在化工、冶金等工业系统,有些一级负荷如烧嘴冷却水泵、事故冷却水泵、密封冲洗水泵维持循环冷却水或油系统运行,如果电网供电系统发生电力故障,就会使烧嘴冷却水泵、事故冷却水泵、密封冲洗水泵等设备停止运行,造成冷却水或油系统不能工作,生产过程被破坏,引起设备和人身事故。所以,在这些工业系统中,需要保障一级负荷和重要负荷的供电连续性,动力应急电源可以防止电网中断对生产过程的破坏,它与普通应急电源相比,既能直接驱动设备电动机解决供电波动问题,又能与用户控制系统有机结合,具有后备供电功能、变频起动功能、电动机保护功能和众多辅助功能,在工业生产中得到越来越广泛的应用[1]。1动力应急电源原理由于工业系统生产现场的电动机负荷一般很大,电动机起动时的电流也非常大,所以电源一般都采用变频方式起动,以减小起动电流[2]。一般动力应急电源由控制单元、变频电源、切换接触器KM1、KM2、输出断路器QF1、电池、充电器等关键部件组成。其基本原理是将直流电能(如蓄电池)通过逆变器件变成交流电能,供交流动力负载使用。动力应急电源其原理图如图1所示。图1动力应急电源原理图图1中变频电源的直流输入端与电池相连,变频电源输出端接切换接触器KM2,市电输入接切换接触器KM1,动力应急电源的控制器分别控制变频电源起停和切换接触器KM1、KM2开闭。在市电输入正常时,市电通过切换接触器KM1经输出断路器QF1给重要负载供电,同时系统控制器自动进行市电检测及通过充电器对电池充电管理。变频电源停止工作,处于自动关机状态;当输入市电供电中断或市电电压超限时,系统控制器指令切换接触器KM2投切至变频电源供电,变频电源将电池所提供的直流能源转换成交流电能,向负载供电。在化工、冶金等工业系统,一级负荷如循环气体压缩机等负荷的数量往往很多,若都采用分散、独立的动力应急电源方式,则存在以下缺点:1)按照单台应急电源布局规划,资源浪费,并造成电池、主机等材料的重复。2)各台应急电源应急时间的差异性,造成系统应急时间受到其中最短应急时间应急电源的制约。3)单台动力应急电源没有专门布局规划,在现场受到场地的限制[3]。2集中式动力应急电源系统工业系统生产流程中当涉及重要的安全环节时,通常并不是单独一台一级负荷,一般由系列关键性一级负荷组成[4],例如山西晋城晋煤集团煤制油有限公司生产现场有中压锅炉水循环泵、密封/冲洗水泵、事故冷却水泵等一级负荷共10台,其负荷功率与逆变器容量见表1。这些泵类负载一旦停电,没有及时续电,容易造成工业原材料泄露、燃烧和爆炸等危害,继而造成安全生产事故。因此要求这些泵类在生产过程中需24h无间断工作。由于泵类数量较多,根据生产要求,我公司设计集中式动力应急电源系统,以满足现场的生产要求。表1负荷功率与逆变器容量表序号负荷名称逆变器容量/kW1中压锅炉水循环泵(200kW)2502密封/冲洗水泵(90kW)1103事故冷却水泵(11kW)152.1系统组成集中式动力应急电源系统由充电配电单元、变频电源、软起(配电)、切换单元、蓄电池组、充电单元等关键部分组成。其中充电配电单元和充电单元LKC组合为1台充电配电柜,40节120AH一组蓄电池组合在一台电池柜内,共24台电池柜。每台电池柜配备两台充电器给蓄电池组充电。每种负荷的设备由主机柜与软起(配电)柜组成,共20台主机柜和软起柜。另还有3台电池母线配电柜,其系统原理示意图如图2所示。