也谈应急电源和备用电源的“是与不是”

给消防应急照明供电的集中电源是应急电源吗？有人说提这个问题简直就是废话，因为应急电源（EPS）在消防行业已经使用和称呼十几年了！但是，你还真别急！相信很多人听过电视剧《宰相刘罗锅》主题歌“故事里的事，是也不是”的演绎播放，消防学术界也需要对“规范里配电电源的事”来一次明辨解析。

君不见，之前有几家学术媒介和最近的《老王和你聊电气》微信公众号专栏就对以上议题都解读为“不是”。不单如此，消防界在消防设备供配电尤其是消防应急照明的主电（消防电源）认知方面，以及多个设计规范/标准里面，也存在一些认知混乱。在此，笔者以专题方式来解析如下三个方面：

• 应急电源与备用电源的区别；

• 消防应急照明主电（消防电源）性质与现实本质；

• GB51309-2018规范下集中电源的几种应急供电方式以及注意事项。

首先我们需了解一下建筑物配电电源的总体构成，如下左图所示是某地政府迎宾馆消防应急照明智能疏散系统的供电电源构成范例（属于特别重要部门的多重电源保障类别）：除了具有双路市政电源（简称双重电源、双电源）引入外，大楼还自配柴油发电机组作为应急电源（一级应急电源/第三电源）。项目中智能疏散的集中电源属于二级应急电源（第四电源）。

一、应急电源与备用电源的区别

让我们先来看一下最近的《老王和你聊电气》微信公众号有关“应急电源与备用电源区别”专题栏目作者的解读（参见如下截图）。

文中作者特别解读说明：应急电源是“专为一级负荷中的特别重要负荷所配置的”（参考如上文字截图）。这句话本来就存在作者理解上的错误，因为国标《供配电系统设计规范》GB50052-2009中的原文并没有“专为”这两个字（参见如下标准规范3.0.3条原文文字截图），标准规范的原文是：一级负荷中的特别重要负荷的供电，除了应由双重电源供电外，尚应增设应急电源。

可见，应急电源并非是专为一级负荷中的特别重要负荷而配置。也就是说，一级负荷中的特别重要负荷是应配置应急电源，但是应急电源并不是仅为其专供，这个逻辑关系必须要解析清楚。现在，让我们回到本文开头所讲到的，EPS应急电源在消防行业中已经使用和称呼十几年了，消防照明行业三部国标规范中的名称都叫“应急照明集中电源”，行业简称应急电源（英文简称EPS）。因此，集中电源当然属于应急电源（参见国标GB17945-2010和GB51309-2018规范当中的如下术语截图内容）

所以，区别应急电源与备用电源的唯一标准是：是否因安全因素而给负载设置，即应急电源是“安全设施电源”（参见如下《供配电系统设计规范》GB50052-2009中的术语截图解析）。

而且这个安全因素不像《老王和你聊电气》微信公众号所说的只是人员安全、家畜安全，规范中所列的也包括重要设备安全或环境安全（参见规范的如下截图内容）。

因此，应急电源针对设置的供电对象也包括大型服务器、大型程控交换机等重大要害负载设备安全（即重要数据安全）。不像《老王和你聊电气》微信公众号所说的只是人员安全、家畜安全（如下截图所示）。

解析到此，我们有必要再次理清一下应急电源与供电负载的关系：一级负荷中的特别重要负荷应配置应急电源，但应急电源属于为安全设施而设置，不是仅专供一级负荷中的特别重要负荷。譬如，消防应急照明行业中的消防灯具，在常规场所中，它不属于一级负荷中的特别重要负荷，只是安全设施（消防疏散逃生），但给消防灯具供电的集中电源就是应急电源（参见如下截图印证所示：应急电源也可以是EPS、UPS等设备）。讲到这里，我们再回到原标题：消防应急照明的集中电源是应急电源吗？答案是自然而然，当然属于“是”！

应急电源的供电对象既然也包括应急照明灯具和IT数据安全等重要设备，当然现实项目中此类重要设备往往不止一台。因此，应急电源不是仅有总站供电一种方式，也可以根据重要负载数量的不同而采取多台、分散分布式设置。而且，应急电源可以根据负载的具体分布情况进行分级设置。譬如，前面的消防电源构成图中的发电机组是第三电源（一级应急电源），而图中的应急照明集中电源就是第四电源（二级应急电源，即分级的下级应急电源）。另外，UPS不间断电源行业应用中，还有双机备份和多机并联的更高可靠度解决方案。

解析到这里，我们有必要总结一下：

①应急电源是为安全因素而设置。

②应急电源并不是仅专供一级负荷中的特别重要负荷，其它需考量安全因素的设备也可设置应急电源。

③应急电源不是仅有总供电式，也可以根据负载数量的不同而采取多台/多站的分散式设置。

④应急电源可以多级设置（供电的可靠度更高）。

笔者认为目前各种规范对应急电源和备用电源的定义（文字描述）不太适用，比较难理解、易混淆，而且应急电源在多个规范里面的术语描述也自相矛盾，相互之间的从属关系混乱（参见如下截图之内容比较）。真像笔者文章开头所叙《宰相刘罗锅》主题歌“是与不是”唱的那样混乱不清。

其实，对于供配电源有一种简单易懂的定义更合适，即全部以数字分级来区分，譬如：

①主供市电就叫第一电源。

②目前的备用电源就叫第二电源，无论其来自市政电源还是发电机组等。

③第三电源以及之后的安全性质电源都属于目前的应急电源范畴。

或者像电气产品设计师对电路电源称呼那样分为：一次电源、二次电源、三次电源，这样就简单、通俗易懂。

（注：参见如下截图的《供配电系统设计规范》GB50052-2009第4.0.1条以及《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019中已有提及“第二电源”概念）

二、消防应急照明主电（消防电源）性质与现实本质

我们先来理清国标《供配电系统设计规范》GB50052-2009中的一级负荷（含特别重要负荷）、二级负荷、三级负荷的具体定义，以及《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019中为各级消防负荷设置供电电源类别的规定。

1）《供配电系统设计规范》GB50052-2009中的一级负荷、二级负荷、三级负荷具体定义：

• 一级负荷是指中断供电在政治和经济上会造成重大损失者；一级负荷中如果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定义为一级负荷中的特别重要负荷。

• 二级负荷是指中断供电在政治和经济上会造成较大损失者；

• 三级负荷是指对中断供电没有特殊要求，凡不属于一级、二级负荷者均为三级供电负荷。

可见，负荷的等级首先是以场所的重要等级（譬如政治因素）或设备的重要等级（譬如经济受损严重程度）来划分的。一般的负载使用在不同的建筑物场所，其负荷等级可能发生很大变化。譬如一盏消防应急灯，安装使用在普通住宅项目上，它只是三级或二级负荷；安装在19层以上的高层住宅内，它就是一级负荷；如果安装在人民大会堂内，它就是一级负荷中特别重要的负荷。特别重要负载用在任何建筑物场所，其特别重要负荷的等级不发生变化。譬如大型数据服务器、大型程控交换机、机场导航等交通枢纽设备，等等。

2）消防用电负荷的具体分级与供电规范要求

消防用电负荷是指消防用电设备根据供电可靠性及中断供电所造成的损失或影响的程度分为一级负荷、二级负荷和三级负荷。以下为《建筑设计防火规范》GB50016-2014结合《供配电系统设计规范》GB50052-2009、《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019多部规范而归纳的细化供配电要求。

A）一级负荷

（1）适用的场所

①建筑高度大于50m的乙、丙类生产厂房和丙类物品库房。

②一类髙层民用建筑。

③一级大型石油化工厂；大型钢铁联合企业；大型物资仓库等。

④地铁的消防用电负荷应为一级负荷。其中，火灾自动报警系统、环境与设备监控系统、变电所操作电源和地下车站及区间的应急照明用电负荷应为特别重要负荷。

⑤二类隧道的消防用电应按一级负荷要求供电。

⑥建筑面积大于5000㎡的人防工程，其消防用电应按一级负荷要求供电。

⑦Ⅰ类汽车库、采用汽车专用升降机作车辆疏散出口的升降机用电应按一级负荷供电。

（2）供电方式

一级负荷应由两个电源供电，且两个电源要符合下列条件之一：

①当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到破坏。

②一级负荷中特别重要的的负荷，除由两个电源供电外，还应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

（3）一级负荷供电方式

①电源来自不同的发电厂。

②电源来自两个区域变电站（电压在35kV及以上），或来自同一区域变电站的不同变压器（电压在35kV及以上），或来自同一个变电器（电压在35kV及以上）的不同中压母线（6KV/10KV）。

③电源来自一个区域变电站，同时另设一台自备发电机组。

B）二级负荷

（1）适用场所

①室外消防用水量大于30L/s的厂房（仓库）。

②室外消防用水量大于35L/s的可燃材料堆场、可燃气体储罐（区）和甲、乙类液体储罐（区）。

③粮食仓库及粮食筒仓。

④二类髙层民用建筑。

⑤座位数超过1500个的电影院、剧场，座位数超过3000个的体育馆，任一层建筑面积大于3000㎡的商店和展览建筑，省（市）级及以上的广播电视、电信和财贸金融建筑，室外消防用水量大于25L/s的其他公共建筑。

⑥三类隧道的消防用电应按二级负荷要求供电。

⑦建筑面积小于或等于5000㎡的人防工程可按二级负荷要求供电。

（2）供电方式

①二级负荷的供电系统要尽可能采用两回路供电。

②在负荷较小或地区供电条件较困难的情况下，允许有一回路6kV以上专线架空线或电缆供电。

C）三级负荷

（1）三级消防用电设备采用专用的单回路电源供电，并在其配电设备上设有明显标志。

（2）配电线路和控制回路应按防火分区进行划分。

（3）消防水泵、消防电梯、防排烟风机等消防设备，应急电源可采用第二路电源、带自启动的应急发电机组或由二者组成的系统供电方式。

（4）消防控制室、消防水泵、消防电梯、防烟排烟风机等的供电，要在最末一级配电箱处设置自动切换装置。切换部位指各自的最末一级配电箱，如消防水泵应在消防水泵房的配电箱处切换、消防电梯应在电梯机房配电箱处切换。

D）其他

（1）消防用电按一、二级负荷供电的建筑，当采用自备发电设备作备用电源时，自备发电设备应设置自动和手动启动装置。当采用自动启动方式时，应能保证在30s内供电。

（2）不同级别负荷的供电电源应符合现行国家标准《供配电系统设计规范》GB 50052-2009的规定。

（3）按一、二级负荷供电的消防设备，其配电箱应独立设置；按三级负荷供电的消防设备，其配电箱宜独立设置。

3）消防应急照明主电（消防电源）性质和现实本质

首先，我们来理清一下消防主电与消防市电的区别。

消防市电是市政供电，对于没有设置发电机组的建筑物来说，消防主电就是消防市电。而对于设置了发电机组的建筑物来说，消防主电就不一定是消防市电，因为在市政电源中断的应急情况下，消防主电是由发电机组供电。

在这里，我们需要知道建筑物配置发电机组与双路市政电（即市电双电源）的大致占比情况。

众所周知，非高层建筑和非重要场所是无需配置发电机组的，有双路市政电设置即可。

对于属于二级负荷、三级负荷的应用场所，备用的市政电源仅需从配电站变压器的中压母线（10KV或6KV）上取电即可。尤其是众多的地方标准和经济欠发达地区，备用市电的设计是从变压器中压母线（10KV或6KV）上取电者更多。

请注意GB50052-2009《供配电系统设计规范》术语章节中第2.0.2条对双重电源的定义：“一个负荷的电源是由两个电路提供的，这两个电路就安全供电而言被认为是互相独立的。”一个“被认为”（西方式术语），含蓄灵活而意味深远，尽显规范编写对现实的妥协（参见规范《供配电系统设计规范》2.0.2条如下截图文字所示）。

按规范，一级负荷是可以不设发电机组；但实际操作时，各地做法不一：譬如深圳（发达地区），一级负荷几乎必设柴油发电机组。这是国家标准《供配电系统设计规范》GB50052-2009顾及了不同地区的现实条件不同而进行特意文字安排。由此可见，中国幅员辽阔，发达地区毕竟是少数，更多的地方规范/标准和更多地区普通建筑物的备用电源采用市政电源或发电机组都有，并不分胜负。

一级负荷的备用市政电源必须是另一变电站35KV高压电源吗？

发电机厂商推文和一些学术界媒介几乎都是以35KV高压为准（参见配供电行业的如下截图），是否被利益方左右应用？毕竟35KV一般是从另一个区域变电站拉线供电，造价成本远比发电机组贵，而从同一个变电站变压器的中压母线（10KV或6KV）上取电拉线，成本就小得多。笔者认为，这与已作废的行业老标准《民用建筑电气设计规范》JGJT16-2008中规定的一级负荷的供电电源有关，即“两个电源”与“双重电源”的区别。

新规范《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019：一级负荷应由双重电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

旧规范《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008：一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

解析：“两个电源供电”修改为“双重电源供电”，一级负荷的供电要求定义更加宽广，并与《供配电系统设计规范》中的术语保持一致。

我们可以从《供配电系统设计规范》GB 50052-2009的第3.0.2条和《民用建筑电气设计标准》GB51348-2019等规范来解析以上质疑（参见截图文字如下）。

规范上的原文对一级负荷双电源的要求是“当一电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏”。

请大家注意：原文中的文字是“故障时”词汇，而不是“中断时”这个词。

大家知道，供电中断不一定是自身回路故障原因，也可能是由于更前端的停电所致。变电站变压器的各回路中压母线（10KV或6KV）输出端是相互独立的，如果一路中压母线故障不会引起其它回路故障，更谈不上“同时受到损坏”。

因此，备用电源从同一变电站变压器的不同中压母线（10KV或6KV）上取电，是完全符合《供配电系统设计规范》GB50052-2009规范标准的（当然，毫无疑问，从另一35KV高压变电站取电的可靠度更高）。

回到规范原文，假如把文中的“故障时”改成“中断时”，按照字面含义，备用电源也没必要从另一35KV高压变电站取电，因为就算本变电站因某一中压输出（10KV或6KV）故障而引起了整个35KV供电系统瘫痪，也不至于使另一中压电源“受到损坏”，最多是停电中断而已。除非是把“受到损坏”也改成“供电中断”，这样，备用电源就必须从另一35KV高压变电站取电。可见，《供配电系统设计规范》GB50052-2009是照顾了各种现实所需，既保障起码的供电可靠度，又节约社会资源。现实中的各种“备用电源必须来自两个区域的变电站”以偏概全，笔者认为是被利益所驱使（尤其是发电机组厂商）。当然，经济发达地区、有条件的使用单位（譬如事业单位、公建项目等）采用不同区域的双35KV高压变电站供电，可靠度更高。

高层住宅一定要配备发电机吗？

在我国是不一定的，按照《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)9.1.1条和《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)3.1条、《供配电系统设计规范》GB50052-2009规定，一类高层建筑应按一级负荷要求供电，二类高层建筑应按二级负荷要求供电。一级负荷应由双电源供电；二级负荷当条件允许时也宜由两个回路供电。对于电网能够提供两个独立电源的高层建筑，按规范已经满足了一、二级负荷要求，原则上可不配备发电机。对于当地电网只能提供一路电源、或取得第二路电源有困难或不经济合理的高层建筑就应该配备柴油发电机组提供第二电源。按照我国旅游饭店星级标准，四星级及五星级宾馆应设自备发电系统。《供配电系统设计规范》第3.0.3条：一级负荷中特别重要的负荷供电，除应由双重电源供电外，尚应增设应急电源。消防负荷不属于特别重要的负荷（地铁、机场等特别重要场所的消防负荷除外）不能接入专用应急电源供电。其输出回路不允许接入无关其它负载。特别重要负荷的政治性应用场所一般是指：重要交通枢纽、重要通讯枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷”。

因此，高层住宅作为一类髙层民用建筑性质，需要采用一级负荷的双电源供电方式，可有五种供电设置方案。

• 双电源来自不同的发电厂。

• 双电源来自两个区域变电站（电压在35kV及以上）。

• 双电源来自同一区域变电站的不同变压器（电压在35kV及以上）。

• 双电源来自同一区域变电站、同一变压器（电压在35kV及以上）的不同中压母线（10KV或6KV）。

• 双电源来自一个区域变电站，同时另设一台自备发电机组。

以上的其中第四种方案综合价格（初期设置造价+后期运行及维护成本）成本最低，因此，现实中采用在同一变压器（电压在35kV及以上）的不同中压母线（10KV或6KV）拉线取电给一级负荷做备用电源供电的用户单位并不少。笔者在这里需要说明的是很多智能疏散厂商的技术人员错误性认为建筑物的备用电源基本上都是用户单位的自备发电机组。

三、GB51309-2018规范下集中电源的几种应急供电方式以及注意事项

集控型集中电源兼具应急电源、备用电源的双重属性功能（依照GB51309-2018规范），实际是三重属性功能：即给消防应急照明、备用应急照明（可起用蓄电池电源）、备用照明供电（起用消防主电）。

1）集中电源在主电断电（非火灾状况）条件下的备用应急照明功能（内容参见如下截图所示）

这是GB51309-2018规范的新要求（即消防灯具兼顾备用应急照明功能，节能、节省项目投资，节约社会资源）。此功能的设计是：30分钟内备用应急照明+90分钟以上（初装时间）火警消防照明的分开累叠设置。

2）集中电源在正常照明断电条件下的备用照明功能

这也是GB51309-2018规范针对安全照明（譬如配电室等特定安全性场所）的新要求，而且要求集中电源具备分区（单元）分别控制特定消防灯具的功能（内容参见如下截图所示，分区控制设置是火灾报警及联动的设计常识）。

断电先后的规范逻辑（依照GB51309-2018要求）：

正常照明市电与消防主电的断电先后顺序存在四种情况：

• 正常照明市电故障断电（即非火警断电），而消防主电未断电：消防灯具由备用电源（市政备电或用户发电机组）供电；安全照明灯具（譬如配电房照明灯等）由主供市电转为备用电源供电（如上截图的规范之规定）。

• 正常照明市电未断电，而消防主电回路故障断电：消防应急照明灯不应点亮，因为主供市电正常时日常照明灯能正常照明工作。

• 正常照明市电和消防主电同时断电：消防灯具由二级应急电源（蓄电池电源）供电不超过30分钟；安全照明灯具（譬如配电房照明灯等）也由二级应急电源（蓄电池电源）供电不低于3小时。

• 火警状态下切断主供市电，而消防主电未断电：消防灯具由二级应急电源（蓄电池电源）供电；安全照明灯具（譬如配电房照明灯等）由一级应急电源（发电机组）和二级应急电源（蓄电池电源）供电。

正常照明市电与消防市电不同相，怎么办？需要怎么应对？

按GB51309-2018要求，集控型集中电源需要有对日常市电的检测和上传到控制器主机的功能。那么，集中电源输入端引入的日常市电和消防主电如果不同相位（即相序不同），怎么办？

现实的智能疏散项目中，施工接线人员经常会发生集中电源引入的日常市电和消防主电相序不同情况，造成耦合短路故障，烧坏集中电源（无隔离设计的厂商产品），也给人身安全带来隐患，行业需要引起足够的重视。

• 如果引入的日常市电和消防主电不同相，压差为380VAC，接线端子和操作工的安全危险性突出，风险加大，操作工需要更加小心提防和避免（譬如先检测电压或相序再接线）。

• 对于日常市电和消防主电的两对接线端子，厂商需要在集中电源的接线端子排上隔开一定间隙而设计（最好不要毗邻接线设计）。

• 当引入的日常市电和消防主电不同相时，如果集中电源的市电检测电路耦合到消防主电的变流电路，则会造成集中电源短路故障，烧毁集中电源设备。

因此，集中电源厂商需要在技术设计上采用隔离措施尽量避免因引入的日常市电和消防主电出现不同相位而造成的损害。虽然目前多数厂商的集中电源产品并无此市电检测功能的设计，但毕竟是国标GB51309-2018强制规范的强条，行业普遍采用是大势所趋。因此，各智能疏散厂商应尽早、尽快完善此功能设计，尤其是需要采取电路一端的隔离技术措施。

（备注：文中的智能疏散是行业销售端的俗称，特指集中控制型消防应急照明和疏散指示系统）