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      為高性能建筑設計備用和EPS應急電源

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      為高性能建筑設計備用和EPS應急電源

      發布日期:2021-06-30 作者: 點擊:

      在設計備用和EPS應急電源系統時,電氣工程師考慮許多因素??删S護性、法規遵從性和經濟性對確定關鍵設施應急系統的拓撲結構起著至關重要的作用。應急電源的具體要求因建筑物占用類型、設施用途和關鍵功能而異。本文主要研究在高性能建筑中使用備用電源作為主要公用設施的備用電源。備用電源為三臺并聯柴油發電機。

      什么是高性能建筑?

      高性能建筑是指在生命周期的基礎上,整合和優化所有主要高性能建筑屬性的建筑,包括節能、環境、安保、耐久性、無障礙性、成本效益、生產力、可持續性、功能性和運營考慮(即學校,圖書館、工廠等)。隨著能源法規在能源效率方面變得越來越嚴格,聯邦政府對環保建筑的激勵也越來越大,業主/客戶在設計建筑時更愿意走這條路,而這條路在建筑竣工后將更具成本效益。指出的是,高性能建筑的備用電源系統設計與類似質量的標準建筑沒有太大區別。

      備用電源要求:

      在公共設施停電的情況下,建筑物依靠備用電源來保護公眾的安全和健康,保護重要的商業資產在停電期間不會丟失。意外的災難往往會擾亂成千上萬人和企業的電力供應。許多建筑物,如醫院、機場、數據中心、水和污水處理設施、加油站以及通信和運輸系統,都需要一些備用電源,以便在發生危機時挽救生命。企業停電也將對經濟產生重大影響。企業停電時間越長,經濟損失越大。當這些事故發生時,備用電源通過不間斷電源、發電機或電池系統來支持設備負荷。

      要求:

      對于電氣工程師和設計人員來說,了解應急備用電源設計、備用電源的法律要求和關鍵業務負荷是一項重要技能,有時可能很復雜。在設計備用系統時,電氣工程師和設計人員確保備用電源和建筑物的電氣系統能夠準確、充分地處理臨界負荷。他們還要考慮該系統是否需要與他們的管轄代碼兼容。這規定了這些特定系統的確切要求,例如備用電源的緊急和法律要求。要求應急電源系統在10秒內自動啟動,斷電后滿負荷運行。

      請求并歸類為緊急情況。該系統的目的是在正常供電故障或系統部件發生事故時,自動向指定區域和設備提供照明、電力或兩者兼有,目的是提供、分配和控制對人身安全至關重要的電力和照明?!本o急負載示例如下:

      出口標志。

      出口照明。

      電梯照明及控制。

      火災自動報警系統。

      灑水報警系統。

      消防泵。

      消防指揮中心動力照明。

      轎廂照明及控制。

      EPS不間斷電源

      “可選備用電源”旨在為公共或私人設施或財產供電,這些設施或財產的生命安全不取決于系統的性能。這些系統旨在自動或手動向選定的負載提供現場發電。這一部分也被認為是關鍵業務負載。這些負載通常是業主選擇的設備。

      當將您的業務關鍵/可選備用負載與緊急和法律要求的備用電源分開時,確定所有者/客戶的緊急需求。有時,業務需求可能需要高可靠性,因此能夠根據客戶的需求調整備用電源系統,并根據規范為建筑物的居住者提供適當的生命安全程度。

      并行發電系統的優勢

      盡管并行系統有時看起來很復雜,但它們在可靠性和冗余性方面具有更大的優勢。格拉頓度假村和賭場的備用電源使用多個并聯在一起的發電機,以提供負載管理的靈活性、更高的可靠性和幾乎沒有中斷的維護能力。發電機與系統的公共母線并聯,位于獨立于正常電源的電纜管道中,為緊急和關鍵業務負載提供服務,特別是在發電機運行后的系統響應時間和動態負載響應。

      冗余。格拉頓備用系統中多臺發電機的冗余性為關鍵負載提供了比單臺發電機更高的可靠性。如果一臺發電機發生故障,備用負載將在系統中的其他發電機之間優先重新分配。需要可靠備用電源的緊急負載通常只占系統總發電量的一小部分。在并行系統中,這意味著即使其中一個單元發生故障,大多數應急元件也具有維持電力所需的冗余。如果采用N+1配置,一臺發電機可以離線維護,同時仍能滿足所需負載。此外,提供一臺運行備用的N+1發電機將使發電機系統的可靠性從98%提高到99.96%。

      冗余的主要目的之一是消除單點故障。小心謹慎,以確保這些單點故障不會簡單地轉移到系統的另一部分。啟用冗余的控制也進行分析,以避免危及可靠性的故障模式。例如,依賴單個主控制器來啟動和關閉并聯母線的并聯發電機組實際上用兩個故障點代替了一個故障點,因為主控制器和發電機組之間的通信鏈路各自代表單個故障點。一個精心設計的并聯系統將具有雙熱備份控制系統、冗余通信路徑、冗余電池選擇直流電源、選擇性協調的斷路器和多條電源路徑,以及一個在組件出現故障時進行系統恢復的完備程序。

      對于N+1并聯發電機系統,如果其中一臺發電機出現故障或需要維護,可以將單個機組從母線上取下,而不會影響連接到母線上的其他發電機。這提供了額外的保護,確保建筑物關鍵電路的不間斷供電。為了避免發電機之間的負載分擔,總是將新的并聯系統發電機與相同的制造商、額定值和類型相匹配。在修改現有系統時,這樣做更為重要。發電機型號的標準化增強了發電機系統的維護和操作。

      效率。這是高性能建筑的一個關鍵因素。系統越高效,你就越有穩定性,降低了成本和損失。用三個發電機代替一個更大的發電機來處理負載,使系統更加通用和經濟。因為負載不會保持在恒定水平,不一致的功率需求會導致單個較大的發電機在低于其大容量30%的負載下運行,這可能導致濕堆,并導致低燃料效率和更頻繁的維護。發電機的運行點在其額定值的75%至80%之間。確保發電機處于很好狀態將降低維護和燃料成本。

      可擴展性。當確定發電機的大小以匹配系統負載要求時,通常很難正確預測負載的增加,也很難充分計劃意料之外的額外需求。如果負荷預測過于激進,發電機的初始投資可能會高于水平。如果負載預測不充分,備用電源系統可能會受損,或者可能需要昂貴的安裝后升級。格拉頓的并行系統提供了程度的可擴展性和模塊化,允許負載隨時間的變化和已安裝單元的運行。如果發電機的物理空間規劃得當,將來需要時可以添加額外的發電機。


      系統測試。緊急/備用系統的一個非常重要的要求是,系統測試程序確保高性能建筑是可靠、好用的。應急和備用電源系統標準包括應急電源系統(EPSS)的應急發電機測試要求,該要求通過確保發電機供電的備用照明按預期運行來設定標準,以保護建筑物內的人員。對可能導致死亡或受傷的發電機系統進行月度和年度測試。如果發電機系統未通過EPSS月度測試,立即修理并重新測試,直到應急系統通過。

      空載測試。在空載測試期間,發電機啟動、同步并連接到發電機母線,而不承擔負載。該測試不會對公用設施供給的負載產生任何影響,并且可以定期進行(發動機運行設置)??蛰d測試確定發動機是否可以在收到啟動信號時啟動,但不會指示發電機是否會實際承載負載。有載測試可以確定發電機系統是否能夠可靠地承載臨界負載。

      加載測試。在空載測試期間,負載通過閉合轉換從電力公司逐漸轉移到發電機,運行一段時間,然后轉移回電力公司。在實際設施負載下運行發電機系統是測試其按規定運行能力的真正方法。有許多發動機和發電機部件看到真實的運行條件,以確認其就緒狀態。NFPA 110要求柴油發電機在工作溫度下每月運行30分鐘,每3年運行至少30%的銘牌負荷,運行時間為4小時。

      未來需求

      規模估算的最后一步與未來需求有關。一般的規則是,系統的尺寸總是比其需求大20%到25%。用電量并不總是固定的,而且會隨著時間的推移而增加。因此,任何發電機組規模調整都需要考慮系統擴展。即使有復雜的軟件,決定發電機組的大小也需要經過判斷。


      本文網址:http://www.njxweb.com/news/500.html

      關鍵詞:EPS應急電源,EPS不間斷電源,保定EPS應急電源

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