电能质量与供电系统设计

摘要：国家标准将负荷按重要程度分为3级，IEc标准将负荷分为2类(应急负荷和正常工作负荷)和电源
分为3类(主电源、应急电源、后备电源)，本文对此进行对比分析，认为IEc标准的定义和措施都很明确，适应新形势下的要求，建议仿效。
关键词：主电源(工作电源)应急电源后备电源
1老问题需要再认识
供电系统设计是个老问题，长期以来，一直是先寻找电源，根据负荷的重要等级，有可能要求几个电源，在解决电源的有或无的同时，再关注电源的质量。随着电子设备的普及，对电能质量的要求，愈来愈高，不仅是停电，就是供电的短时中断或电压暂降，也可能会带来严重的后果。为了明确问题的性质和问题讨论的范围，先介绍几个重要术语的定义，简述产生这些现象的根源和现行的有关国家标准GB，然后再作深入分析。
1．1定义[11]
①电压暂降一一电气系统某一点的电压突然下降，经历几周到数秒的短暂持续期后，又恢复正常。
很明显，标准[l]没有规定电压下降到什么程度。它的英文名IEC为Voltage dip，美国IEEE标准[2]为Voltagesag，含义相同，但规定持续时间为工频半周到几秒。
②(供电电压的)短时中断
供电电压消失一段时间，其中断时间在规定的时限内。
注：供电电压降低到低于额电电压的l％，且其(降低的)持续时间的下限为十分之几秒，上限为lmin(有些情况下可达3min)时，可以认为是短时中断。
美国IEEE标准规定完全失压或降到低于10％，中断持续时间从半周到3s为瞬时(momentary)中断，3s到lmin为短暂(temporary)中断[3]，完全失压lmin以上为持续性(sustained)中断[2]。
从实用观点出发，用电设备允许的电源中断时间的长短决定选用什么样的补救措施：UPS(不停电电源)、EPS应急电源系统、后备电源系统(第二电源等)或它们的某种组合。
1．2中断或暂降的原因
由上节可知，电压暂降和短时中断是一类现象中的两小类，即电压降至很低或完全消失但很快又能恢复，电压异常持续时间很短的叫电压暂降，略长一点的叫短时中断。产生的原因多数是系统发生短路后断路器断开或重合闸。
至于停电，由于正常电源故障，一时难以修复，则断电时间更长，为了维持生产，可能需要后备电源，这是性质不同的另一类问题了。
1．3有关的现行GB
涉及上述问题的国标主要是《GB50052-95供配电系统设计规范》[4](在本文中简称为GB[4])。该GB[4]虽然未明确适用范围，但众所周知，它是从《工业与民用供电系统设计规范GBJ52-83》修订而成，因此，它应该与IEC的有关标准相对应，即都不涉及电力公司直接管制的电力系统。客观现实也如此，主要由非电力行业所自行编制的电气标准大都参照IEC标准，下面先介绍该GB的主要规定，再与IEC标准进行比较。
2现行GB[41的主要规定
《GB50052-95供配电系统设计规范》[4]的主要规定如下：
2．1负荷分为三曩：
一级负荷中断供电将有下列后果之一时：
1)造成人身伤亡时；
2)在政治、经济上造成重大损失时；例如……(略)
3)对有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作有影响；例如……(略)
4)发生中毒、爆炸和火灾等情况，则为一级负荷中特别重要的负荷。
二级负荷中断供电将有下列后果之一时：
1)在政治上、经济上有较大损失；例如……(略)。
2)对重要用电单位的正常工作有影响；例如……(略)。
三级负荷不属于上述一级、二级负荷者。
2．2各级负荷对电曩的要求：
2．2．1一级负荷
1)不会同时损坏的两个电源；
2)特别重要的一级负荷，尚应增设应急电源。应急电源选择，按允许中断供电时间分：
1)>15s时—快速自启动的发电机组；
2)<BZT(备自投)动作时间一专用馈电线的
独立电源；
3)毫秒级一UPS或UPS与其它(如发电机)装置的组合。
2．2．2二级负荷宜由二回线供电，一回也可以。
2．2．3三级负荷无规定，有电就行。
2．3电麓质量
该GB[4]在第4章中关于电能质量谈到了电压波动和电压闪变(4．0．10条)，没有定量规定指标，却有限制骚扰的措施。
3 IEC标准的规定
IEC标准关于电源系统的规定如下：
这见之于《IEC 60364-3建筑物电气装置一般特性的评估》[5]，它提出了对电源系统的要求。
3．1关于电曩系统类嗣的规定1．电源有三类：主电源、应急电源、后备电源。
对这三类都应明确其频率、电压、受电点予期短路电流，包括适应用户装置要求如最大需量。
2．在有关防火以及其它需要紧急撤离情况的权力机构的规定下，和戚装置的当事人要求设置后备电源的条件下，对应急电源和／或后备电源应当分别加班乎估，都应有适当的容量，可靠性和定额以及适应运行需要的倒换操作时间。
3．2对应急电薄的要求
3．2．1性能要求
对应急电源及其性能的要求，常由法定权力当局所规定，必须遵守其要求。
认可下列电源作为应急电源：蓄电池、一次电池、与正常电源无关系的发电机组、有效独立于正常馈电线的单独馈电线。
3．2．2应急电源分类
非自动一由人员切换操作
自动～不依靠人员启动
自动应急电源按切换时间又分为5类如下表：
自动应急电源分类
3．2．3关于对应急电源的进一步要求还要参看标准《IEC364-5-556建筑物电气装置第5部分：电气设备的选择和安装第55章其它设备第556节应急供电》[9]，其中556．5条为应急供电系统。
3．3对于后备电源除了和主电源有相同的要求外，IEC标准并无特殊要求。主电源即工作电源，由公用电网电源来。
4对各类电源系统分类的进一步分析
如上所述，有三大类：主电源、应急电源和后备电源。为了更明确，IEC600~6,在1999年对建筑物电气装置中的部分术语的定义作了新的规定和补充，现录下有关的4条：
1)<826--01-05应急供电系统用来维持下列至关重要设备和装置运行的供电系统：
一为了人员的健康和安全，和威
一为了避免对环境和其它设备的重大损坏，如果有规范要求时。
注：供电系统包括电源和直到设备端头的电路，在一定条件下，也可包括设备。
按本条原文，直译名可为安全服务的供电系统，现从众译名为应急供电系统和IECl990年版的原条文相比，增加了避免对环境和其它设备的重大损害一款，并取消了并列的美国“应急电力系统”的另一名称。
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