摘要:EPS是近幾年才迅猛發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，但目前EPS已經(jīng)被廣泛應用于建筑電氣領(lǐng)域了。EPS(EmergencypowerSupply)，它主要由輸入輸出單元、充電器、電池組、逆變器、監(jiān)控器、輸出切換裝置等部分組成。

　　關(guān)鍵詞:應急電源裝置(EPS);

　　一、前言

　　現(xiàn)在隨著社會信息化、現(xiàn)代化，自動化的的發(fā)展，突然的斷電必然會給人們正常的生活秩序和學習帶來影響，尤其是對于生產(chǎn)、生活中特別重要的負荷，一旦中斷供電，將會造成重大的經(jīng)濟損失。因此，對供電可靠性就提出了越高的要求。盡管目前城市電網(wǎng)采用并網(wǎng)供電、電網(wǎng)設施也更加先進，可靠性已大大提高，但意外的斷電也在所難免，所以僅僅靠城市電網(wǎng)還遠遠不夠，必須具備應急供電系統(tǒng)。相對于傳統(tǒng)應急電源中的柴油發(fā)電機與UPS來說，EPS是近幾年才迅猛發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，但目前EPS已經(jīng)被廣泛應用于建筑電氣領(lǐng)域了。

　　在2008版《民用建筑設計規(guī)范》中3.3.4及6.2節(jié)均對于EPS作為應急電源做出了明確要求。如：

　　3.3.4根據(jù)允許中斷供電的時間，可分別選擇下列應急電源：

　　1.快速自動啟動的應急發(fā)電機組，適合于允許中斷供電時間為15~30s的供電;

　　2.帶有自動投入裝置的獨立于正常電源的專用電源的專用饋電線路，適用于允許中斷供電時間大于電源切換時間的供電;

　　3.不間斷電源裝置(UPS),適用于要求連續(xù)供電或允許中斷供電時間為毫秒級的供電;

　　4.應急電源裝置(EPS),適合于允許中斷供電時間為毫秒級的應急照明供電。

　　二、EPS與UPS的比較

　　EPS(EmergencypowerSupply)，它主要由輸入輸出單元、充電器、電池組、逆變器、監(jiān)控器、輸出切換裝置等部分組成。相比于發(fā)展成熟的UPS(uninterruptiblepowersupply)而言，有相同之處，也有不同之處。其相同點在于都采用蓄電池組，都具備在市電故障(中斷)情況下繼續(xù)向負載提供交流電源的功能，均采用了IGBT逆變技術(shù)。不同點是：UPS除了提供不間斷供電外，還兼?zhèn)涓纳剖须娖焚|(zhì)的功能，可以實現(xiàn)對負載的穩(wěn)頻、穩(wěn)壓供電，且在由市電供電轉(zhuǎn)換到蓄電池供電時，其轉(zhuǎn)換時間要求很短(0～10ms)。而EPS則主要解決市電故障時的應急供電問題，轉(zhuǎn)換時間相對較寬(0～4s);UPS主要是為IT行業(yè)設備提供用電保障，以維護信息傳輸暢通為主要目的，EPS則適用面更廣，以防止斷電帶來重大人員傷亡的事故為主要目的�？梢孕蜗蟮乇扔鳎琔PS以“救數(shù)據(jù)”為主，而EPS以“救人”為主。一般EPS功率較大，機內(nèi)的逆變器處于備用狀態(tài)，因而可以簡單地理解為：EPS就是大功率后備式UPS。EPS與UPS的比較詳見下表。

　　

 

　　三、EPS的工作原理

　　EPS的工作原理框圖下圖所示:

　　

 

　　(1)當市電正常時，由市電經(jīng)過互投裝置給重要負載供電，同時進行市電檢測及蓄電池充電管理,然后再由電池組向逆變器提供直流能源。充電器是一個僅需向蓄電池組提供相當于10%蓄電池組容量(Ah)的充電電流的小功率直流電源,它并不具備直接向逆變器提供直流電源的能力。市電經(jīng)由EPS的交流旁路和轉(zhuǎn)換開關(guān)所組成的供電系統(tǒng)向用戶的各種應急負載供電。與此同時,在EPS的邏輯控制板的調(diào)控下,逆變器停止工作處于自動關(guān)機狀態(tài)。在此條件下,用戶負載實際使用的電源是來自電網(wǎng)的市電,因此,EPS應急電源也是通常說的一直工作在睡眠狀態(tài),可以有效的達到節(jié)能的效果。

　　(2)當市電供電中斷或市電電壓超限(±15%或±20%額定輸入電壓)時,互投裝置將立即投切至逆變器供電，在電池組所提供的直流能源的支持下,此時,用戶負載所使用的電源是通過EPS的逆變器轉(zhuǎn)換的交流電源,而不是來自市電。

　　(3)當市電電壓恢復正常工作時，EPS的控制中心發(fā)出信號對逆變器執(zhí)行自動關(guān)機操作,同時還通過它的轉(zhuǎn)換開關(guān)執(zhí)行從逆變器供電向交流旁路供電的切換操作。此后,EPS在經(jīng)交流旁路供電通路向負載提供市電的同時,還通過充電器向電池組充電。

　　四、EPS的切換時間

　　1.2008版《民用建筑設計規(guī)范》中6.2.2對于EPS的切換時間做出了明確要求：

　　6.2.2.4EPS的蓄電池初裝容量應保證備用時間不小于90min。

　　6.2.2.5EPS裝置的切換時間應滿足下列要求：

　　(1)用作安全照明電源裝置時，不應大于0.25S。

　　(2)用作疏散照明電源裝置時，不應大于5S。

　　(3)用作備用照明電源裝置時不應大于5S;金融、商業(yè)交易場所不應大于1.5S。

　　2.高壓氣體放電燈(HID燈)是公共建筑中高大空間及特殊場所廣泛使用的燈具，如體育館、展覽館、機場、地下鐵路、公路隧道等場所。由于HID燈的共同特點是斷電后再點燃必須等待燈具冷卻后才可以實現(xiàn)，因此，對于HID燈的供電中斷時間不能超過20ms時,否則就有可能致使氣體燈中的放電電弧“熄滅或中斷”。一旦發(fā)生放電電弧中斷現(xiàn)象,即使馬上恢復供電也可能導致長達數(shù)分鐘的燈具熄滅現(xiàn)象發(fā)生，而這對于大型體育館和演出場地的照明系統(tǒng)來說,是不允許出現(xiàn)這種故障的。

　　當應急照明燈具為高壓氣體燈時,宜選用切換時間小于20ms的EPS產(chǎn)品.

　　五、EPS的分類

　　目前市場上的EPS品牌眾多，大家在設計上所采用的控制方式和控制手段不盡相同，但針對所帶負載的種類大致可以歸納為以下三種：

　　第一類是用于應急照明和事故照明的照明負載。EPS的輸入為一路或兩路電源(單相或三相),輸出為單相。當輸入電源正常時，市電一路通過轉(zhuǎn)換裝置輸出給日常照明，另一路通過充電器給電池組充電，當控制器檢測到市電中斷或異常(偏低或偏高)時，向逆變器發(fā)出啟動信號，并控制互投轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)至逆變器輸出。當然，對于EPS的接法不同，還可以把EPS當作二路電源、三路電源使用。

　　第二類是除可用于應急照明、事故照明之外，還有應用于消防電梯、卷簾門、排氣風機、水泵等電感性負載或兼而有之的混合性負載供電的三相系列EPS。輸入為一路或兩路三相電源，輸出為三相。

　　第三類是直接給電動機供電的變頻系列EPS。適應于高層建筑的電梯、中央空調(diào)、消防水泵等電機負載。輸入為一路或兩路三相電源，輸出為三相。

　　六、選擇EPS容量計算

　　在市電供電正常時,EPS是通過它的交流旁路向負載供電.原則上,它可以帶具有各種不同功率因數(shù)的負載.然而.在市電供電中斷或市電電壓或頻率超限時,則是有EPS中的逆變器來供電的.在此條件下,EPS的帶載能力不僅需要考慮逆變器在不同功率因數(shù)值負載時的降額度輸出特性。EPS作為應急照明系統(tǒng)備用電源時的選擇應根據(jù)照明燈具的不同來選配EPS的輸出功率。常用照明燈具的EPS選配參見下表：

　　照明負載 功率因數(shù)(COSφ) 1kW負載配EPS容量

　　白熾燈 1 1kW

　　電子鎮(zhèn)流器熒光燈 0.9 1.1kW

　　電感鎮(zhèn)流器熒光燈 0.65~0.75 1.5kW

　　金鹵燈 kW

　　選配EPS容量的計算方法：

　　1.照明型EPS容量選擇

　　(1)當應急照明燈具負載為白熾燈時：

　　EPS容量(kW)=白熾燈功率的總和(kW)x1倍。

　　(2)當應急照明燈具負載為電子鎮(zhèn)流器熒光燈時：

　　EPS容量(kW)=含電子鎮(zhèn)流器功率的熒光燈功率總和(kW)x1.1倍。

　　(3)當應急照明燈具負載為電感鎮(zhèn)流器熒光燈時：

　　EPS容量(kW)=含電子鎮(zhèn)流器功率的熒光燈功率總和(kW)x1.5倍。

　　(4)當應急照明燈具負載為金鹵燈時：

　　EPS容量(kW)=金鹵燈功率總和(kW)x2倍。

　　2.三相混合型負載用EPS容量選擇

　　對于電機負載而言,因用戶所選的機型及工作方式的不同,它的啟動電流可能高達5~10倍額定工作電流.為確保電機及EPS本身的安全運行。對這部分電機負載而言,不僅要求所選的EPS輸出功率不僅與所帶電動機臺數(shù)有關(guān)，還與電動機啟動方式、是否同時啟動等條件有關(guān)，EPS容量的計算方法如下：

　　(1)當EPS帶多臺電動機且都同時啟動時：

　　EPS容量(kW)=帶變頻啟動電動機功率的總和(kW)+帶軟啟動電動機功率總和x2.5倍+帶星三角啟動電動機功率總和x3倍+直接啟動電動機功率總和x5倍。

　　(2)當EPS帶多臺電動機且分別單臺啟動時(不是同時啟動)：

　　EPS容量(kW)=各個電動機功率總和，但必須滿足以下條件：

　　•上述電動機中直接啟動的最大單臺電動機功率是EPS容量的1/7.

　　•星三角啟動的最大的單臺電動機功率是EPS容量的1/4.

　　•軟啟動的最大的單臺電動機功率是EPS容量的1/3.

　　•變頻啟動的最大的單臺電動機功率不大于EPS的容量

　　•如果不滿足上述條件，則應按照上述條件中最大數(shù)調(diào)整EPS的容量，電動機啟動時的順序應為直接啟動的在先，其次是帶星三角的啟動，帶軟啟動的再啟動，最好是帶變頻啟動的啟動。

　　(3)當用三相系列EPS帶混合負載時：

　　EPS容量(kW)=所有負載功率總和，但必須滿足以下條件，若不滿足，則按其中最大的容量來確定EPS容量：

　　•負載中直接同時啟動的電動機功率之和是EPS容量的1/7.

　　•負載中星三角同時啟動的電動機功率之和是EPS容量的1/4.

　　•負載中有軟啟動同時啟動的電動機功率之和是EPS容量的1/3.

　　•負載中有變頻啟動同時啟動的電動機功率之和不大于EPS的容量。

　　•同時啟動的電動機

　　3.動力變頻型的EPS容量選擇：

　　EPS容量(kW)=所帶電動機功率的總和。

　　七.EPS的發(fā)展趨勢

　　盡管EPS是迅猛迅速，越來越被人們重視，但在使用中也出現(xiàn)了一些問題，如對于氣體放電燈的斷電熄滅后要等其冷卻后才能重新點亮的切換時間問題;又如對于當負載為感性沖擊負載必須加大容量，造成資源浪費、加大投資等等的問題。不過，問題的出現(xiàn)也為EPS的帶來了新的發(fā)展方向，許多新產(chǎn)品應運而生，如HEPS、在線式EPS等在解決0ms切換上邁出了前進腳步。通過對負載啟動的順序、時間進行控制，來解決啟動沖擊電流和加大選型容量的問題。

　　我相信，隨著社會進步和技術(shù)發(fā)展，EPS以其特有的優(yōu)越性將被更多人們認識并采用，并為整個社會的供電安全提供更有力的保障。

　　參考文獻

　　(1)《民用建筑設計規(guī)范》JGJ16-2008

　　(2)《應急電源用的EPS和UPS》李成章

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