收裝置應設置應急電源。同時，氯（氨）庫內設置的泄漏檢測儀和報警設施，在斷電情況下應正常工作，保證發生氯（氨）泄漏時能及時將報警信號傳輸至中控室。

根據水廠生產特點，中控室內計算機控制管理系統為全廠生產的指揮中樞，包括水廠生產信息收集、處理、控制、管理及安全保護功能，斷電有可能造成水廠運行信息丟失、安全保護功能癱瘓，影響整個水廠的安全運行，除按《室外給水設計規范》要求在廠級中控室內設電源箱并采用雙回路外，宜設置應急電源，保證計算機控制系統的連續穩定運行。

5 應急電源選擇

《供配電設計規范》（GB50052-2009）第3.0.4條明確指出，獨立于正常電源的發電機組、供電網絡中獨立于正常電源的專用饋電線路、蓄電池和干電池可作為應急電源，《工業與民用供配電設計手冊》（第四版）將不間斷電源設備（UPS）也歸入應急電源的一種，同時把逆變應急電源（EPS）從蓄電池中單獨提出來作為一種應急電源。

根據水廠的特點，保安負荷分散于不同生產建筑物內，采用集中供電的方式存在配電線路長，出線回路多的問題，因此在水廠內采用分散設置應急電源的方式是比較可行的，針對不同的保安負荷，采用幾種不同的應急電源，各應急電源設備密切配合，充分發揮作用。

水廠內配電室、消防水泵房和消防控制室設置的備用照明，根據《建筑照明設計標準》（GB50034-2013）要求，其應急電源宜采用供電系統中有效的獨立于正常照明電源的專用饋電線路或自備發電機組，這主要是出于備用照明設備用電量大的考慮，但由于水廠配電間并不大，備用照明主要是利用正常照明設備，另外設置備用照明燈具不經濟，且照明設備功率并不大，因此可直接采用帶蓄電池的應急照明燈具，且蓄電池裝置供電穩定、無切換時間，能夠滿足備用照明在正常供電電源停止供電后切換時間不大于5s的要求。對疏散照明和疏散指示標志，其光源主要為LED燈，每個照明燈具的功率不超過10W，應急電源采用蓄電池，同樣能滿足切換時間的要求。在選擇帶蓄電池的應急照明燈具時，其最少持續供電時間不能低于《民用建筑電氣設計規范》（JGJ16-2008）的相關要求，同時備用照明和疏散照明按不同分支回路供電。疏散照明在平時宜處于點亮狀態，當節假日處于非點亮狀態下，不得中斷蓄電池的充電電源。

對于水廠內消防泵等消防設備，過去通常設置EPS電源作為消防泵的應急電源，由于《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-2013）出于消防水泵運行可靠性的考慮，禁止采用變頻啟動方式，因此若仍采用EPS電源作為消防泵應急電源，EPS容量應選擇更大，以滿足消防泵啟動電流的要求。在觀音埔水廠消防泵應急電源的選擇中，由于消防泵功率為15kW，為滿足負載中最大的單臺直接啟動的電機容量不超過EPS容量的1/7，采用EPS電源按110kVA進行選擇，蓄電池柜共設置了3臺，占用空間大。其實，對于消防設備的應急電源，更應選擇自備發電機組，而不宜選擇EPS電源，《工業與民用供配電設計手冊》（第四版）也強調了EPS電源不宜作為消防水泵、消防電梯、消防風機等電動機類負載的應急電源。同樣，對于加藥間內漏氯（氨）吸收裝置，可以與消防設備共用一臺自備發電機組作為應急電源，并在加藥間或消防水泵房附設發電機房。

對于水廠中控室內計算機控制系統設備，通常采用不間斷電源（UPS）作為應急電源，單臺UPS電源額定輸出功率應大于各計算機設備額定功率綜合的1.2倍，對PLC等其他設備，額定輸出功率應按最大計算負荷的1.3倍選擇。水廠內的過程儀表和水質分析儀表普遍功率較小，可以由就近的現場PLC的UPS輸出端引入。加藥間內氯（氨）庫內設置泄漏檢測儀和報警設施，應急電源除由UPS引入外，也可采用干電池，但應定時對干電池電量進行檢測并及時更換干電池。水廠的中控室同時兼具安防監控中心的功能，根據《安全防范功能技術規范》（GB50348-2004）規定，安防系統宜采用兩路獨立電源供電，且在監控中心內應設置安防系統專用配電箱。因此，廠區安防系統監控中心，除采用正常一路電源進線，應另設置EPS電源作為應急電源。針對現場視頻監控探頭布置分散的特點，應將探頭按區域劃分，各視頻監控探頭電源可由就近的現場PLC的UPS輸出端引入。

6 結語

水廠作為和民生息息相關的生產企業，重要性不言而喻，因正常電源的中斷造成水廠重要設施的停運將存在危及生產人員安全的隱患，影響水廠的安全運行。在水廠設計中，應根據水廠的運行特點，合理正確選擇應急電源，最大限度保證水廠的運行安全。