术语和定义
1、应急电源的定义
《GB50052-2009 供配电系统设计规范》第2.0.4条款：用作应急供电系统组成部分的电源。
2、一级负荷中特别重要的负荷的定义
《GB50052-2009 供配电系统设计规范》第2.0.1条款：中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷。
3、消防联动控制系统的定义
《GB16806-2006消防联动控制系统》第3条款：火灾自动报警系统中，接收火灾报警控制器发出的火灾报警信号，按预设逻辑完成各项消防功能的控制系统。通常由消防联动控制器、模块、气体灭火控制器、消防电气控制装置、消防设备应急电源、消防应急广播设备、消防电话、传输设备、消防控制室图形显示装置、消防电动装置、消火栓按钮等全部或部分设备组成。
4、火灾自动报警系统的定义
《GB50116-2013火灾自动报警系统设计规范》第2.0.1条款：探测火灾早期特征、发出火灾报警信号，为人员疏散、防止火灾蔓延和启动自动灭火设备提供提供控制与指示的消防系统。
应急电源的分类
◆《GB/T 29328-2018重要电力用户供电电源及自备应急电源配置技术规范》
第7.1条款：下列电源可作为自备应急电源：
a)自备电厂；
b)发动机驱动发电机组，包括：柴油发动机发电机组，汽油发动机发电机组，燃气发动机发电机组；
c)静态储能装置，包括UPS，EPS，蓄电池，超级电容；
d)动态储能装置(飞轮储能装置)；
e)移动发电设备，包括：装有电源装置的专用车辆，小型移动式发电机；
f)其它新型电源装置。
应急电源的设置
◆《GB50052-2009供配电系统设计规范》
第3.0.3条款：一级负荷中特别重要的负荷供电，应符合下列要求：除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。
◆《SH/T3060-2013石油化工企业供电系统设计规范》
第4.3.2条款：企业内各生产装置、自备电站和总变(配)电所的一级负荷中特别重要的负荷用电，应分别设置应急电源，相邻的、在生产上有密切联系的生产装置，如特别重要负荷容量适中，宜统一设置应急电源。
第6.8.1条款：电力调度自动化系统及变电所自动化系统应配置不间断电源装置(UPS)。
◆《HG/T20664-1999化工企业供电设计技术规定》
第4.3.1条款：有特殊供电要求的负荷必须由应急电源供电。
第4.1.5条款：化工企业中有特殊供电要求的负荷，通常有以下几种类型：
1)安全停车自动程序控制装置(仪表、继电器、程控器等)及其执行机构(某些进料阀、排料阀、排空阀等)，以及配套的处理设施；
2)设备内有不能排放的爆炸危险物料，若其会发生局部聚合大量放热反应时，为避免危险后果所需的搅拌设施和中止剂投放设施或冷却水专用供应设备；
3)爆炸危险物料使用的大型压缩机组的安全轴封及正压通风系统等的电气设备；
4)中断供电时，现场处理事故、抢救及撤离人员所必需的事故照明、通信系统、火灾报警设备、消防系统的用电负荷等；
5)化工工艺控制的DCS、电气微机保护、监控、管理系统的用电负荷。
◆《SH/T3038-2017石油化工装置电力设计规范》
第4.1.3条文说明：一级负荷中特别重要负荷通常有下列几种类型：
a)当供电中断时，为确保安全停车的自动程序控制装置及其执行机构和配套装置，如生产装置的DCS、PLC、重要仪表、自动装置和微机综合自动化系统、电气操作电源、关键物料进出及排放阀等；
b)当生产装置供电中断时，为防止反应爆炸的应急措施(如搅拌和冷却水供应系统)；
c)大型关键机组在运行或停电后的惰性过程中，保证不使设备发生损坏的应急措施，如润滑油泵、盘车电机等；
d)在生产装置中为确保安全生产、处理事故、抢救撤离人员所设置的应急照明。
◆《煤制天然气装置设计安全规范》征求意见稿
第9.1.4条款：生产装置的DCS、PLC、重要仪表、事故照明、气体探测等用电负荷为一级负荷中特别重要负荷，应提供事故应急电源。
第10.4.1条款：基本控制系统(DCS)、安全仪表系统(SIS)分别采用不间断电源(UPS)供电。
第10.4.2条款：现场仪表由控制系统提供不间断电源。
◆《HG/T20509-2014仪表供电设计规范》
第3.2.3条款：仪表负荷属于一级负荷中特别重要的负荷时，应采用UPS。
第5.3.1条款：在下列情况下，仪表电源应采用UPS：
1)采用DCS、FCS、SIS的生产装置；
2)CCS；
3)参与联锁和过程控制的在线分析仪；
4)可燃气体和有毒气体检测报警系统。
第5.3.5条款：重要的化工装置，测量和控制仪表的供电宜采用双路的UPS供电。
◆《GB/T50493-2019石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》
第3.0.9条款：可燃气体和有毒气体检测报警系统的气体探测器、报警控制单元、现场警报器等的供电负荷，应按一级用电负荷中特别重要的负荷考虑，宜采用UPS电源装置供电。
◆《HG/T20570.12-1995火炬系统设置》
第2.0.1.4条款：集液系统要设一台排液泵，泵一般为离心式，与事故电源相连。
◆《SH3009-2013石油化工可燃性气体排放系统设计规范》
第9.4.2条款：点火器应配备不间断电源。
◆《GB50116-2013火灾自动报警系统设计规范》
第10.1.1条款：火灾自动报警系统应设置交流电源和蓄电池备用电源。
第10.1.2条款：火灾自动报警系统的交流电源应采用消防电源，备用电源可采用火灾报警控制器和消防联动控制器自带的蓄电池电源或消防设备应急电源。当备用电源采用消防设备应急电源时，火灾报警控制器和消防联动控制器应采用单独的供电回路，并应保证在系统处于最大负载状态下不影响火灾报警控制器和消防联动控制器的正常工作。
第10.1.3条款：消防控制室图形显示装置、消防通信设备等的电源，宜由UPS电源装置或消防设备应急电源供电。
◆《10CX504 消防设备电源监控系统》
第5.1条款：消防设备电源监控系统主机安装在消防控制室，主机内置DC24V电源装置，主机专用电源由消防电源提供AC220V，在各区域根据消防设备的性质和用途设置监控模块，负责监视相应区域消防设备的电源信息。
◆《GB50160-2008(2018版)石油化工企业设计防火标准》
第8.3.8条款：消防水泵的主泵应采用电动泵，备用泵应采用柴油机泵，且应按100%备用能力设置，柴油机的油料储备量应能满足机组连续运转6h的要求。
◆《GB51428-2021煤化工工程设计防火标准》
第9.3.5条款：消防水泵的主泵应采用电动泵,备用泵应采用柴油机消防泵,且备用泵应按100%供水能力设置。
第9.3.6条款：当全厂消防给水系统供水压力不能满足粉煤气化、油煤浆制备等高层厂房内消防系统最不利点消防设备的供水压力时，应设置区域消防给水增压泵，消防给水增压泵的主泵应采用电动泵，备用泵应采用柴油机泵，且备用泵应按100%供水能力设置。
◆《GB51283-2020精细化工企业工程设计防火标准》
第9.3.7条款：消防泵的供电应符合下列规定：
1 不需设置消防备用泵的消防泵，可按一个动力源设置；
2 室外消防设计水量大于25L/s的厂房(仓库)、储罐区等应按两个动力源设置；
3 设有自动喷水灭火系统或固定泡沫灭火系统的消防泵，应按两个独立动力源设置：一级负荷供电或备用泵宜采用柴油机泵。
◆《SH/T3219-2022石油化工消防泵站设计规范》
第5.1.6条款：消防主用泵和备用泵的配置应满足现行国家及行业相关标准和规范的要求，宜采用电动泵为消防主泵，柴油机泵为备用泵。
◆《SH/T3197-2017焦炉煤气制甲醇工程技术规范》
第10.1.5条款：消防水主泵应采用电机驱动，备用泵应采用柴油机驱动或应急电源驱动。
◆《GB6245-2006消防泵》
第9.9.1.1条款：柴油消防泵应配备两套蓄电池组，并能实现自动切换。
◆《GB50151-2021泡沫灭火系统技术标准》
第7.1.3条款：固定式系统动力源和泡沫消防水泵的设置应符合下列规定：
1 石油化工园区、大中型石化企业与煤化工企业、石油储备库，应采用一级供电负荷电机拖动的泡沫消防水泵做主用泵，采用柴油机拖动的泡沫消防水泵做备用泵；
2 其他石化企业与煤化工企业、特级和一级石油库及油品站场,应采用电机拖动的泡沫消防水泵做主用泵，采用柴油机拖动的泡沫消防水泵做备用泵；
3 二级、三级石油库和油品站场，可采用电机拖动的泡沫消防水泵做主用泵，采用柴油机拖动的泡沫消防水泵做备用泵，也可采用柴油机拖动的泡沫消防水泵做主用泵和备用泵；
6 四级及以下独立石油库与油品站场、防护面积小于200m²的单个非重要防护区设置的泡沫系统，可采用由二级供电负荷电机拖动的泡沫消防水泵供水，也可采用由柴油机拖动的泡沫消防水泵供水。
第3.3.3条款：泡沫液泵的动力源应符合下列规定：
1 在本标准第7.1.3条第1款~第3款规定的条件下，当泡沫灭火系统与消防冷却水系统合用一组消防给水泵时，主用泡沫液泵的动力源宜采用电动机，备用泡沫液泵的动力源应采用水轮机；当泡沫灭火系统与消防冷却水系统的消防给水泵分开设置时，主用与备用泡沫液泵的动力源应为水轮机或一组泵采用电动机、另一组泵采用水轮机；
2 其他条件下，当泡沫灭火系统需设置备用泡沫液泵时，主用与备用泡沫液泵可全部采用一级供电负荷电动机拖动。
◆《HG/T20698-2009化工采暖通风与空气调节设计规范》
第7.2.6条款：设在爆炸危险场所的自动分析器室，当分析仪表及其他电气设备不能满足相应的防爆要求时，应设正压通风。位于1区的自动分析器室通风机等动力设备应接事故电源。
◆《GB51309-2018消防应急照明和疏散指示系统技术标准》
第3.3.1条款：灯具的电源应由主电源和蓄电池电源组成，且蓄电池电源的供电方式分为集中电源供电方式和灯具自带蓄电池供电方式。
◆《TSG T7001-2023 电梯监督检验和定期检验规则》
第A1.2.3.11 (1)条款：轿厢内的紧急报警装置采用由应急电源供电的双向对讲系统与救援服务持续联系；如果电梯行程大于 30m 或者轿厢内与进行紧急操作处之间无法直接对话，则在轿厢内和进行紧急操作处还设置由应急电源供电的双向对讲系统或者类似装置。
◆《GB55037-2022建筑防火通用规范》
第10.1.1条款：建筑高度大于150m的工业与民用建筑的消防用电应按特级负荷供电。
◆《HG/T30033-2017氟化氢生产安全技术规范》
第5.2.7.3.2条款：尾气风机应配备应急电源。尾气风机设置备机，一开一备，定期切换。
◆《AQ3059-2023化工企业液化烃储罐区安全管理规范》
第A.5条款：液化烃储罐可采用消防水直接注水或借用工艺泵或设置专用注水泵的间接注水的方案。当确定借用工艺泵注水方案时，该泵应同时满足注水操作负荷的需要，并配有应急电源。
◆《GB19041-2024光气及光气化产品生产安全规范》
第5.6.2条款：光气及光气化产品生产装置的供电属于一级负荷,应由双重电源供电。其中紧急停车系统、光气破坏系统、过程控制系统等应为一级负荷中特别重要的负荷,除由双重电源供电外,还应增设应急电源。应急电源可是独立于正常电源的发电机组,供电网中独立于正常电源的专用的馈电线路,蓄电池或干电池。发电机组自启动时间不应大于15s。
综合以上规范，以下设备设施需设置应急电源或动力源：
1、电气设备设施：
1)电气微机保护装置；
2)电力调度自动化系统及变电所自动化系统；
3)其它判定为一级负荷特别重要负荷的电气设备设施。
2、仪表设备设施：
1)化工工艺控制的监控；
2)当供电中断时，为确保安全停车的自动控制装置及其执行机构和配套装置，如生产装置的DCS、PLC、CCS、FCS、SIS、重要仪表、自动装置和微机综合自动化系统、电气操作电源、关键物料进出及排放阀等；
3)参与联锁和过程控制的在线分析仪；
4)可燃和有毒气体检测报警系统；
5)重要的化工装置的测量和控制仪表；
6)位于爆炸危险区域1区并且设置正压通风保护的自动分析器室通风机；
7)其它判定为一级负荷特别重要负荷的仪表设备设施。
3、消防设备设施：
1)火灾自动报警系统；
2)消防联动控制系统；
3)消防设备电源监控系统；
4)石油化工、煤化工消防水泵备用泵应采用柴油机泵；
5)煤化工企业区域消防给水增压泵备用泵应采用柴油机泵；
6)精细化工设有自动喷水灭火系统或固定泡沫灭火系统的消防水泵应按两个独立动力源设置：一级负荷供电或备用泵宜采用柴油机泵；
7)石油化工园区、石化企业、煤化工企业、特级/一级/二级/三级石油库及油品站场，泡沫消防水泵备用泵应为柴油机泵；
8)石油化工园区、石化企业、煤化工企业、特级/一级/二级/三级石油库及油品站场，泡沫液泵备用泵应为水轮机泵；
9)柴油机泵需配置两套蓄电池；
10)消防应急照明和疏散指示系统；
11)电梯轿厢内的紧急报警装置；
12)建筑高度大于150m的工业与民用建筑的消防用电；
13)其它判定为一级负荷特别重要负荷的消防设备设施。
4、生产工艺设备设施：
1)大型关键机组润滑油泵、安全轴封、盘车电机、正压通风系统等；
2)火炬系统凝液泵、点火器；
3)防止断电后设备内物料发生局部聚合/反应的搅拌设施、中止剂投放设施或冷却水专用供应设备等；
4)液化烃储罐的注水泵；
5)氟化氢生产企业尾气风机；
6)光气生产企业紧急停车系统、光气破坏系统、过程控制系统；
7)其它判定为一级负荷特别重要负荷的生产工艺设备设施。
应急电源现场问题及风险
部分企业在开展PSSR(开车前安全审查)、安全技术诊断及安全检查过程中发现，企业应急电源存在以下问题：
1、未按规范要求设计应急电源；
2、应急电源未处于自动启动状态；
3、柴油发电机设计、维护不符合要求。
应急电源现场问题举例
问题1：某企业事故火炬、氨火炬、含氨氢火炬系统的点火器没有设计应急电源。
图1 点火器控制箱现场图
违反《SH3009-2013石油化工可燃性气体排放系统设计规范》第9.4.2条款要求。
当出现全厂双重电源同时断电，工艺生产装置停车，大量工艺气泄放至火炬气管网时，若火炬长明灯熄灭，点火器无法提供点火功能，可燃气体就会直接排放到大气中，形成可燃气体云，一旦遇到点火源，就可能引发爆炸等严重安全事故。
以上问题背后的原因：企业与火炬点火器制造厂家签署的采购协议明确了由买方配置点火器UPS电源，但企业专业技术人员未按照采购协议、设计规范要求配置。
问题2：某企业主火炬分液罐凝液泵未设置应急电源。
图2 主火炬分液罐凝液泵现场图
违反了《HG/T20570.12-1995火炬系统设置》第2.0.1.4条款要求。
当出现全厂双重电源同时断电，工艺生产装置停车，大量工艺气泄放至火炬管网，主火炬分液罐内液位上涨较快，此时若主火炬凝液泵无法开启，造成主火炬系统形成液封，导致火炬气无法进入火炬头燃烧。
问题3：某企业汽轮机盘车装置未配置应急电源。
图3 汽轮机盘车电机现场图
违反《SH/T3038-2017石油化工装置电力设计规范》第4.1.3条款的要求。
汽轮机盘车装置用于汽轮机在启动时，带动转子低速旋转以便使转子均匀加热；或在停机后盘动转子旋转，保持转子均匀冷却，减小转子变形的可能。汽轮机停机后，转子温度530℃，转子的下部比上部冷却快，如果不进行盘车，会使上下缸产生温差，使转子产生热变形。当出现全厂双重电源同时断电时，全厂紧急停车，无法投用盘车器；工段操作人员处置岗位的异常工况调节，使用人工一直对汽轮机进行盘车，增加人员劳动强度。
问题4：某企业柴油机消防水泵控制器处于关机状态。
图4 柴油机消防泵控制器现场图
《GB 50974-2014 消防给水及消火栓系统技术规范》
第11.0.1条款：消防水泵控制柜在平时应使消防水泵处于自动启泵状态；
第13.1.4条款：以备用电源切换方式或备用泵切换启动消防水泵时，消防水泵应分别在1min或2min内投入；
第5.1.8条款：柴油机消防水泵的蓄电池应保证消防水泵随时自动启泵的要求。
通过以上规范，我们可以看出柴油机消防水泵日常应处于自动启泵状态。
当工厂出现事故，主电源切断时，消防水主泵无法投入运行；若柴油机消防水泵控制器处于关锁状态，柴油机消防泵无法及时投用，导致消防管网压力下降，无法保证喷淋、消火栓、事故应急等的正常供水要求，严重时会导致事故扩大。
问题5：某企业柴油发电机柴油油箱油位极低。
图5 柴油发电机油箱现场图
柴油发电机作为企业一级负荷特别重要负荷中的应急电源，在双重电源中断供电时，应急供电保证生产安全停车、消防事故处置。若柴油箱油位未维持一定的高度，不能保证生产停车过程中的供电时间，可能在生产安全停车、消防事故处置过程中，导致事故扩大、次生事故发生。
问题6：某企业柴油发电机排气管道未设置阻火器，排气管通至污水处理池顶部气相密闭空间。
图6 柴油发电机排气管道现场图
《SDEP-SPT-EE2008-2008 柴油发电机组技术规定》第4.3.7.4条款：排气点处应安装消音器和阻火器，并有防止雨水和砂子进入的设施。
柴油发电机排气管引入污水处理池气相密闭空间。当柴油发电机启动运行时，炽热火星颗粒通过排烟管道进入污水池气相密闭空间，引燃/爆可燃气体。
问题7：某企业柴油油箱与柴油发电机共同设置在一个房间内，柴油油箱通气口未设置带阻火器的呼吸阀并引出室外。
图7 柴油发电机现场图
《GB55037-2022建筑防火通用规范》第4.1.5条款：建筑内单间储油间的燃油储存量不应大于1m³。油箱的通气管设置应满足防火要求，油箱的下部应设置防止油品流散的设施。储油间应采用耐火极限不低于3.00h的防火隔墙与发电机间分隔。
《GB50016-2014(2018年版)建筑设计防火规范》第5.4.15条款：储油间的油箱应密闭且应设置通向室外的通气管，通气管应设置带阻火器的呼吸阀，油箱的下部应设置防止油品流散的设施。
柴油在储存过程中会有一定程度的挥发，柴油挥发产生的油气在相对封闭的房间内积聚，如果油气浓度达到爆炸极限，遇到发电机产生的电火花、高温表面或者静电放电等点火源，就会发生爆炸。
原因分析及建议措施
此应急电源现场问题背后的原因：企业专业技术人员对应急电源设置规范不清楚，在原始设计时未进行审查、把关；企业对应急电源管理不严格，未形成各类应急电源检查、测试、维护管理程序。
希望通过以上问题的分析，能够引起设计院、企业专业技术人员对应急电源的重视，按照规范要求配置应急电源，开展应急电源的过程安全管理，避免企业在断电的情况下出现次生事故。
作者：赵斌
