電源裝置是從電網(wǎng)中取得能量,經(jīng)變換后對(duì)一個(gè)或多個(gè)負(fù)載提供電能的裝置。而蓄電池電源裝置,顧名思義就是指能量從蓄電池中取得,其主要部件一般包括蓄電池組、整流器、充電設(shè)備、逆變器、進(jìn)出線分配柜等,按不同的電壓輸出和功能,可分為直流屏(直流電源成套裝置)、UPS、EPS、DC BANK等。
在過(guò)去,蓄電池電源裝置經(jīng)常性地與供配電設(shè)備同置一室,比如直流屏就設(shè)在高壓柜附近;當(dāng)配電室設(shè)有空調(diào)時(shí),UPS、EPS經(jīng)常會(huì)與低壓柜共同布置在開(kāi)關(guān)柜室內(nèi);而DC BANK則就近與配電箱布置在一起。設(shè)備房的電氣和相關(guān)專業(yè)的設(shè)計(jì)都按變電所或配電室的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行,這樣的設(shè)計(jì)和施工在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里,不論是在審圖還是在驗(yàn)收階段都被認(rèn)可。
然而,在2015年9月廣東某工業(yè)建筑工程施工過(guò)程中的階段性驗(yàn)收檢查時(shí),因該工程10 kV開(kāi)關(guān)柜室內(nèi)布置有直流屏,供電局提出了該開(kāi)關(guān)柜室必須采用防爆燈具的意見(jiàn),并責(zé)令業(yè)主作相應(yīng)整改。
此開(kāi)關(guān)柜室為普通環(huán)境,除設(shè)置有帶有閥控式鉛酸蓄電池的直流電源成套裝置外,并無(wú)其它特殊的設(shè)備。那其中原因是什么呢?
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鉛酸蓄電池室爆炸原因分析
首先分析一下鉛酸蓄電池室發(fā)生爆炸事故的各種原因,如圖1所示。圖中Xi(i = 1,2 ……,10)表示各基本事件,i代表的數(shù)字越大,表示基本事件結(jié)構(gòu)重要度越低。
從圖中可以看到,若能使第一最小徑集{X1}中的條件事件X1不發(fā)生,則頂上事件即可避免。而為控制第一最小徑集,則須在蓄電池室保持良好的通風(fēng),同時(shí)采用合適的電器設(shè)備,這樣可以分別使第二最小徑集{X2,X3,X4}和第三最小徑集{X5,X6,X7,X8,X9,X10}中的重要度較高的基本事件X2 ~ X7不至發(fā)生,從而大大降低蓄電池室爆炸事故發(fā)生的可能性。
從事故樹(shù)圖中可以得到推論,鉛酸蓄電池室的設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)有兩個(gè),一個(gè)是通風(fēng)問(wèn)題,另一個(gè)就是設(shè)備型式問(wèn)題。
事故樹(shù)同時(shí)指出,對(duì)鉛酸蓄電池而言,若無(wú)特別的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部設(shè)計(jì),蓄電池(充電)時(shí)產(chǎn)生氫氣是按正常事件考慮的。
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閥控式密封鉛酸蓄電池電源裝置設(shè)備房的設(shè)計(jì)思路
蓄電池電源裝置主要包括蓄電池、整流器、充電設(shè)備、逆變器、進(jìn)出線分配斷路器等。通常,蓄電池容量為300 Ah以下的可以裝設(shè)在柜體里,與其它部件組柜安裝并成套供應(yīng)。以直流屏為例,當(dāng)“采用300 Ah以下閥控鉛酸蓄電池組柜布置,由于蓄電池容量小,允許與其它直流柜一起布置在繼電器室或配電間內(nèi)”。
在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中,這樣的成套電源裝置(如UPS、EPS、DC BANK)通常是會(huì)布置在一個(gè)房間內(nèi),此時(shí),設(shè)備房需按GB 50058 - 2014附錄B第23條來(lái)嚴(yán)格執(zhí)行。
同樣的,因設(shè)備房包含有蓄電池,所以房間的照明、電器、通風(fēng)等設(shè)計(jì)等同時(shí)需遵照GB 50055 - 2011第6. 0. 8條的要求。對(duì)于直流屏間,DL / T 5044 - 2014第7. 1. 2條更是強(qiáng)調(diào)“室內(nèi)應(yīng)保持良好通風(fēng)” “尤其是無(wú)人值班變電站,更應(yīng)多加注意”。
在實(shí)際工程中,對(duì)蓄電池電源裝置的布置可以從以下兩方面考慮:
a. 首先從蓄電池的容量方面考慮:以300 Ah為界 —— 當(dāng)閥控鉛酸蓄電池容量在300 Ah及以上時(shí),蓄電池電源裝置應(yīng)設(shè)專用的蓄電池室;300 Ah容量以下的閥控鉛酸蓄電池組隨電源裝置成套組柜安裝,布置在同一個(gè)房間內(nèi)。
b. 其次應(yīng)考慮蓄電池電源裝置各部件房間的布置:
① 設(shè)置專用蓄電池室時(shí),將整流器、充電設(shè)備、逆變器和進(jìn)出線裝置柜布置在蓄電池室附近,用來(lái)“減少由蓄電池出口至直流柜母線之間的電壓降,以保證直流母線的電壓水平,該電纜截面也不致選擇太大”。
② 當(dāng)為成套的蓄電池電源裝置時(shí),建議專設(shè)蓄電池電源裝置室,該室應(yīng)參照前文所述的國(guó)標(biāo)規(guī)范GB 50058 - 2014、GB 50055 - 2011和DL / T 5044 - 2014的相關(guān)條文進(jìn)行設(shè)計(jì),特別是針對(duì)通風(fēng)問(wèn)題和設(shè)備型式問(wèn)題。
不建議將成套電源裝置布置在配電間或者開(kāi)關(guān)柜室內(nèi),因?yàn)樵趽Q氣次數(shù)和室內(nèi)高度一定的情況下,室內(nèi)面積越大,通風(fēng)量越大,這樣風(fēng)機(jī)的臺(tái)數(shù)會(huì)增多或容量變大,同時(shí)整個(gè)房間需要裝設(shè)防爆燈具,室內(nèi)電器設(shè)備的設(shè)置和線纜敷設(shè)受限,從而導(dǎo)致工程成本上升。
筆者在為國(guó)內(nèi)一家知名的通信企業(yè)新廠設(shè)計(jì)時(shí),就采用了的專用蓄電池電源裝置室的方案,得到了審圖公司和業(yè)主的認(rèn)可。
對(duì)閥控式密封鉛酸蓄電池電源裝置設(shè)備房,當(dāng)房間內(nèi)含有蓄電池時(shí),室內(nèi)照明和電氣設(shè)計(jì)參照蓄電池室相關(guān)規(guī)范進(jìn)行,即采用防爆燈具、在專用房間內(nèi)不安裝產(chǎn)生電火花的電器等,并做到通風(fēng)良好。
同時(shí),要控制房間大小,在滿足設(shè)備布置、走線的情況下,盡量縮小含有蓄電池部分的房間面積,以節(jié)約成本。