برق اضطراری چیست و چگونه کار میکند؟
سودا، در این مقاله، به سراغ بررسی سیستم برق اضطراری رفته است. چند سالی است که پیاده سازی سیستم برق اضطراری برای برخی از ساختمان ها ضروری شده و جزو امور مهم در تاسیسات برق ساختمان محسوب شده است.
حال برای اینکه تمام و کمال با سیستم برق اضطراری ساختمان ها آشنا شوید در ادامه همراه ما باشید. در این مقاله تخصصی، به سراغ آموزش برق اضطراری رفته ایم و هر آنچه که در مورد این شاخه از تاسیسات ساختمان مرتبط است، توضیحات کامل داده ایم.
برق اضطراری چیست و چرا پیاده سازی آن ضرورت دارد؟
به احتمال زیاد دیده اید یا شنیدهاید، زمانی که برق ساختمان قطع میشود، بخش هایی از ساختمان مثل آسانسور یا بخش های کنترلی، دارای برق هستند و و سریعا از کار نمیفتند.
برق این بخش ها دقیقا از برق اضطراری تامین میشود. برای مثال پیاده سازی سیستم برق اضطراری در بیمارستان ها، محیط درمانی و برخی از کارخانهها و یا حتی ادارات از ضروریات است. حال اگر بخواهیم تعریفی تخصصی تر داشته باشیم و کمی از مثال عقب گرد کنیم باید بگوییم که، برق اضطراری ساختمان، سیستمی است که برای برقراری تامین برق در شرایط اضطراری یا انقطاع برق مورد استفاده قرار میگیرد.
سیستم برق اضطراری ساختمان، شامل یک مجموعه از تجهیزات، مانند ژنراتورهای برق، باتریهای قابل شارژ، سیمکشها و تابلوهای کنترلی است که به صورت مستقل از شبکه برق عمل میکند و برای اضطراری هایی مانند قطعی برق در صورت بروز زلزله، آتش سوزی، طوفان و… بکار میرود.
این سیستم کمک میکند تا امنیت و سلامتی افراد در محیط ساختمان تامین شود و نیز باعث کاهش خسارتهای احتمالی به تجهیزات و دستگاههای موجود در ساختمان میشود. در مبحث 13 مقررات ملی ساختمان، به این موارد پرداخته شده است.
پیاده سازی برق اضطراری برای چه ساختمان هایی ضروری است؟
مطابق بند ١٣-٤-٤-١ مبحث ١٣ مقررات ملی ایران پیش بینی برق اضطراری در ساختمان های زیر اجباری است:
1.ساختمان های مسکونی با بیش از ٤ طبقه از کف زمین و مجهز به آسانسور
2. ساختمان های عمومی که نوع فعالیت آنها به نحوی است که قطع برق ممکن است خطر یا خسارات جبران ناپذیری بیافریند.
3. ساختمانهای عمومی دارای شرائط بند ١
4. بیمارستانها و مراکز بهداشتی با توجه به نوع فعالیت آنها
5. هر نوع ساختمان یا مجموعه دیگری که به تشخیص مقامات ذیصلاح باید دارای نیروگاه اضطراری باشد.
سیستم برق اضطراری در مراکز درمانی و بیمارستان
برق اضطراری در مراکز درمانی و بیمارستان،ی سیستمی است که برای برقراری تامین برق در شرایط اضطراری و قطعی برق مورد استفاده قرار میگیرد. در بیمارستانها، بخشهای مختلفی وجود دارند که برق اضطراری برای آنها بسیار حیاتی است.
به عنوان مثال بخشهای اورژانس، بخشهای ICU و CCU، سالن عمل و… برق اضطراری در بیمارستانها باید طوری طراحی شده باشد که در هر شرایطی که قطعی برق اتفاق بیفتد، بتواند تامین برق برای تجهیزات پزشکی و لوازم الکترونیکی مورد نیاز بیمارستان را به صورت موثری انجام دهد.
این سیستم معمولا شامل تجهیزاتی مانند ژنراتورهای برق، باتریهای قابل شارژ، سیمکشها و تابلوهای کنترلی است. به دلیل حساسیت بخش های مختلف در بیمارستان، سیستم برق اضطراری باید همیشه در حال آمادگی باشد و تحت نظارت و نگهداری دقیق قرار گیرد.
محصولی مرتبط با سیستم برق اضطراری بیمارستان در سودا موجود است. میتوانید همین حالا نقشه اتوکد این سیستم را دانلود کنید.
لازم به ذکر است که در سودا هر آنچه در مورد اموزش برق اضطراری، آموزش تاسیسات برق ساختمان و… نیز است، میتوانید به طور رایگان یا غیر رایگان دسترسی داشته باشید.
آرشیو کامل از تاسیسات برق ساختمان
NFPA-111 استاندارد ذخیرۀ انرژیهای اضطراری ومنابع نیروی جانشین ویرایش ۲۰۰۵
راهنمای طراحی و اجرای سیستم های برق اضطراری و پشتیبان نشریه شماره 380
حداقل مداراتی که باید دارای برق اضطراری باشند به شرح زیر است:
- آسانسورها
- بوستر پمپ های آتشنشانی و آبرسانی
- سیستم آبگرم در منازل مسکونی
- روشنائی نقاط حساس
عمدتا منبع تامین برق اضطراری دیزل ژنراتورها هستند. به همین دلیل در این مقاله به دیزل ژنراتورها پرداخته میشود.
برآورد قدرت دیزل ژنراتور در سیستم برق اضطرای ساختمان
در براورد قدرت دیزل ژنراتور (دستگاه برق اضطراری) ابتدا به ٣ تعریف زیر باید توجه نمود :
- قدرت کارکرد دائم (Continuous)
- قدرت کارکرد اضطراری (Standby)
- قدرت کارکرد اولیه (Prime)
در کارکرد دائم ژنراتور بار ثابتی را پیوسته تغذیه می کند. امکان اضافه بار دیزل ژنراتور وجود ندارد. این توان، قدرت کارکرد دائم نامیده میشود. قطع بار در فواصل زمانی مشخص و به مدت کوتاه صورت میگیرد.
در کارکرد اضطراری ژنراتور تنها تامین بار را در محدوده زمانی قطع برق اصلی به عهده دارد. در این نوع تغذیه نیز امکان اضافه بار وجود ندارد. میزان بار متغیر و از الگوی زمانی خاصی تبعیت نمی نماید.
در کارکرد اولیه یا پرایم ژنراتور تامین بار را در مواردی به عهده دارد که شبکه برق موجود نیست و دیزل باید به تنهائی بارها را تغذیه کند یا قطع برق زیاد اتفاق می افتد. ویژگی بار در نامنظم بودن آن، هم در زمان استفاده و هم در مقدار توان است. اضافه بار ١٠ درصدی به مدت یک ساعت به ازاء ١٢ ساعت کارکرد معمولی قابل قبول است.
واضح است که توان تحویلی یک دیزل ژنراتور در هر یک از الگوهای فوق متفاوت است. دیزل ژنراتور در کارکرد اضطراری که برای مدت محدودی کار می کند عملکرد بهتری دارد و توان بیشتری را میتواند تحویل دهد.
به ترتیب در کار پرایم و دائم این مقدار کاهش مییابد. به عنوان مثال اگر ژنراتوری در حالت اضطراری ١٠٠٠ کیلووات برق را تامین کند در حالت پرایم ٨٥٠ کیلووات و در حالت کاردائم ٨٠٠ کیلووات برق دهی خواهد داشت. مقادیر کاهش را باید از مشخصات فنی سازنده بدست آورد.
تاثیر ضریب قدرت بار در قدرت تحویلی دیزل ژنراتور
معمولا فرض میشود ضریب قدرت مصارف ژنراتور در 0.8 قرار دارد. در صورت انحراف از این مقدار، قدرت نامی خروجی ژنراتور را باید با توجه به ضرایب زیر تصحیح نمود.
بار موتوری در سیستم برق اضطراری
جریان الکتروموتور هنگام راه اندازی موجب افت ولتاژ شبکه و اختلال کار در بارهای متصل به ژنراتور میشود. در راه اندازی مستقیم (Direct on Line) جریان اولیه به ٦ برابر جریان نامی موتور می رسد. در راه اندازی ستاره-مثلث جریان در حالت ستاره یک سوم جریان نامی خواهد شد. در راه اندازی نرم (افزایش تدریجی ولتاژ) جریان راه اندازی با مجذور میزان کاهش ولتاژ تقلیل می یابد.
برای محاسبه قدرت اکتیو دیزل عامل مهم دیگر، ضریب قدرت الکتروموتور در این شرایط است که به هنگام راه اندازی به حدود 0.4 کاهش می یابد. بنابراین قدرت اکتیو دیزل در حالت راه اندازی مستقیم 2.4=6*0.4 برابر توان الکتروموتور خواهد بود و در راه اندازی ستاره مثلث با توجه به کاهش ولتاژ در حالت ستاره در محدوده توان الکتروموتور قرار میگیرد.
همانطور که پیش از این اشاره شد به هنگام کار ژنراتور در ضریب قدرتی پائین تر از 0.8 توان تحویلی آن کاهش می یابد. با فرض این ضریب کاهش در حدود 0.7 در ضریب قدرت 0.4، قدرت دیزل برای راه اندازی مستقیم 3.4=0.7*0.4*6 برابر قدرت موتور میباشد.
مطابق استاندارد ANSI ژنراتورمی باید قابلیت تحویل 2/52 برابر جریان نامی خود را به مدت ١٠ ثانیه داشته باشد. بنابراین با یک قاعده سرانگشتی در راه اندازی مستقیم ١٥٠ درصد (1/5=2/25 : 3/4) قدرت موتور در برآورد توان دیزل ژنراتور باید منظور گردد.
در راه اندازی ستاره مثلث به این مقدار اضافه توان نیازی نیست و همان قدرت الکتروموتور را میتوان در نظر گرفت. الکتروموتورهائی که با کنتاکتور راه اندازی میشوند، به هنگام قطع برق و ورود دیزل ژنراتور به علت وجود کنتاکتور در حالت قطع قرار داشته و نیازمند فشار شستیهای روشن خواهند بود.
با در نظر گرفتن مدت زمان راه اندازی، با تاخیر در روشن نمودن الکتروموتورها، میزان اضافه توان ژنراتور را در برآورد قدرت آن به ١٥٠ درصد قدرت بزرگترین الکتروموتور به جای ١٥٠ درصد مجموع کلیه الکتروموتورها میتوان محدود نمود.
برای محاسبه افت ولتاژ به هنگام راه اندازی الکتروموتور به راکتانس گذرای موتور و امپدانس کابلهای متصل به آن نیاز داریم.
تاثیر شرایط محیطی در قدرت دیزل ژنراتور
با افزایش ارتفاع از سطح دریا و همینطور افزایش درجه حرارت محیط، توان تحویلی دیزل ژنراتور کاهش می یابد. جدول زیر این تاثیر را روشن میسازد :
مدار شبکه عادی و اضطراری
در ساختمان هائی که تعدادی کنتور اختصاصی و یک کنتور مشاع وجود دارد در صورتی که مدارات اضطراری مشاع در حالت عادی از برق شهر تغذیه میشوند، از آرایش زیر میتوان استفاده نمود :
در مواردی که علاوه بر مصارف مشاع، داخل واحدهائی که دارای کنتور مستقل هستند نیز به برق اضطراری نیاز داریم، استفاده از مدار زیر معمولا پیشنهاد میشود. در حالت وجود برق شهر اینترلاک ها را می بینید.
و در حالت قطع برق شهر و ورود دیزل ژنراتور نیز به ترتیب زیر عمل می شود:
ولی مشکلات از آنجا بروز می کند که تنها شرط عملکرد کلید Change Over برق اضطراری داخل واحدها این است که هر دو کلید بسته یا باز نباشند. پس حالت زیر نیز متصور است :
همانطور که مشاهده میشود، مداراتی که برای برق اضطراری داخل واحدها در نظر گرفته شده اند در حالت برق عادی از کنتور مشاع تغذیه میشوند. این به معنای پرداخت هزینه برق مدارهای فوق الذکر در واحد مسکونی توسط کلیه ساکنین مجتمع مسکونی است.
با اینترلاک های پیچیده تر میتوان این مشکل را حل کرد، ولی تجربه نشان داده است که در هنگام بهره برداری ساختمان، این اینترلاک ها از مدار خارج میشوند. به منظور جلوگیری از چنین سوء استفاده هایی شبکه اصلی برق اضطراری ساختمان باید به ٢ قسمت مطابق شکل زیر تفکیک شود:
راکتانس فوق گذرا در سیستم برق اضطراری
در محاسبات اتصال کوتاه به راکتانس فوق گذرای ژنراتور نیاز داریم که میتوان از جدول زیر برای محاسبه آن استفاده نمود. مقادیر دقیق تر با مراجعه به مشخصات فنی سازنده بدست می آید.
مبحث عدم توازن در بار متصله به ژنراتور در سیستم برق اضطراری
میزان بار تکفازی که یک ژنراتور ٣ فاز میتواند تغذیه کند، مقدار محدودی است. بدین معنا که ژنراتوری فرضا ١٢٥ کیلوولت آمپری اگر ٦٠kV, بار سه فاز داشته باشد، نمیتوان انتظار داشت که بتواند بقیه قدرت خود را به تامین بارهای غیر متعادل بپردازد. سازندگان معتبر منحنی هائی ارائه می دهند که میزان بار تکفاز قابل تحمل برای ژنراتور را مشخص می کند.
مطابق منحنی فوق اگر میزان بار ٣ فاز ژنراتور ٥٠ درصد کل بار مجاز ژنراتور را تشکیل دهد، با انتقال به منحنی این ژنراتور حداکثر ٣٤ درصد بار روی یک فاز را تحمل می کند.
بررسی مبحث تاثیر ضریب قدرت بار
دیزل ژنراتورها برای ضریب قدرت 0.8 طراحی شده اند. به هنگام راه اندازی الکتروموتورها برای مدت زمان کوتاه میتوانند ضریب قدرت های کم را تحمل کنند. در ضریب قدرتهای بالا تر از 0.8 نیز ژنراتور مشکل پیدا میکند و اگر از مقداری بیشتر شود ژنراتور بنحو غیر قابل کنترلی اضافه ولتاژ پیدا میکند و به خود و بارهای متصل به آن صدمه وارد مینماید.
مهمترین عوامل ضریب قدرت بالا، خازن های اصلاح ضریب قدرت و یو پی اس هائی هستند که در بار کم کار می کنند.
ابعاد اتاق دیزل ژنراتور جانمائی یک اتاق دیزل ژنراتور نمونه دیده میشود:
بعضی از سازندگان دیزل ژنراتور برای ابعاد اتاق دیزل ژنراتور مقادیری را پیشنهاد نموده اند که ٢ نمونه آن مشاهده میشود.
مطمئن ترین راه اطلاع از ابعاد واقعی دیزل ژنراتور و احتساب مقادیر معقول فضای سرویس در اطراف آن است. در صورتی که به این مقادیر دسترسی نباشد میتوان از جدول ذیل استفاده نمود. بهتر است برای هر قدرت بدترین حالت (بزرگترین ابعاد) را در نظر گرفت. نام سازندگان دیزل و ژنراتور از جدول حذف شده است.
نکته ای که در انتخاب محل اتاق دیزل ژنراتور باید به آن توجه نمود، تامین هوای تازه و همینطور دفع گرمای حاصل از کار دیزل ژنراتور است
امكان ارتباط رادياتور ديزل نيز با هواي آزاد بايد فراهم شود. در صورتي كه به منظور كاهش صداي ديزل و همينطور جلوگيري از باد،ديواري در جلوي اتاق ايجاد شود، حداقل فاصله آن با ديوار بايد به اندازه ارتفاع دريچه هواي خروجي روي ديوار باشد. اگر اين فاصله 3برابرميزان فوق در نظر گرفته شود نتيجه بهتري حاصل مي گردد.
در مواردی که دیزل ژنراتور در طبقات زیرزمین نصب میشود، توجه به دفع هوای گرم رادیاتور بسیار ضروری است.
در صورت نصب دیزل ژنراتور در بام علاوه بر ملاحظه صدای ناشی از آن، باید به تقویت سازه به منظور تحمل بار استاتیکی و دینامیکی ناشی از حرکت آن توجه نمود. نکته ای که معمولا در نصب روی بام به آن توجه نمیشود، امکانات انتقال سوخت به ارتفاع است.
مبحث ١٣ مقررات ملی ساختمان در مورد نیروگاههای برق اضطراری ملاحظاتی دارد که به آنها اشاره میشود :
- فونداسیون دیزلها مستقل از پی ساختمان و مجهز به لرزه گیرهای مناسب باشد.
- صدا خفه کن مناسب با محل نصب انتخاب شود.
- دودکش یا دودکشهای نیروگاه باید از لبه بام ساختمان محل استقرار آن بلندتر باشد.
- جرثقیل سرویس در نظر گرفته شود.
نمونه ای از شالوده
برق اضطراری ups چیست؟
UPS به معنای “نوپا” یا “منبع تغذیه بدون وقفه” است و به دستگاهی گفته میشود که برای حفظ تامین برق در شرایطی که برق اصلی قطع شده استفاده میشود. UPS ها معمولا برای حفظ تغذیه برق لوازم الکترونیکی حساس مانند رایانه، سرور و دستگاههای شبکه استفاده میشوند.
در برخی موارد، UPS ها به عنوان بخشی از سیستم برق اضطراری نیز استفاده میشوند. در این حالت، UPS برای تامین برق در شرایطی که برق اصلی قطع شده، به کمک باتریهای قابل شارژ کار میکند. این باعث میشود که لوازم الکترونیکی مانند کامپیوتر، سرور و دستگاههای شبکه، حتی در شرایطی که برق اصلی قطع شده است، همچنان به صورت مستمر و بدون وقفه کار کنند.
بیشتر UPS ها دارای سه قسمت اصلی هستند: یک ترانسفورماتور برق، یک باتری و یک مدار کنترلی. در شرایطی که برق اصلی قطع میشود، ترانسفورماتور برق به کمک باتریهای قابل شارژ برق تولید میکند و مدار کنترلی باعث میشود که تحویل برق به لوازم الکترونیکی به صورت بدون وقفه انجام شود. برق ups به عنوان دستگاه برق اضطراری خانگی نیز به کار گرفته میشود.
برق اضطراری آسانسور چیست
امروزه استفاده از برق اضطراری در آسانسورها اهمیت زیادی یافته است. این امر به دلیل افزایش استفاده از آسانسورها در انواع ساختمانهای مختلف از جمله تجاری، مسکونی و تفریحی است. وقتی که برق شهری قطع میشود، آسانسورها نمیتوانند حرکت کنند و موجب حبس شدن افراد در آسانسور میشوند. اما با استفاده از برق اضطراری، آسانسور به طور آرام به نزدیکترین طبقه حرکت کرده و پس از باز شدن درب، افراد به راحتی میتوانند خارج شوند.
علاوه بر این، برق اضطراری به آسانسور کمک میکند تا در صورت قطعی برق، بتواند مانند روال عادی خود ادامه دهد. همچنین، با استفاده از برق اضطراری، آسانسور میتواند به طور خودکار و پس از گذشت ۱۰ ثانیه، سیستمهای ایمنی مانند روشنایی و اعلام حریق را فعال کرده و حفاظت بیشتری را برای افراد فراهم کند. به این سبب اجرای صحیح تاسیسات برقی ساختمانها یا همان مبحث 13 حائز اهمیت است.
نحوه انتخاب یک سیستم برق اضطراری مناسب برای ساختمان
برای انتخاب سیستم برق اضطراری برای ساختمان، اول باید نیازهای برق مصرفی وسایل خانگی را تعیین کنید. سپس، توان مورد نیاز برای این وسایل را محاسبه کرده و بر اساس آن، منبع تغذیه مناسب مانند اینورتر یا ژنراتور را انتخاب کنید. برای تامین برق وسایل مصرف بالا در صورت نیاز میتوانید از ژنراتور اینورتر استفاده کنید.
اگر نیاز به تأمین برق برای تجهیزات حساسی مانند تلویزیون دارید، بهتر است از یک UPS استفاده کنید که جریان خروجی آن پایدار باشد و دستگاه را نسوزاند و آسیبی نرساند.
موقع خرید اینورتر، به شکل موج ولتاژ خروجی آن توجه کنید، زیرا شکل موج سینوسی مناسبترین گزینه برای استفاده از برق شهری است. همچنین، مطمئن شوید که اینورتر از نوع سینوسی است، و برای بررسی شکل موج ولتاژ از اسیلوسکوپ استفاده کنید.
دستهبندی منابع تغذیه اضطراری:
1. منابع ذخیرهکننده (باتریها):
منابع ذخیرهکننده شامل باتریهایی هستند که ظرفیت ذخیرهسازی انرژی الکتریکی را دارند و برای تأمین برق در هنگام قطعی برق شبکه استفاده میشوند.
باتریها بر اساس واحد انرژی الکتریکی (KWH) و ولتاژ مورد نیاز سیستم مورد نظر انتخاب میشوند.
مزیت منابع ذخیرهکننده:
مزیت اصلی منابع ذخیرهکننده، توانایی فوری آماده بکار بودن باتریها بدون نیاز به فرآیندهای پیچیده است.
معایب منابع ذخیرهکننده:
عیب منابع ذخیرهکننده، کمبود دوام در تأمین انرژی برای مدت طولانی است و به عنوان منابع دائمی مورد استفاده قرار نمیگیرند.
2. منابع تولیدکننده (ژنراتورها):
منابع تولیدکننده شامل ژنراتورهایی هستند که انرژی غیرالکتریکی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند، معمولاً با استفاده از موتورهای دیزل.
این منابع به دلیل طولانی بودن زمان آمادهسازی برای اتصال به مصرفکننده پس از قطعی برق اصلی، مناسب برای مصرفکنندگانی هستند که خاموش و روشن شدن آنها صدمهای نمیزند.
مزیت منابع تولیدکننده:
مزیت اصلی منابع تولیدکننده، طولانی بودن زمان برقدهی و متوقف شدن تنها در صورت اتمام سوخت یا وجود مشکل فنی است.
با نصب نرمافزارها و سختافزارهای مکمل، میتوان زمان آمادهسازی ژنراتورها را به حداقل کاهش داد.
دورههای آموزشی مبحث 13 مرتبط با برق اضطراری
دوره جامع آموزش مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان
آموزش فشرده مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان
سحن آخر در مورد آموزش برق اضطراری
در این پست تخصصی با موضوع مهم سیستم برق اضطراری ساختمانها آشنا شدید و با هم به موضوعاتی همچون بار موتور، مدار شبکه عادی و اضطراری، ژنراتور و… پرداختیم حال اگر سوالی در این باره دارید میتوانید در زیر کامنت کنید، مهندسین مجموعه سودا در اولین فرصت پاسخگوی سوال شما هستند. همچنین برای یادگیری مباحث تخصصی تاسیسات ساختمان میتوانید در دوره های سودا شرکت کنید و یا مجموعه ویدیوهای آموزشی دانلود کنید. آرشیو کامل آموزش تاسیسات برق ساختمان، در دسترس شماست.
مطالب مربوط به طراحی تاسیسات برقی، فصل به فصل
فصل اول: محاسبات و سایزینگ کابل برق
فصل دوم: مفهوم و جدول ضریب همزمانی
فصل سوم: تجهیزات تابلویی تابلو برق
فصل چهارم: برقگیر چیست؟ + محاسبه تعداد برقگیر در ساختمان
فصل پنجم: برق اضطراری چیست؟
فصل ششم : محاسبات روشنایی داخلی
فصل هشتم:نحوه محاسبه تابلو برق خازن
فصل نهم: تاسیسات برقی استخر
فصل دهم: هماهنگی حفاظت های الکتریکی
فصل یازدهم: محاسبات تابلو کنتور برق
فصل دوازدهم: ترانسفورماتور چیست؟
فصل سیزدهم: بررسی الکتروموتور آسنکرون
فصل چهاردهم: محاسبات سیستم اعلام حریق
فصل پانزدهم:محاسبات آنتن مرکزی
فصل شانزدهم: محاسبات سیستم صوتی و بلندگو
فصل هفدهم:محاسبات دوربین مدار بسته
فصل هجدهم: شبکه کامپیوتر