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论述重大活动供电保障应急电源配置实施的可行性

2020-02-13 195 上传者：管理员

摘要：随看我国经济的发展，各种国际文化、体育等重大活动从数量、规模方面均呈现增加趋势，也因此对重大活动安全可靠的电力供应保障提出了更高的要求。为保障供电，作为供电侧的供电公司，采取了提高电网等级、设备设施升级、完善管理制度、提高人员素质、加强安全检查监督、制订应急预案等应对措施。论文就针对重大活动按一级重要用电户标准进行了分析，探索选择UPS电源、动态UPS电源、EPS电源及柴油发动机电源作为应急供电电源和应急电源的配置，为供电侧局部断电的问题提供了解决办法，为安全持续供电提供参考。

关键词：
保供电
应急电源选择
措施
重大活动
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1、引言

近几年，为适应国民经济飞速发展的需要，电力企业不断加强电网建设力度，通过新技术推广与应用、设备设施升级、管理制度完善、管理人员素质提高、安全检查监督制度完善、应急预案的制订等大量工作，已经建立了供电、输电、用电常态化的安全、稳定、可靠性的保障供电体系。电网供电可靠性和供电能力显著提高，特别是在大、中城市，政治经济文化中心更是采用很多措施预案来完善电网、电力系统及重要用户等的供电保障措施。随着重大活动的增加，重大活动的保供电工作成为新的课题。而重大活动性质不同，可能造成停电的不确定因素在用户侧相对较多，如何用技术手段提高用户侧的用电系统的可靠性是重大活动保供电、保用电所要思考的问题。本文仅通过对用户侧应急电源配置可靠性的分析和应急电源的选择，对重大活动用户侧应急保障电源配置提出构想，并提出实用性建议^[1,2]。

2、问题的提出

《重大活动安全保障工作规定》第五条规定“电力企业是安全生产的责任主体，承担重大活动期间发电、输电、供电设施安全运行和电力可靠供应的职责。重点用户是安全用电的责任主体，承担重大活动期间其产权范围内的变压器、线路、自备应急电源等用电设施安全可靠运行的职责。

在保供电实践中供电侧已可以做到加强保供电区域电网、设备的风险分析，理清各个电压层级电网结构，及时识别各类风险，做好保供电设备的风险的评估和风险控制工作，做到将设备的安全风险降到最低^[3,4]。

而用户侧的各种重大活动的差异性很大，人员资质、设备状况、自备应急电源配置、应急处置能力、工作环境等不确定因素较大，因此，加强活动方案审查，用电设备的检查确认，风险因素分析、评估，隐患排查，确保用电工作可靠性，同样是保供电的重点工作。

《重大活动安全保障工作规定》第三十八条规定：重大活动举办方选择活动举办场所、相关服务场所时，应当优先选择具备双回路及以上供电电源、自备应急电源容量满足保安负荷用电要求的场所。对不具备上述条件的场所，重大活动举办方应当协调相关单位，采取建设临时电力工程、租赁应急电源等方式，提高供电可靠性。

根据供电系统提出的重大活动供电保障模型，责任界线用户应自己配备应急电源。在实际操作中如何配备应急电源，应从技术方面、经济利益等方面进行比较，为用户、为第三方服务机构提供参考^[5,6]。

3、保供电电源保障措施

3.1 供电侧保供电措施

根据重大活动用电侧的电力用户的等级，选择供电侧保供电电源的保障措施。

3.1.1 特级重要电力用户电源保障措施

特级重要电力用户指在管理国家事务中具有特别重要作用，中断供电将可能危害国家安全的电力用户。具备3路电源供电条件，其中的2路电源应当来自2个不同的变电站，当其公用工程设计中的任何2路电源发生故障时，第3路电源能保证独立正常供电。

3.1.2 一级负荷电力用户电源保障措施

一级负荷中，当供电中断将造成重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场合的不允许中断供电的负荷，应视为—级负荷中特别重要的负荷。应具备2路电源供电条件，2路电源应当来自2个不同的变电站，当一路电源发生故障时，另—路电源能保证独立正常供电。

GB50052—2009《供配电系统设计规范》规定，在给一级负荷中特别重要负荷供电时，应满足：除应由双重电源供电外，还应增设应急电源，并严禁其他负荷接入应急电源系统；设备供电电源切换时间应满足设备允许中断供电要求。因此，重大活动中的保供电负荷应配置双重电源并外加应急电源^[7]。

3.2 重大活动用户侧电源保障措施

在保供电实践中，重大活动的保供电方案级别远高于“一级负荷中特别重要负荷”的级别。因此，重大活动关键部分保供电中配置双重电源外加应急电源应为最低要求。

3.2.1 应急电源的种类

应急电源主要包括以下几种：

1)UPS不间断电源(静态变换式UPS)是一种用电池的储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。一种双变换结构的不间断电源，主要为负载提供稳定的高质量电能，可以与市电并列运行，当遇市电中断时，UPS电源立刻将电池组储备的电能通过逆变转换向用电设备持续供电。

按工作原理分为离线式和在线式。按供电方式分为；单相输入单相输出、三相输入单相输出、三相输入三相输出。按功率分为10kv·A以下的小型机、10。100kv·A的中型机、100kv·A以上的大型机。按输出波形分为方波、梯形波和正弦波。

UPS广泛应用于银行系统、证券系统、电信系统、机场、医院、电子计算中心等。其负载如电脑设备、通信设备等。

2)动态UPS不间断电源是柴油机动态式不间断电源，正常与用电设备并联运行，以简洁而有效的方式不断地对市电进行过滤，在突发停电事件时，为用户用电设备正常运转提供供电系统^[8,9]。

该系统主要由5个核心部分组成：同步交流发电机、感应耦合器、自由轮离合器、柴油机和电抗器。在市电模式下，同步交流发电机的作用就相当于一个同步电容器，它为负载提供无功功率，与电抗器结合作为有源滤波器。当市电断电时，发电机先由感应耦合器驱动，然后由柴油机驱动，提供电源给紧急负载使用。

动态UPS的操作十分简便，可通过数字式或模拟式的人机交互进行操作，整个动态UPS的运行情况，还可以通过接线、串联或互联网实现远程监测。

动态式的UPS系统是在线交互式系统，它与市电并联运转。在线交互式系统的优点就在于它将UPS系统与市电并联起来，而不是串联即可达到改善市电品质的优点。传统的电池式UPS系统要不断地通过整流器和逆变器转换电能，如此易造成共用点的故障，降低系统的效率。除电抗器外，并无其他电力转换元件，效率更是高达97％。如果分析空调系统运转所需的电能，通过长时间的系统运转，就能切实地体会到动态式UPS系统的节能效应。

动态式UPS占地面积小，无须专用的电池空间，维护量减少，无须专用空调，极大地降低了维护成本。因其自身的优点，在大功率市场，已经独树一帜，相比较电池式的UPS，单机功率范围高，优势明显，功能强大，具备了集成化的电源解决方案。由于其结构简单紧凑，可靠性更高，并且随着功率应用的增高，其高效率产生经济|生更加突出。不存在与备用发电机的兼容性问题、可靠性更高。应不同安装环境和系统配置要求，具有超强的抗短路能力。100％的动态频率稳定性，100％突加载突卸载时频率波动<l％；自身不会对输入端产生谐波电流，并实现99％的输入输出谐波隔离吸收。无峰值因数限制，带超前和滞后输出功率因数负载无降额，兼容动态储能和电池储能。

动态式UPS的自身结构决定了它只适用于大功率市场，如果使用的功率足够大500kV·A以上，可以考虑使用动态式的UPS，这将是当前最佳的选择。

3)EPS主要由整流器、蓄电池、逆变器、静态开关组成的应急电源系统。电源系统将蓄电池组存储的直流电能变换成交流电，供给负载设备稳定持续的电力。互投装置是保证负载在市电及逆变器输出间的快速切换自动切换，可实现无人值守。电网供电与EPs电源供电相互切换时间为0．1—0．25s，随着新技术的更新，近几年出现了o．2ms切换时间的新型产品。

EPS一般与柴油机联合使用，用户多采用长延时EPS。EPs和柴油机所需要的成本的差别不大，EPs的电池需要定期充放电，每间隔几年需要更换电池，并且供电维持时间很难超过8h，随着充放电量的增大，EPS电池的体积也逐渐增加，不便于移动。EPS+柴油机的方法中，EPS的重要功能就是在电力中断时，立即提供系统所需的电量，保持电力供应不出现中断，从而使柴油机有时间启动，维持长时间的系统所需电量。

EPS的优势，断电转换时间一般为2—250ms，速度快，能够保证供电的及时性。负载的适应能力强，包括电感性、电容性、混合型负载等这些能力，而且过载的能力和抗冲击的能力非常的强。有多路输出的功效，防止输出过于单—而形成的故障。联动和远程控制信号，可进行手动与自动之间的相互转换，环境适应能力极强，适用于各种恶劣的环境中，有防止湿热、高低温、灰尘、盐雾、震动及鼠咬等功能，节能效率高，运行成本低。

EPS主要用于重要保障电力和安全而采用的一种应急措施。在机场、码头、大型商场、医院等重要场所应急电源使用。

4)应急柴油发电机组主要用于重要场所。在紧急情况或事故停电后瞬间启动，通过应急发电机组迅速恢复并延长一段供电时间。由于柴油发电机的容量较大，可并机运行且连续供电时间长，所以已经有较长的应用历史。然而，无论发电机的启动速度有多快，从发电机接到起动信号开始至发电机电压、频率等达到稳定供电，至少需要数十秒甚至数分钟的时间，可能会造成少数设备的损坏，甚至带来生命财产的安全问题。另外，在高层建筑中，柴油发电机组～般设于地下室，设计难度较大，造价高，需要充分考虑进风、冷却、排烟、减震、消音等设施，同时，还存在火灾隐患，日常维护比较频繁，存在工作量大、噪声大等缺点。

3.2.2 应急电源的选择

在供电侧常态化电力保障的基础上，用电侧的新增用电负载也应是采用分散式供电，即从不同供电源取电，再充分利用用电设备自保护技术，可以做到互不影响，各用电负载可以根据重要程度和负荷大小分别选择应急电源，以满足独立系统的保供电需求。

UPS能输出高质量电源，确保用电设备正常运行，适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷，动态UPS适用于大功率市场。适用于允许中断供电时间为o．25s以上的负荷，适合应急照明。柴油发电机组适用于允许中段供电时间为15s以上的供电。EPS较为倾向于保障应急照明、消防电梯、重要的转动设备一级、二级负荷。EPs应急电源尤其在意外断电、超压时投入使用，使用效率高于UPS电源。如表1所示。

表1 应急电源的选择及适用范围

4、结论

1)重大活动供电侧供电局按一级重要电力用户标准配置2路可靠市电电源，2路电源应当来自2个不同的变电站，当一路电源发生故障时，另—路电源能保证独立正常供电。

2)用电侧用户要根据重大活动用电设备设施的重要程度、负荷大小在供电局专业技术人员指导下分别对配备应急电源，或租赁满足应急要求的应急电源。

3)通过技术比较3种应急电源可供选择。UPS电源、动态UPS电源主要为负载提供稳定的高质量、不间断应急电源，动态UPS电源可以满足负荷较大的信息储备、传输、各种媒体传输，指挥系统的电力供应。而动态式UPS自身结构的原因决定了它适用于大功率市场。如果使用的功率足够大(500kV·A以上)的话，考虑使用动态式的UPS，这将是当前最佳的选。适用于允许中断供电时间为毫秒级的负荷。

EPS电源是一种把蓄电池的直流电能逆变为交流电能的应急电源，适用于允许中断供电时间为0．25s以上的负荷。市电断电时，控制器会启动逆变器，立即切换到逆变器供电，为负荷设备提供应急供电功能；当市电恢复时，EPS应急电源将恢复为市电供电。非常适用于体育场馆、电影院、、娱乐场所、学校、高层楼字等各个场所的照明断电状况。

用柴油发电机组作应急电源是目前大部分工程所采用的，也是最常见的应急备用电源。从停电到发电机接收到启动信号开始，直至发电机电压、频率等参数达到稳定供电，至少需要数十秒。这段时间，所有用电设备均须停止工作。因此，柴油发电机组适用于允许中段供电时间为15s以上的供电。

4)供电局或电力技术服务机构具有综合技术、专业管理能力，对应急电源的选择、使用、接线方案设计、维护、保养、操作人员培训，备品配件的储备均有专业技术优势，可考虑配备各类型、各规格型号应急电源，在各级重大活动过程采用租赁方式为用电俱朔电户提供设备、人力和技术服务。

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