雙電源自動(dòng)切換裝置及UPS、EPS裝置在電力保障中的應(yīng)用

寇英剛，姜 兵，葉 剛，沈 韜

（1.江蘇省電力公司，南京 210024；2.高淳供電公司，江蘇 高淳 211300；3.揚(yáng)州供電公司，江蘇 揚(yáng)州 225009；4.金壇供電公司，江蘇 金壇 213200）

上海世博會(huì)的電力保障工作是上海電力公司有史以來(lái)承擔(dān)的時(shí)間最長(zhǎng)、規(guī)模最大、標(biāo)準(zhǔn)最高、責(zé)任最重的保電任務(wù)。從整個(gè)世博園區(qū)的電網(wǎng)網(wǎng)架來(lái)看，所有場(chǎng)館都采用獨(dú)立的雙（多）路電源供電，能滿足N-1要求。但僅有可靠的電源是不夠的，如何在電源或場(chǎng)館內(nèi)部配電設(shè)施出現(xiàn)故障時(shí)，保證場(chǎng)館內(nèi)部重要負(fù)荷不中斷供電，是世博園區(qū)各場(chǎng)館必須解決的問(wèn)題。雙電源自動(dòng)切換裝置和不間斷電源（uninterruptible power supply，UPS）、緊急電力供給（emergency power supply，EPS）裝置的合理應(yīng)用有效地解決了這個(gè)問(wèn)題。

1 雙電源自動(dòng)切換裝置及UPS、EPS簡(jiǎn)介

雙電源自動(dòng)切換裝置適用于頻率50 Hz、電壓400 V的2路交流電源（常用電源和備用電源或發(fā)電電源），當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時(shí)，可以進(jìn)行電源之間的自動(dòng)切換，保證供電的可靠性和安全性。它對(duì)常用電源進(jìn)行監(jiān)視，一旦出現(xiàn)偏差（欠壓、過(guò)壓、斷相或失壓），即可自動(dòng)將負(fù)載切換至備用電源或發(fā)電機(jī)，保證負(fù)荷的連續(xù)可靠供電。

UPS主要有2個(gè)作用：①防止因突然斷電而影響正常工作，使用戶能夠緊急存盤(pán)，避免因停電而丟失數(shù)據(jù)；②消除電涌、瞬間高電壓、瞬間低電壓、電線噪聲和頻率偏移等電源污染，改善電源質(zhì)量，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供高質(zhì)量的電源。

EPS是為應(yīng)急照明電力保障和消防安全采用的一種應(yīng)急電源，主要由輸入輸出單元、充電模塊、電池組、逆變器、監(jiān)控器和輸出切換裝置等部分組成。

2 非洲聯(lián)合館供配電系統(tǒng)及重要負(fù)荷情況

非洲聯(lián)合館的變壓器裝機(jī)容量為2×2 000 kVA，采用2路獨(dú)立的10 kV電源同時(shí)供電，互為備用。變壓器的0.4 kV低壓主接線采用單母線分段，設(shè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)，采用手動(dòng)聯(lián)絡(luò)方式，電氣加機(jī)械聯(lián)鎖，正常時(shí)處于冷備用狀態(tài)。正常情況下，每臺(tái)變壓器的負(fù)載率約為50%，當(dāng)一路電源故障、一臺(tái)變壓器檢修或故障時(shí)，另一臺(tái)變壓器的負(fù)載率約為80%。每臺(tái)變壓器的低壓側(cè)設(shè)置市電與室外臨時(shí)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的切換裝置，預(yù)留電源接口，市電開(kāi)關(guān)與應(yīng)急電源開(kāi)關(guān)采用機(jī)械聯(lián)鎖，防止并列運(yùn)行，室外臨時(shí)柴油發(fā)電機(jī)由保電方負(fù)責(zé)。

根據(jù)規(guī)范要求：計(jì)算機(jī)機(jī)房、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、消防設(shè)備等重要用電設(shè)備按照一、二級(jí)負(fù)荷供電要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，如表1所示，其余用電設(shè)備按照三級(jí)負(fù)荷供電要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1為相應(yīng)的電氣接線圖。

表1 一、二級(jí)負(fù)荷情況

圖1 負(fù)荷電氣接線圖

3 雙電源自動(dòng)切換裝置及UPS、EPS的應(yīng)用

正常情況下2路10 kV電源同時(shí)供電，2臺(tái)變壓器分列運(yùn)行。當(dāng)個(gè)別低壓配電線路出現(xiàn)故障時(shí)，雙電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在末端自動(dòng)切換，切換時(shí)間小于0.5 s，保證用電設(shè)備正常工作。

當(dāng)一路市電電源或一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，雙電源自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)在末端自動(dòng)切換，讓另一臺(tái)變壓器帶50%的三級(jí)負(fù)荷及全部的一、二級(jí)負(fù)荷。同時(shí)在重要活動(dòng)日，根據(jù)需要租賃柴油發(fā)電車(chē)進(jìn)入熱備用狀態(tài)。

當(dāng)2路電源同時(shí)斷開(kāi)時(shí)，通信、安保、消防等重要機(jī)房依靠UPS供電堅(jiān)持工作，UPS連續(xù)供電時(shí)間不小于10min；應(yīng)急照明自動(dòng)點(diǎn)亮，通過(guò)集中式應(yīng)急電源EPS繼續(xù)工作，EPS連續(xù)放電時(shí)間不小于45min。在重要活動(dòng)日，租用的室外柴油發(fā)電車(chē)在30 s內(nèi)啟動(dòng)，通過(guò)場(chǎng)館預(yù)留的柴油發(fā)電機(jī)接口接入低壓母線，三級(jí)負(fù)荷通過(guò)值班人員手動(dòng)卸去，保證場(chǎng)館內(nèi)一、二級(jí)負(fù)荷在2路市電失去的情況下堅(jiān)持工作。

圖2、圖3分別為雙電源切換裝置和EPS裝置實(shí)物圖。

圖2 雙電源切換裝置

圖3 EPS裝置

4 對(duì)今后保電工作的啟示

重要負(fù)荷主要有以下2種：①不允許停電的負(fù)荷，例如：場(chǎng)館主題照明、主席臺(tái)、貴賓室、信息中心、電臺(tái)和電視轉(zhuǎn)播等； ②允許短時(shí)停電的負(fù)荷，例如：消防控制設(shè)備、應(yīng)急照明、變電所動(dòng)力照明等。在制定保電方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同用電設(shè)備的容量、性質(zhì)和重要程度，配備相應(yīng)的電力保障裝置并且制訂相應(yīng)的事故應(yīng)急預(yù)案，保障用電安全，實(shí)現(xiàn)可靠供電。

結(jié)合非洲聯(lián)合館成功的保電經(jīng)驗(yàn)，對(duì)今后的重大保電活動(dòng)提出以下幾點(diǎn)建議：①用戶自建變電站的變壓器配置應(yīng)留有50%～60%的裕度；②主題照明設(shè)備至少分2組接入不同的電源點(diǎn)，至少選用1組無(wú)啟動(dòng)延時(shí)的燈具；③在每臺(tái)變壓器的低壓側(cè)設(shè)置市電與臨時(shí)應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)的自動(dòng)切換裝置，臨時(shí)應(yīng)急發(fā)電機(jī)處于熱備用狀態(tài)，當(dāng)失去市電時(shí)自動(dòng)切換到發(fā)電機(jī)供電，同時(shí)必須自動(dòng)切除部分三級(jí)負(fù)荷；④所有重要負(fù)荷均采用雙電源末端自動(dòng)切換，當(dāng)個(gè)別配電線路出現(xiàn)故障或一路電源出現(xiàn)故障時(shí)，重要負(fù)荷在末端自動(dòng)切換到另一路電源供電；⑤對(duì)于主席臺(tái)、貴賓室、電臺(tái)和電視轉(zhuǎn)播等停電后有重大政治影響的用電設(shè)備，應(yīng)配置相應(yīng)容量且能堅(jiān)持足夠時(shí)間的UPS，保證該類(lèi)用電設(shè)備能在所有市電失去后、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前堅(jiān)持工作；⑥對(duì)于應(yīng)急照明及變電所動(dòng)力照明等負(fù)荷，應(yīng)配置相應(yīng)容量且能堅(jiān)持足夠時(shí)間的EPS，保證該類(lèi)負(fù)荷在失去所有市電后能在最短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)切換到EPS裝置供電；⑦在重大活動(dòng)前應(yīng)做好滿負(fù)荷試驗(yàn)及各項(xiàng)切換試驗(yàn)，并進(jìn)行事故應(yīng)急預(yù)案演練。

5 結(jié)束語(yǔ)

非洲聯(lián)合館在為期184天的展覽中沒(méi)有發(fā)生任何電力供應(yīng)問(wèn)題，證明了雙電源自動(dòng)切換裝置和UPS、EPS裝置的合理性、有效性。在今后的重大保電活動(dòng)中，除了要建設(shè)可靠的供電電源、制定合理的保電方案外，還可以使用雙電源自動(dòng)切換裝置和UPS、EPS裝置，保證重要負(fù)荷在失去市電的情況下能夠連續(xù)可靠地工作。