水厂应急电源设计思考

杨睿

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430010）

在水厂电气设计中，应急电源容易被设计人员与备用电源概念相互混淆，造成不同设计人员理解上存在差异，导致水厂设计中应急电源的设置出现混乱。根据水厂负荷分级及供电要求，应特别注意区分需要设置应急电源的设备（场所），并正确选择应急电源。

1 应急电源与备用电源区别

应急电源按照《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）是指用作应急供电系统组成部分的电源，是为了人体和家畜的健康和安全，以及避免对环境或其他设备造成损失的电源，在《工商业电力用户应急电源配置技术导则》（DL/T268-2012）中对应急电源定义为在正常供电电源全部发生中断的情况下，能满足用户保安负荷要求的独立电源，其中保安负荷是指用于保障用电场所人身与财产安全所需的电力负荷，这同样是出于安全考虑进行定义。而备用电源是指当正常电源断电时，由于非安全原因用来维持电气装置或某些部分所需的电源。应急电源有别于备用电源，他们是两个完全不同用途的电源，在水厂设计中， 应急电源和备用电源不能混用，应根据具体条件对应急电源进行设置。

2 水厂负荷等级

根据水厂所处城市及重要性，《室外给水设计规范》（GB50013-2006）第8.0.7条规定水厂负荷等级如表1所示。

表1 水厂负荷等级

当不能满足一级负荷双重电源供电或二级负荷两回线路供电的要求时，应设置备用动力设施。水厂内备用动力设施一般为独立于正常电源的自备发电机组，实际为水厂的备用电源。因此，水厂负荷等级主要决定备用电源的选择，并不能作为应急电源的选择依据，应急电源应根据定义与备用电源分开进行设置。

3 设置原则

应为防止断电造成次生灾害发生的疏散、消防等负荷配置应急电源；应为断电可能危及人员安全的生产环节的重要负荷配置应急电源；应根据生产特点、负荷特性等，合理配置非电性质的保安措施；可为断电后经济损失大且难于恢复生产的重要负荷配置应急电源。

4 水厂内应急电源设置

在一、二类城市非主要水厂及三类城市水厂中，按二级负荷要求采用两回线路供电，或在负荷较小或地区供电条件困难时采用一回6kV及以上专用架空线路供电，但供电部门从未保证过供电不中断，即两回线路或一回6kV及以上专用架空线路存在全部发生中断的可能，因此，仍然需要在水厂内设置应急电源，以保证水厂内保安负荷的供电要求。在一、二类城市主要水厂中，保安负荷应视为一级负荷中特别重要的负荷，对该负荷除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源。

根据应急电源设置原则，在水厂生产建筑物内一般均设置有应急照明，应急照明主要包括备用照明和疏散照明。水厂内配电室、消防水泵房和消防控制室等在火灾时仍需坚持工作的场所应设置备用照明。而综合楼的疏散楼梯间、疏散通道等应设置疏散照明及疏散指示标志。对水厂内所有应急照明，均应设置应急电源。

为防止火灾发生时断电造成次生灾害，水厂通常在清水池内设置消防水位，同时消防水泵房与送水泵房合建，消防泵设在送水泵房内，消防泵等消防设备均应设置应急电源。

水厂内加药间属于断电可能危及人员安全的生产环节，特别是漏氯（氨）吸收装置、当断电时发生氯（氨）泄漏，漏氯（氨）吸收装置不能正常工作，可能引起爆炸和环境污染，因此漏氯（氨）吸收装置应设置应急电源。同时，氯（氨）库内设置的泄漏检测仪和报警设施，在断电情况下应正常工作，保证发生氯（氨）泄漏时能及时将报警信号传输至中控室。

根据水厂生产特点，中控室内计算机控制管理系统为全厂生产的指挥中枢，包括水厂生产信息收集、处理、控制、管理及安全保护功能，断电有可能造成水厂运行信息丢失、安全保护功能瘫痪，影响整个水厂的安全运行，除按《室外给水设计规范》要求在厂级中控室内设电源箱并采用双回路外，宜设置应急电源，保证计算机控制系统的连续稳定运行。

5 应急电源选择

《供配电设计规范》（GB50052-2009）第3.0.4条明确指出，独立于正常电源的发电机组、供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路、蓄电池和干电池可作为应急电源，《工业与民用供配电设计手册》（第四版）将不间断电源设备（UPS）也归入应急电源的一种，同时把逆变应急电源（EPS）从蓄电池中单独提出来作为一种应急电源。

根据水厂的特点，保安负荷分散于不同生产建筑物内，采用集中供电的方式存在配电线路长，出线回路多的问题，因此在水厂内采用分散设置应急电源的方式是比较可行的，针对不同的保安负荷，采用几种不同的应急电源，各应急电源设备密切配合，充分发挥作用。

水厂内配电室、消防水泵房和消防控制室设置的备用照明，根据《建筑照明设计标准》（GB50034-2013）要求，其应急电源宜采用供电系统中有效的独立于正常照明电源的专用馈电线路或自备发电机组，这主要是出于备用照明设备用电量大的考虑，但由于水厂配电间并不大，备用照明主要是利用正常照明设备，另外设置备用照明灯具不经济，且照明设备功率并不大，因此可直接采用带蓄电池的应急照明灯具，且蓄电池装置供电稳定、无切换时间，能够满足备用照明在正常供电电源停止供电后切换时间不大于5s的要求。对疏散照明和疏散指示标志，其光源主要为LED灯，每个照明灯具的功率不超过10W，应急电源采用蓄电池，同样能满足切换时间的要求。在选择带蓄电池的应急照明灯具时，其最少持续供电时间不能低于《民用建筑电气设计规范》（JGJ16-2008）的相关要求，同时备用照明和疏散照明按不同分支回路供电。疏散照明在平时宜处于点亮状态，当节假日处于非点亮状态下，不得中断蓄电池的充电电源。

对于水厂内消防泵等消防设备，过去通常设置EPS电源作为消防泵的应急电源，由于《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）出于消防水泵运行可靠性的考虑，禁止采用变频启动方式，因此若仍采用EPS电源作为消防泵应急电源，EPS容量应选择更大，以满足消防泵启动电流的要求。在观音埔水厂消防泵应急电源的选择中，由于消防泵功率为15kW，为满足负载中最大的单台直接启动的电机容量不超过EPS容量的1/7，采用EPS电源按110kVA进行选择，蓄电池柜共设置了3台，占用空间大。其实，对于消防设备的应急电源，更应选择自备发电机组，而不宜选择EPS电源，《工业与民用供配电设计手册》（第四版）也强调了EPS电源不宜作为消防水泵、消防电梯、消防风机等电动机类负载的应急电源。同样，对于加药间内漏氯（氨）吸收装置，可以与消防设备共用一台自备发电机组作为应急电源，并在加药间或消防水泵房附设发电机房。

对于水厂中控室内计算机控制系统设备，通常采用不间断电源（UPS）作为应急电源，单台UPS电源额定输出功率应大于各计算机设备额定功率综合的1.2倍，对PLC等其他设备，额定输出功率应按最大计算负荷的1.3倍选择。水厂内的过程仪表和水质分析仪表普遍功率较小，可以由就近的现场PLC的UPS输出端引入。加药间内氯（氨）库内设置泄漏检测仪和报警设施，应急电源除由UPS引入外，也可采用干电池，但应定时对干电池电量进行检测并及时更换干电池。水厂的中控室同时兼具安防监控中心的功能，根据《安全防范功能技术规范》（GB50348-2004）规定，安防系统宜采用两路独立电源供电，且在监控中心内应设置安防系统专用配电箱。因此，厂区安防系统监控中心，除采用正常一路电源进线，应另设置EPS电源作为应急电源。针对现场视频监控探头布置分散的特点，应将探头按区域划分，各视频监控探头电源可由就近的现场PLC的UPS输出端引入。

6 结语

水厂作为和民生息息相关的生产企业，重要性不言而喻，因正常电源的中断造成水厂重要设施的停运将存在危及生产人员安全的隐患，影响水厂的安全运行。在水厂设计中，应根据水厂的运行特点，合理正确选择应急电源，最大限度保证水厂的运行安全。