1.1 如何正确选用应急电源装置EPS?
【解析】 应急电源装置EPS(Emergency Power System)是由电力变流器(整流器、逆变器)、储能装置(蓄电池)和转换开关(电子式或机械式)等组合而成的一种电源设备。这种电源设备在交流输入电源正常时,交流输入电源通过转换开关直接输出。交流输入电源同时通过充电器对蓄电池组进行充电。发生中断(如电力中断、电压不符合供电要求),EPS装置利用蓄电池组的储能放电经过逆变器变换并且经过转换开关切换至应急状态向负荷供电。
新版《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008(以下简称新版《民规》)6.2.2对EPS应急电源装置在建筑物应急照明系统中的应用作了如下规定:
1 EPS装置应按负荷性质、负荷容量及备用供电时间等要求选择。 2 EPS装置可分为交流制式及直流制式。电感性和混合性的照明负荷宜选用交流制式;纯阻性及交、直流共用的照明负荷宜选用直流制式。
3 EPS的额定输出功率不应小于所连接的应急照明负荷总容量得1.3倍。 4 EPS得蓄电池初装容量应保证备用时间不小于90min。 5 EPS 装置的切换时间应满足下列要求: 1)用作安全照明电源装置时,不应大于0.25s; 2)用作疏散照明电源装置时,不应大于5s;
3)用作备用照明电源装置时,不应大于5s;金融、商业交易场所不应大于1.5s。
正确理解上述规定、合理选用EPS装置,应把握以下要点: EPS的系统主电路分为常规配电型和直流应急型两种形式。
常规配电型——当所供电的应急用电负荷均为单相设备(如应急灯、消防设备等),且总安装功率≤10kW时,可采用单相输入、单相输出的EPS;若总安装功率>10kW时,则采用三相输入、单相输出的EPS。当应急负荷中既有单相负荷、又有三相负荷时,应选用三相输入、三相输出的EPS。每一套EPS装置均应包含一组完善的蓄能电源和配电保护装置。
直流应急型——当应急用电负荷全部为交直流电源通用的用电设备(指白炽灯、卤钨灯和配用电子镇流器的荧光灯)时,采用直流应急输出的主电路结构。
由于EPS对负荷冲击十分敏感,且逆变器过载能力较低,所以EPS容量的合
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理选配很重要。通常,EPS的额定输出功率可按下式计算:
Se?K?P/cos?
式中 Se——额定输出功率(kVA);
P ?——应急照明负荷总容量(kW); K——冲击系数;
cos?——应急照明负荷功率因数。
设计时要合理选定式中的冲击系数K:当所负载均无明显启动冲击的小功率设备时,取K=1.3;当所供负荷中的单台最大冲击负荷值接近于总计算负荷值的1/3时,取K=1.5。
需要说明的是,EPS装置内的自动切换开关ATSE应使主供市电电源、蓄电池应急输出电源的相导体与中性导体同时切换,即切换三相电源时应采用四极开关,切换单相电源时应采用双极开关,以防止市电电网的中性导体通过EPS接地系统再次接地。EPS 装置的切换时间一般不超过0.2s,故可满足应急照明(含安全照明、疏散照明、备用照明)对切换时间的要求。
有必要指出:设计人要注意区分EPS装置与不间断电源装置UPS不同的性能特点及应用场所。
民用建筑中,UPS装置适用于电容性和电阻性负荷,主要用于实时性电子数据处理系统的计算机设备的电源保障。当用电负荷允许中断时间为毫秒级时,只能采用UPS装置;UPS的工作制,宜按连续工作制考虑。
对电子计算机供电时,UPS装置的额定输出功率应大于计算机各设备额定功率总和的1.2倍,对其他用电设备供电时,其额定输出功率应为最大计算负荷的1.3倍;
UPS装置的储能时间(蓄电池放电时间)取决于蓄电池组容量。当与快速自动启动的备用发电机配合使用时,其储能时间应按不少于10min设计;当与手动启动的备用发电机配合使用或无备用发电机时,其工作时间应按不少于1h或按工艺设置安全停车时间考虑。
1.2 哪些场合必须采用四极开关4P?
【解析】 新版《民规》7.5.3明确,三相四线制系统中四极开关的选用,应符合下列规定:
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1 保证电源转换的功能性开关电器应作用于所有带点导体,且不得使这些电源并联;
2 TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关,应采用切断相导体和中性导体的四极开关;
3 正常供电电源与备用发电机之间,其电源转换开关应采用四极开关; 4 TT系统的电源进线开关应采用四极开关; 5 IT系统中当有中性导体时应采用四极开关。
设计时要注意,TN-C-S、TN-S系统中的电源转换开关,应采用同时切断相导体、中性导体的四极开关4P。这是因为在电源转换时切断中性导体,可避免中性导体产生分流,这种分流会使线路上的电流矢量和不为零,以致在线路周围产生电磁场和电磁干扰。采用四极开关可保证中性导体电流只会流经相应的电源开关的中性导体,防止中性导体产生分流,以免在线路周围产生电磁场及电磁干扰。
要强调说明的是,正常供电电源与备用发电机之间,其电源转换开关应用四极开关4P,应断开所有的带电导体。TT系统的电源进线开关应采用四极开关4P,以避免电源侧故障时,危险电位沿中性导体引入负载侧。另,漏电开关应断开所有的带电导体(包括中性线)。
1.3 自动转换开关电器ATSE的设计要点有哪些?
【解析】 新版《民规》7.5.4指出, 自动转换开关电器(ATSE)的选用,主要应符合下列规定:
1 当采用PC级自动转换开关电器时,应能耐受回路的预期短路电流,且ATSE的额定电流不应小于回路计算电流的125%;
2 当采用CB级ATSE为消防负荷供电时,应采用仅具有短路保护的断路器组成的ATSE。其保护选择性应与上下级保护电器相配合;
3 所选用的ATSE宜具有检修隔离功能;当ATSE本体没有检修隔离功能时,设计上应采取隔离措施;
4 ATSE的切换时间应与供配电系统继电保护时间相配合,并应避免连续切断;
5 ATSE为大容量电动机负荷供电时,应适当调整转换时间,在先断后合的
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转换过程中保证安全可靠切换。
其理解要点及执行重点如下:
ATSE用于两路电源间自动转换,为重要负荷供电可靠性至关重要。该产品分为PC级(由负荷开关组成)和CB级(由断路器组成),其特性具有“自投自复”功能。ATSE的转换时间取决自身构造,PC级的转换时间一般为100ms,CB级一般为1~3s。
在选择PC级自动转换开关电器时,其额定容量不应小于回路计算电流的125%,以保证自动转换开关电器有一定的余量。由于PC级ATSE自身不具有过流保护功能,所以其触头必须能耐受回路的预期短路电流,保证在ATSE上级的短路器切断故障前触头不熔焊,并能正确进行切换。
当采用CB级ATSE为消防负荷供电时,应采用仅具有断路保护的断路器组成的ATSE,防止因过负荷脱扣,造成消防设备断电。其选择性保护应与上、下级保护电器相配合,防止越级脱扣而造成更大范围的停电。
采用ATSE作双电源转换时,从安全着想,要求具有检修隔离功能,此处检修隔离指的是ATSE配出回路的检修应需隔离。
当设计的供配电系统具有自动重合闸功能,或虽无自动重合闸功能但上一级变电所具有此功能时,工作电源突然断电,ATSE不应立即投到备用电源侧,应有一段躲开自动重合闸时间的延时,避免刚切换到备用电源侧,又自复至工作电源,这种连续切换是比较危险的。
由于大容量电动机负荷具有高感抗,分合闸时电弧很大。特别是由备用电源侧自复至工作电源时,两个电源同时带电,如果转移过程没有延时,则有弧光短路的危险。如果在先断后合的转换过程中加50~100ms的延时躲过同时产生弧光的时间,则可保证可靠切换。
1.4 剩余电流动作保护RCD的设置应符合什么要求?
【解析】 根据新版《民规》7.7.10,下列设备的配电线路应设置剩余电流动作保护:
1)手持式及移动式用电设备; 2)室外工作场所的用电设备;
3)环境特别恶劣或潮湿场所的用电设备;
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4)家用电器回路或插座回路; 5)由TT系统供电的用电设备;
6)医疗电气设备,急救和手术用电设备的配电线路的剩余电流动作保护宜作用于报警。
RCD的动作电流宜符合下列规定:
在用作直接接触防护的附加保护或间接接触防护时,剩余动作电流不应超过30mA;电气布线系统中接地故障电流的额定剩余电流动作值不应超过500mA。
PE导体严禁穿过RCD中电流互感器的磁回路。多级装设的RCD,其时限和剩余电流动作值应有选择性配合。
当装设剩余电流动作保护器时,应能将其所保护的回路所有带电导体断开。 RCD形式的选择应符合下列要求:
1)用于电子信息设备,医疗电电气设备的剩余电流动作保护器应采用电磁式;
2)用于一般电气设备或家庭用电器回路的剩余电流动作保护器宜采用电磁式或电子式。
本条规范的理解难点及要点:多级装设剩余电流动作保护器时,在动作时限
I(?t)和额定剩余电流动作值(?n)应有选择性配合。选择性配合应符合以下两个条件:
I?n(RCD1)?2I?n(RCD2)
?t(RCD1)??t(RCD2)??t(CB2)
式中
——上一级RCD额定剩余动作电流;
I(RCD2) ?n——下一级RCD额定剩余动作电流; ?t(RCD1)——上一级RCD动作时间; ?t(RCD2)——下一级RCD动作时间;
?t(CB2) ——下一级低压断路器动作时间(必须包括保护电器的固有分断时间)。
为满足条件,有必要知道CB2?RCD2组合的全部分断时间,进行现场的实际测试或者RCD生产厂商提供选择性配合原则。如施耐德公司对RCD的选择性配合提出了两个条件:
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I?n(RCD1)