图一 EPS消防应急电源


随着我国国民经济的飞速发展，大型公共建筑、高层建筑、智能建筑日益增多，国家有关民用建筑的供配电系统设计规范、防火设计规范以及智能建筑设计标准等对建筑物用电设备(或场所)的供电可靠性、合理性、安全性均有严格的规定。根据供电负荷等级的要求，正确选用应急电源是民用建筑供配电系统设计中一项重要的工作， EPS电源作为一种非常重要的应急电源，在供配电设计中起着至关重要的作用。　　


1、应急电源装置EPS电源原理

图二 EPS电源的工作原理


EPS电源允许短时间电源中断的应急电源装置，作为消防应急电源系统，当建筑物发生火灾时，为应急照明及其他重要的一、二级供电负荷提供集中供电。 在正常情况下，由市电提供负载用电，当市电供电中断或市电电压超限(±15%或±20%额定输入电压)时，互投装置将立即投切至逆变器供电，供电时间由蓄电池的容量决定。当市电电压恢复时，恢复为市电供电，同时还通过充电器向电池组充电。


2、EPS电源种类


EPS电源根据所带负载不同可以分为以下三种：
一是主要用于应急照明EPS电源；
二是应用于电梯、卷帘门、排烟风机、水泵等感性负载或兼而有之的混合供电的三相系列EPS电源；
三是直接给电动机供电的变频EPS电源，可方便解决电动机的应急供电及其启动过程中对供电设备的冲击影响。


3、EPS电源特点


EPS电源采用了UPS电源电路成熟的逆变技术，都具备在市电故障时继续向负载提供交流电源的功能。不同之处在于UPS电源始终由逆变器输出供电，以保障电源品质；而EPS电源在市电正常时逆变器处于自动关机状态，此时，市电经由EPS电源的交流旁路和转换开关所组成的供电系统向负载供电。UPS电源主要是为计算机等紧密设备提供用电保障，EPS电源则适用于各个行业。 UPS电源切换时间很短（0~10mS），EPS电源则相对较宽（0～4S）。UPS电源对环境要求较高，EPS电源则要求能适应各种环境。 UPS电源主要以维护信息传输畅通为主要目的，EPS电源以防范重大灾难事故为主要目的。


4、供配电系统设计中的应用


（1）仅作为应急照明系统的备用电源，一般选用上述的第一种EPS电源。为确保应急照明系统能正常运行，根据《消防应急灯具》（GB17945-2000）技术要求中对EPS电源切换时间及持续工作时间等提出如下要求：


①要求负责向普通应急照明灯供电的EPS电源供电中断时间＜5s。但对于高风险工作区及关键工作区的应急照明供电中断时间＜0.25s。
②尽可能利用市电，当市电电压在187～242V的范围内不允许逆变器进入工作状态。
③要求EPS电源配备足够通量的电池组，以便在市电供电中断时，至少可确保应急照明灯工作60min以上。
④EPS电源中蓄电池最大充电时间不大于24小时，最大连续过充电电流不大于0.05C5A。


此外，还需根据所使用的应急照明灯具的种类来选配EPS电源的输出功率：

①普通的应急照明灯具。由于应急照明的功率是用有功功率P（kW）来标注的，而EPS电源逆变器的输出功率是用功率因素cos=0.8(滞后)时的视在功率S（kVA）来标注的， 实际选用EPS电源的满载输出功率应为：S=P/0.8。


②应急照明灯为高压气体灯时，宜选用切换时间小于20mS的EPS电源产品。这是因为如果对高压气体灯的供电时间中断超过20mS时，就有可能致使气体灯内的放电电弧熄灭或中断，重新点燃可能需要长达数分钟。


（2） 对于混合负荷，EPS电源的切换时间宜小于12ms。应首先分别统计电阻性照明负载与电感性机电负载的比例。对于电感性机电负载时要考虑电动机启动时的电流冲击：当EPS电源用于电动机负载或混合负载供电时EPS电源输出功率PE应大于等于负荷总计算功率PΣ，且应满足最大的电动机(或电动机组)启动需要。 当电动机直接启动时，所需启动容量Pq≥5Pm；星三角形启动时，Pq≥3Pm ；变频启动时，PE≥Pm 。所以EPS电源输出功率：


式中PE为EPS电源输出功率，PΣ为负荷总计算功率，Pm为最大的电动机(或电动机组)功率，Pq为最大的电动机(或电动机组)启动容量，ηΣ为总负荷的综合效率，一般取0.85。


①无任何变频、降压启动的电动机，其容量按电机容量的5～10倍计算。
②对于有星/三角降压启动的电动机，容量应按电机容量的3倍计算。
③对于有软启动的电动机，容量应按电机容量的2倍计算。
④对于有变频启动的电动机，容量应按电机容量的1.2～1.4倍计算。


（3）输出切换应采用高可靠的自动切换输出开关（STS），使市电-逆变器能达到快速可靠的转换（转换时间＜10mS）。而双路输入电源互投装置可采用电磁式自动/手动转换开关（ATS），使整个系统的技术指标分配合理化。


（4）根据工程情况可选用大容量EPS电源集中供电，也可选用多台小容量EPS电源分散供电，对特殊负载也可单独供电。EPS电源设备可放置于地下室或总配电室，或分层分区布置在配电间甚至建筑竖井里，也可以紧靠应急负荷使用场所就地设置，减少供电线路。由于EPS电源设备有大量的电池组，所以放置处应通风散热良好或有相应的通风散热措施。


（5） EPS电源装置输出端的中性线(N线)，必须与由接地装置直接引来的接地干线相连接，做重复接地。应急电源EPS电源作为一种可靠应急供电电源，正在越来越广泛的领域得到应用。未来会有更新更加成熟的产品出现，相信在建筑供配电中设计得当，会使我们的工作、生活变得更加安全。
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