術語和定義
1、應急電源的定義
《GB50052-2009 供配電系統設計規范》第2.0.4條款：用作應急供電系統組成部分的電源。
2、一級負荷中特別重要的負荷的定義
《GB50052-2009 供配電系統設計規范》第2.0.1條款：中斷供電將發生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷。
3、消防聯動控制系統的定義
《GB16806-2006消防聯動控制系統》第3條款：火災自動報警系統中，接收火災報警控制器發出的火災報警信號，按預設邏輯完成各項消防功能的控制系統。通常由消防聯動控制器、模塊、氣體滅火控制器、消防電氣控制裝置、消防設備應急電源、消防應急廣播設備、消防電話、傳輸設備、消防控制室圖形顯示裝置、消防電動裝置、消火栓按鈕等全部或部分設備組成。
4、火災自動報警系統的定義
《GB50116-2013火災自動報警系統設計規范》第2.0.1條款：探測火災早期特征、發出火災報警信號，為人員疏散、防止火災蔓延和啟動自動滅火設備提供提供控制與指示的消防系統。
應急電源的分類
◆《GB/T 29328-2018重要電力用戶供電電源及自備應急電源配置技術規范》
第7.1條款：下列電源可作為自備應急電源：
a)自備電廠；
b)發動機驅動發電機組，包括：柴油發動機發電機組，汽油發動機發電機組，燃氣發動機發電機組；
c)靜態儲能裝置，包括UPS，EPS，蓄電池，超級電容；
d)動態儲能裝置(飛輪儲能裝置)；
e)移動發電設備，包括：裝有電源裝置的專用車輛，小型移動式發電機；
f)其它新型電源裝置。
應急電源的設置
◆《GB50052-2009供配電系統設計規范》
第3.0.3條款：一級負荷中特別重要的負荷供電，應符合下列要求：除應由雙重電源供電外，尚應增設應急電源，并嚴禁將其他負荷接入應急供電系統。
◆《SH/T3060-2013石油化工企業供電系統設計規范》
第4.3.2條款：企業內各生產裝置、自備電站和總變(配)電所的一級負荷中特別重要的負荷用電，應分別設置應急電源，相鄰的、在生產上有密切聯系的生產裝置，如特別重要負荷容量適中，宜統一設置應急電源。
第6.8.1條款：電力調度自動化系統及變電所自動化系統應配置不間斷電源裝置(UPS)。
◆《HG/T20664-1999化工企業供電設計技術規定》
第4.3.1條款：有特殊供電要求的負荷必須由應急電源供電。
第4.1.5條款：化工企業中有特殊供電要求的負荷，通常有以下幾種類型：
1)安全停車自動程序控制裝置(儀表、繼電器、程控器等)及其執行機構(某些進料閥、排料閥、排空閥等)，以及配套的處理設施；
2)設備內有不能排放的爆炸危險物料，若其會發生局部聚合大量放熱反應時，為避免危險后果所需的攪拌設施和中止劑投放設施或冷卻水專用供應設備；
3)爆炸危險物料使用的大型壓縮機組的安全軸封及正壓通風系統等的電氣設備；
4)中斷供電時，現場處理事故、搶救及撤離人員所必需的事故照明、通信系統、火災報警設備、消防系統的用電負荷等；
5)化工工藝控制的DCS、電氣微機保護、監控、管理系統的用電負荷。
◆《SH/T3038-2017石油化工裝置電力設計規范》
第4.1.3條文說明：一級負荷中特別重要負荷通常有下列幾種類型：
a)當供電中斷時，為確保安全停車的自動程序控制裝置及其執行機構和配套裝置，如生產裝置的DCS、PLC、重要儀表、自動裝置和微機綜合自動化系統、電氣操作電源、關鍵物料進出及排放閥等；
b)當生產裝置供電中斷時，為防止反應爆炸的應急措施(如攪拌和冷卻水供應系統)；
c)大型關鍵機組在運行或停電后的惰性過程中，保證不使設備發生損壞的應急措施，如潤滑油泵、盤車電機等；
d)在生產裝置中為確保安全生產、處理事故、搶救撤離人員所設置的應急照明。
◆《煤制天然氣裝置設計安全規范》征求意見稿
第9.1.4條款：生產裝置的DCS、PLC、重要儀表、事故照明、氣體探測等用電負荷為一級負荷中特別重要負荷，應提供事故應急電源。
第10.4.1條款：基本控制系統(DCS)、安全儀表系統(SIS)分別采用不間斷電源(UPS)供電。
第10.4.2條款：現場儀表由控制系統提供不間斷電源。
◆《HG/T20509-2014儀表供電設計規范》
第3.2.3條款：儀表負荷屬于一級負荷中特別重要的負荷時，應采用UPS。
第5.3.1條款：在下列情況下，儀表電源應采用UPS：
1)采用DCS、FCS、SIS的生產裝置；
2)CCS；
3)參與聯鎖和過程控制的在線分析儀；
4)可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統。
第5.3.5條款：重要的化工裝置，測量和控制儀表的供電宜采用雙路的UPS供電。
◆《GB/T50493-2019石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計標準》
第3.0.9條款：可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統的氣體探測器、報警控制單元、現場警報器等的供電負荷，應按一級用電負荷中特別重要的負荷考慮，宜采用UPS電源裝置供電。
◆《HG/T20570.12-1995火炬系統設置》
第2.0.1.4條款：集液系統要設一臺排液泵，泵一般為離心式，與事故電源相連。
◆《SH3009-2013石油化工可燃性氣體排放系統設計規范》
第9.4.2條款：點火器應配備不間斷電源。
◆《GB50116-2013火災自動報警系統設計規范》
第10.1.1條款：火災自動報警系統應設置交流電源和蓄電池備用電源。
第10.1.2條款：火災自動報警系統的交流電源應采用消防電源，備用電源可采用火災報警控制器和消防聯動控制器自帶的蓄電池電源或消防設備應急電源。當備用電源采用消防設備應急電源時，火災報警控制器和消防聯動控制器應采用單獨的供電回路，并應保證在系統處于最大負載狀態下不影響火災報警控制器和消防聯動控制器的正常工作。
第10.1.3條款：消防控制室圖形顯示裝置、消防通信設備等的電源，宜由UPS電源裝置或消防設備應急電源供電。
◆《10CX504 消防設備電源監控系統》
第5.1條款：消防設備電源監控系統主機安裝在消防控制室，主機內置DC24V電源裝置，主機專用電源由消防電源提供AC220V，在各區域根據消防設備的性質和用途設置監控模塊，負責監視相應區域消防設備的電源信息。
◆《GB50160-2008(2018版)石油化工企業設計防火標準》
第8.3.8條款：消防水泵的主泵應采用電動泵，備用泵應采用柴油機泵，且應按100%備用能力設置，柴油機的油料儲備量應能滿足機組連續運轉6h的要求。
◆《GB51428-2021煤化工工程設計防火標準》
第9.3.5條款：消防水泵的主泵應采用電動泵,備用泵應采用柴油機消防泵,且備用泵應按100%供水能力設置。
第9.3.6條款：當全廠消防給水系統供水壓力不能滿足粉煤氣化、油煤漿制備等高層廠房內消防系統最不利點消防設備的供水壓力時，應設置區域消防給水增壓泵，消防給水增壓泵的主泵應采用電動泵，備用泵應采用柴油機泵，且備用泵應按100%供水能力設置。
◆《GB51283-2020精細化工企業工程設計防火標準》
第9.3.7條款：消防泵的供電應符合下列規定：
1 不需設置消防備用泵的消防泵，可按一個動力源設置；
2 室外消防設計水量大于25L/s的廠房(倉庫)、儲罐區等應按兩個動力源設置；
3 設有自動噴水滅火系統或固定泡沫滅火系統的消防泵，應按兩個獨立動力源設置：一級負荷供電或備用泵宜采用柴油機泵。
◆《SH/T3219-2022石油化工消防泵站設計規范》
第5.1.6條款：消防主用泵和備用泵的配置應滿足現行國家及行業相關標準和規范的要求，宜采用電動泵為消防主泵，柴油機泵為備用泵。
◆《SH/T3197-2017焦爐煤氣制甲醇工程技術規范》
第10.1.5條款：消防水主泵應采用電機驅動，備用泵應采用柴油機驅動或應急電源驅動。
◆《GB6245-2006消防泵》
第9.9.1.1條款：柴油消防泵應配備兩套蓄電池組，并能實現自動切換。
◆《GB50151-2021泡沫滅火系統技術標準》
第7.1.3條款：固定式系統動力源和泡沫消防水泵的設置應符合下列規定：
1 石油化工園區、大中型石化企業與煤化工企業、石油儲備庫，應采用一級供電負荷電機拖動的泡沫消防水泵做主用泵，采用柴油機拖動的泡沫消防水泵做備用泵；
2 其他石化企業與煤化工企業、特級和一級石油庫及油品站場,應采用電機拖動的泡沫消防水泵做主用泵，采用柴油機拖動的泡沫消防水泵做備用泵；
3 二級、三級石油庫和油品站場，可采用電機拖動的泡沫消防水泵做主用泵，采用柴油機拖動的泡沫消防水泵做備用泵，也可采用柴油機拖動的泡沫消防水泵做主用泵和備用泵；
6 四級及以下獨立石油庫與油品站場、防護面積小于200m2的單個非重要防護區設置的泡沫系統，可采用由二級供電負荷電機拖動的泡沫消防水泵供水，也可采用由柴油機拖動的泡沫消防水泵供水。
第3.3.3條款：泡沫液泵的動力源應符合下列規定：
1 在本標準第7.1.3條第1款~第3款規定的條件下，當泡沫滅火系統與消防冷卻水系統合用一組消防給水泵時，主用泡沫液泵的動力源宜采用電動機，備用泡沫液泵的動力源應采用水輪機；當泡沫滅火系統與消防冷卻水系統的消防給水泵分開設置時，主用與備用泡沫液泵的動力源應為水輪機或一組泵采用電動機、另一組泵采用水輪機；
2 其他條件下，當泡沫滅火系統需設置備用泡沫液泵時，主用與備用泡沫液泵可全部采用一級供電負荷電動機拖動。
◆《HG/T20698-2009化工采暖通風與空氣調節設計規范》
第7.2.6條款：設在爆炸危險場所的自動分析器室，當分析儀表及其他電氣設備不能滿足相應的防爆要求時，應設正壓通風。位于1區的自動分析器室通風機等動力設備應接事故電源。
◆《GB51309-2018消防應急照明和疏散指示系統技術標準》
第3.3.1條款：燈具的電源應由主電源和蓄電池電源組成，且蓄電池電源的供電方式分為集中電源供電方式和燈具自帶蓄電池供電方式。
◆《TSG T7001-2023 電梯監督檢驗和定期檢驗規則》
第A1.2.3.11 (1)條款：轎廂內的緊急報警裝置采用由應急電源供電的雙向對講系統與救援服務持續聯系；如果電梯行程大于 30m 或者轎廂內與進行緊急操作處之間無法直接對話，則在轎廂內和進行緊急操作處還設置由應急電源供電的雙向對講系統或者類似裝置。
◆《GB55037-2022建筑防火通用規范》
第10.1.1條款：建筑高度大于150m的工業與民用建筑的消防用電應按特級負荷供電。
◆《HG/T30033-2017氟化氫生產安全技術規范》
第5.2.7.3.2條款：尾氣風機應配備應急電源。尾氣風機設置備機，一開一備，定期切換。
◆《AQ3059-2023化工企業液化烴儲罐區安全管理規范》
第A.5條款：液化烴儲罐可采用消防水直接注水或借用工藝泵或設置專用注水泵的間接注水的方案。當確定借用工藝泵注水方案時，該泵應同時滿足注水操作負荷的需要，并配有應急電源。
◆《GB19041-2024光氣及光氣化產品生產安全規范》
第5.6.2條款：光氣及光氣化產品生產裝置的供電屬于一級負荷,應由雙重電源供電。其中緊急停車系統、光氣破壞系統、過程控制系統等應為一級負荷中特別重要的負荷,除由雙重電源供電外,還應增設應急電源。應急電源可是獨立于正常電源的發電機組,供電網中獨立于正常電源的專用的饋電線路,蓄電池或干電池。發電機組自啟動時間不應大于15s。
綜合以上規范，以下設備設施需設置應急電源或動力源：
1、電氣設備設施：
1)電氣微機保護裝置；
2)電力調度自動化系統及變電所自動化系統；
3)其它判定為一級負荷特別重要負荷的電氣設備設施。
2、儀表設備設施：
1)化工工藝控制的監控；
2)當供電中斷時，為確保安全停車的自動控制裝置及其執行機構和配套裝置，如生產裝置的DCS、PLC、CCS、FCS、SIS、重要儀表、自動裝置和微機綜合自動化系統、電氣操作電源、關鍵物料進出及排放閥等；
3)參與聯鎖和過程控制的在線分析儀；
4)可燃和有毒氣體檢測報警系統；
5)重要的化工裝置的測量和控制儀表；
6)位于爆炸危險區域1區并且設置正壓通風保護的自動分析器室通風機；
7)其它判定為一級負荷特別重要負荷的儀表設備設施。
3、消防設備設施：
1)火災自動報警系統；
2)消防聯動控制系統；
3)消防設備電源監控系統；
4)石油化工、煤化工消防水泵備用泵應采用柴油機泵；
5)煤化工企業區域消防給水增壓泵備用泵應采用柴油機泵；
6)精細化工設有自動噴水滅火系統或固定泡沫滅火系統的消防水泵應按兩個獨立動力源設置：一級負荷供電或備用泵宜采用柴油機泵；
7)石油化工園區、石化企業、煤化工企業、特級/一級/二級/三級石油庫及油品站場，泡沫消防水泵備用泵應為柴油機泵；
8)石油化工園區、石化企業、煤化工企業、特級/一級/二級/三級石油庫及油品站場，泡沫液泵備用泵應為水輪機泵；
9)柴油機泵需配置兩套蓄電池；
10)消防應急照明和疏散指示系統；
11)電梯轎廂內的緊急報警裝置；
12)建筑高度大于150m的工業與民用建筑的消防用電；
13)其它判定為一級負荷特別重要負荷的消防設備設施。
4、生產工藝設備設施：
1)大型關鍵機組潤滑油泵、安全軸封、盤車電機、正壓通風系統等；
2)火炬系統凝液泵、點火器；
3)防止斷電后設備內物料發生局部聚合/反應的攪拌設施、中止劑投放設施或冷卻水專用供應設備等；
4)液化烴儲罐的注水泵；
5)氟化氫生產企業尾氣風機；
6)光氣生產企業緊急停車系統、光氣破壞系統、過程控制系統；
7)其它判定為一級負荷特別重要負荷的生產工藝設備設施。
應急電源現場問題及風險
部分企業在開展PSSR(開車前安全審查)、安全技術診斷及安全檢查過程中發現，企業應急電源存在以下問題：
1、未按規范要求設計應急電源；
2、應急電源未處于自動啟動狀態；
3、柴油發電機設計、維護不符合要求。
應急電源現場問題舉例
問題1：某企業事故火炬、氨火炬、含氨氫火炬系統的點火器沒有設計應急電源。
圖1 點火器控制箱現場圖
違反《SH3009-2013石油化工可燃性氣體排放系統設計規范》第9.4.2條款要求。
當出現全廠雙重電源同時斷電，工藝生產裝置停車，大量工藝氣泄放至火炬氣管網時，若火炬長明燈熄滅，點火器無法提供點火功能，可燃氣體就會直接排放到大氣中，形成可燃氣體云，一旦遇到點火源，就可能引發爆炸等嚴重安全事故。
以上問題背后的原因：企業與火炬點火器制造廠家簽署的采購協議明確了由買方配置點火器UPS電源，但企業專業技術人員未按照采購協議、設計規范要求配置。
問題2：某企業主火炬分液罐凝液泵未設置應急電源。
圖2 主火炬分液罐凝液泵現場圖
違反了《HG/T20570.12-1995火炬系統設置》第2.0.1.4條款要求。
當出現全廠雙重電源同時斷電，工藝生產裝置停車，大量工藝氣泄放至火炬管網，主火炬分液罐內液位上漲較快，此時若主火炬凝液泵無法開啟，造成主火炬系統形成液封，導致火炬氣無法進入火炬頭燃燒。
問題3：某企業汽輪機盤車裝置未配置應急電源。
圖3 汽輪機盤車電機現場圖
違反《SH/T3038-2017石油化工裝置電力設計規范》第4.1.3條款的要求。
汽輪機盤車裝置用于汽輪機在啟動時，帶動轉子低速旋轉以便使轉子均勻加熱；或在停機后盤動轉子旋轉，保持轉子均勻冷卻，減小轉子變形的可能。汽輪機停機后，轉子溫度530℃，轉子的下部比上部冷卻快，如果不進行盤車，會使上下缸產生溫差，使轉子產生熱變形。當出現全廠雙重電源同時斷電時，全廠緊急停車，無法投用盤車器；工段操作人員處置崗位的異常工況調節，使用人工一直對汽輪機進行盤車，增加人員勞動強度。
問題4：某企業柴油機消防水泵控制器處于關機狀態。
圖4 柴油機消防泵控制器現場圖
《GB 50974-2014 消防給水及消火栓系統技術規范》
第11.0.1條款：消防水泵控制柜在平時應使消防水泵處于自動啟泵狀態；
第13.1.4條款：以備用電源切換方式或備用泵切換啟動消防水泵時，消防水泵應分別在1min或2min內投入；
第5.1.8條款：柴油機消防水泵的蓄電池應保證消防水泵隨時自動啟泵的要求。
通過以上規范，我們可以看出柴油機消防水泵日常應處于自動啟泵狀態。
當工廠出現事故，主電源切斷時，消防水主泵無法投入運行；若柴油機消防水泵控制器處于關鎖狀態，柴油機消防泵無法及時投用，導致消防管網壓力下降，無法保證噴淋、消火栓、事故應急等的正常供水要求，嚴重時會導致事故擴大。
問題5：某企業柴油發電機柴油油箱油位極低。
圖5 柴油發電機油箱現場圖
柴油發電機作為企業一級負荷特別重要負荷中的應急電源，在雙重電源中斷供電時，應急供電保證生產安全停車、消防事故處置。若柴油箱油位未維持一定的高度，不能保證生產停車過程中的供電時間，可能在生產安全停車、消防事故處置過程中，導致事故擴大、次生事故發生。
問題6：某企業柴油發電機排氣管道未設置阻火器，排氣管通至污水處理池頂部氣相密閉空間。
圖6 柴油發電機排氣管道現場圖
《SDEP-SPT-EE2008-2008 柴油發電機組技術規定》第4.3.7.4條款：排氣點處應安裝消音器和阻火器，并有防止雨水和砂子進入的設施。
柴油發電機排氣管引入污水處理池氣相密閉空間。當柴油發電機啟動運行時，熾熱火星顆粒通過排煙管道進入污水池氣相密閉空間，引燃/爆可燃氣體。
問題7：某企業柴油油箱與柴油發電機共同設置在一個房間內，柴油油箱通氣口未設置帶阻火器的呼吸閥并引出室外。
圖7 柴油發電機現場圖
《GB55037-2022建筑防火通用規范》第4.1.5條款：建筑內單間儲油間的燃油儲存量不應大于1m3。油箱的通氣管設置應滿足防火要求，油箱的下部應設置防止油品流散的設施。儲油間應采用耐火極限不低于3.00h的防火隔墻與發電機間分隔。
《GB50016-2014(2018年版)建筑設計防火規范》第5.4.15條款：儲油間的油箱應密閉且應設置通向室外的通氣管，通氣管應設置帶阻火器的呼吸閥，油箱的下部應設置防止油品流散的設施。
柴油在儲存過程中會有一定程度的揮發，柴油揮發產生的油氣在相對封閉的房間內積聚，如果油氣濃度達到爆炸極限，遇到發電機產生的電火花、高溫表面或者靜電放電等點火源，就會發生爆炸。
原因分析及建議措施
此應急電源現場問題背后的原因：企業專業技術人員對應急電源設置規范不清楚，在原始設計時未進行審查、把關；企業對應急電源管理不嚴格，未形成各類應急電源檢查、測試、維護管理程序。
希望通過以上問題的分析，能夠引起設計院、企業專業技術人員對應急電源的重視，按照規范要求配置應急電源，開展應急電源的過程安全管理，避免企業在斷電的情況下出現次生事故。
作者：趙斌
