某橡胶坝工程备用电源的设计与应用

□刘晓琳 贾昊楠

橡胶坝工程是一种拦河建筑物，具有防洪安全、造价低廉、施工工期短、美化环境等优点，不仅能够在枯水期蓄水、满足用水需求，而且在汛期可及时塌坝过水，保证河道行洪安全。在橡胶坝工程中，根本要求是汛期时满足较高的工程可靠性，即必需在洪水来临之前塌落所有的橡胶坝。而橡胶坝塌坝时的主要用电负荷，除正常情况下采用电网供电之外，在停电情况下，则需要应急电源及时供电，否则影响塌坝、阻碍河道行洪。因此，备用电源系统在橡胶坝工程中的设计和应用显得尤为重要。

1.工程概况

近几年，张家口市等地被列为国家山水林田湖生态环境综合整治试点区域。白河作为密云水库的上游水系，是首都的生态屏障与水源地。在国家鼎力支持下，根据省政府指示和要求，对赤城县白河县城上游段进行生态治理。为提高蓄水能力和增加岸边慢行系统的美观性，此工程共设置两座橡胶坝。为同时满足减少建筑用地、增强经济性，保证工程可靠性等要求，需要分别对两座橡胶坝的备用电源进行设计与应用。

2.备用电源特点对比分析

目前，常用的备用电源主要有柴油发电机、EPS 应急电源和UPS 不间断电源等形式。由于UPS 在水利工程中应用较少，因此本文重点对柴油发电机和EPS 两种备用电源的特点进行对比分析，结果见表1。

柴油发电机组由于其发电机容量较大、连续供电时间长等不可替代的优势，在水利工程中得到了长期、广泛的应用。但是随着近年来，国内对绿色环保的要求逐年提高，柴油发电机排放有害气体、振动大、噪声大以及占用建筑空间大等缺点逐渐暴露出来；相反，EPS 工作时无烟气排放、无噪音、无振动，满足环保要求，且占地面积较小，能适用于较为恶劣的工作环境，因而在对环境要求比较高的水利工程中也逐渐得到了应用。

3.工程特点及备用电源设计思路

本工程共2 座橡胶坝，1 号橡胶坝利用坝内水压与下游水位落差自流塌坝；2 号橡胶坝采用自流与水泵强排结合的方式塌坝，平时自流塌坝，紧急情况时采用水泵强排。其中2 号橡胶坝采用常规全自动柴油发电机组作为备用电源，停电时为2 台15kW 的坝袋排水 泵 及4 台0.09～0.55kW 电 动 蝶 阀 供电。但1 号橡胶坝由于占地面积限制，无法设置柴油发电机室，且紧急情况时备用电源仅需为2 台0.09～1.1kW 电动蝶阀供电。

结合本工程1 号橡胶坝实际，重点从以下4 个方面对1 号橡胶坝备用电源提出设计要求：

使用可靠性要求。备用电源必须足够安全可靠，能适应多种不同类型负载、承受瞬时电流冲击，保证在洪水来临前，电网停电的条件下，橡胶坝能够及时、可靠的完成塌坝行洪的任务。

表1 柴油发电机和EPS 的特点分析

环保要求。由于该项工程是国家“山水林田湖共同体”理念的重要体现，是保障首都水源地的重要基础工程，在环境保护方面具有较高设计要求，因此在保证备用电源安全可靠使用的前提下，应尽量满足低噪音、低震动、少烟气排放等绿色环保要求；

占地空间要求。由于1 号橡胶坝泵房及配电室置于防洪堤外侧的岸边，空间有限，存在一定布置困难，因此要求备用电源所需占地空间相对较小；

可维护性要求。由于平时两座橡胶坝均采用集中控制，因此备用电源应具备全时监控、自动操作和故障报警等功能。

4.备用电源的设计与应用

通过以上分析，为1 号橡胶坝设置了容量为10kW 的EPS 电源装置作为备用电源，停电时开启电动蝶阀，以保证洪水来临前，电网停电的条件下也能及时、可靠地完成塌坝行洪的任务。EPS装置与低压配电柜结合布置于1 号橡胶坝泵房上层配电室内，相较于柴油发电机作为备用电源，极大地缩减了占地。

图1 EPS 电源供电接线示意图

具体工作原理如下：当市电正常时，由市电经过互投设备为电动蝶阀等重要负载供电，并经充电器为蓄电池进行充电或浮充。当市电供电中断或电压超限时，互投设备立即投切至逆变器供电，以保证电动蝶阀等重要负载的正常工作。供电接线示意图见图1。

5.结语

橡胶坝工程在河水生态治理工程中，既担负着重要的行洪任务，又兼具美化环境的使命。EPS 以其可靠性高、环保、占地空间小以及免维护等优点逐渐被工程人员所重视，也使得橡胶坝工程中备用电源类型的设计与应用变得丰富起来。在综合考虑安全可靠、绿色环保、经济高效及占地少等方面需求的基础上，对本工程1 号橡胶坝设计了EPS 作为备用电源。本设计不仅满足了1 号橡胶坝占地小、可靠性高、经济性高、美观等工程要求，也为后续橡胶坝工程备用电源设计提供了一个可行的方案与工程案例。□