建筑供配電設(shè)計中應(yīng)急電源 EPS 應(yīng)用探討
伴隨建筑物的高度不斷攀升，大型耗電設(shè)備在建筑物內(nèi)的使用也日漸增多，包括電梯、大型照明、消防及供水系統(tǒng)等等。耗電設(shè)備的增多使得建筑供配電逐漸的傾向于一級、二級負(fù)荷設(shè)計。電梯、供水、照明等等直接影響到人們的工作與生活（比如醫(yī)院應(yīng)急用電問題等），這類用電負(fù)荷是必須要保障的。建筑供配電的設(shè)計考慮到建筑供電用戶眾多、消防安全極高、電負(fù)荷大等特點，必須具有高的可靠性、連續(xù)性、安全性及經(jīng)濟(jì)性。正確的在建筑供配電中合理使用應(yīng)急電源能保障供電的穩(wěn)定性和不間斷性。
應(yīng)急電源EPS工作原理
UPS是一種含有儲能裝置的不間斷電源。EPS電源為緊急供給類電源，是UPS的一種變型衍生產(chǎn)品，以解決應(yīng)急與事故照明、消防設(shè)施等一級負(fù)荷供電設(shè)備為主要目標(biāo)，是建筑供配電設(shè)計中保障應(yīng)急照明和消防安全的重要環(huán)節(jié)。
EPS工作原理：在主電供應(yīng)正常，主電輸入流經(jīng)輸出切換裝置給負(fù)荷供電，供電的同時流過的主電通過充電器可以對蓄電池充電；當(dāng)主電斷電或者是電壓超出供電范圍，控制器立即響應(yīng)自行啟動逆變器，切換裝置將供電狀態(tài)立即切換到逆變器供電，為負(fù)荷設(shè)備提供應(yīng)急供電；當(dāng)供電恢復(fù)，應(yīng)急電源EPS立即停止供電。
UPS不間斷電源與EPS應(yīng)急電源既有共通點又存在著一些差異。同樣都是為了保障建筑供配電的穩(wěn)定、不間斷運行。差別如表1：
通過上表不難看出，EPS采用了UPS電路成熟的逆變技術(shù)，兩者都具備在主電故障時繼續(xù)向負(fù)載提供交流電源的功能。
UPS切換時間很短（＜10毫秒），EPS則在4秒之內(nèi)。UPS對工作環(huán)境要求高，旨在保證供電暢通與供電品質(zhì)；EPS可以適應(yīng)各種環(huán)境，無需在室內(nèi)便可工作，旨在防范重大事故。EPS較為傾向于保障應(yīng)急照明、消防電梯、滅火消防泵等重要的一級、二級負(fù)荷。EPS應(yīng)急電源尤其在意外斷電、超壓時投入使用，使用效率高于UPS電源，價格較低、比UPS使用年限久，節(jié)電并相對噪音較低；而UPS電源在一些特點場所（絕對不允許斷電的狀況如實時計算機(jī)數(shù)據(jù)處理搜集裝置）應(yīng)用更廣且更為必要。
EPS種類
EPS應(yīng)急電源在建筑供配電設(shè)計中主要按照所帶負(fù)載來分類，常見分類為三類：
應(yīng)急照明EPS、電感性負(fù)載（如電梯、排煙風(fēng)機(jī)、卷簾門與泵）與混合供電三相系列EPS、變頻EPS（給電動機(jī)供電）。
建筑供配電的EPS應(yīng)用
1、應(yīng)急與事故照明類的照明型EPS
作為應(yīng)急或事故照明的備用電源一般以單相為主，主要為應(yīng)急照明場合提供集中供電，常應(yīng)用在娛樂場所、辦公場所等。應(yīng)急或事故照明EPS對持續(xù)工作時長與切換工作時間必須滿足：
1、普通應(yīng)急照明的區(qū)域EPS供電中斷時間小于5秒；高風(fēng)險區(qū)與關(guān)鍵區(qū)的EPS供電中斷時間應(yīng)小于0.25秒。
2、EPS必須配有充足的電池組，以便在主電供電中斷時，維持60分鐘以上連續(xù)的緊急照明使用。
3、優(yōu)先啟用主電供電，主電的電壓在一定范圍（187～242V）內(nèi)，逆變器處于休眠狀態(tài)。
4、EPS中蓄電池的最大充電T（時間）≤24小時，最大連續(xù)過充電（I電流）≤0.05C5A。
除了以上提到的應(yīng)急照明EPS基本應(yīng)用要求，還需依據(jù)實際使用的應(yīng)急照明燈具的種類來合理選配EPS的輸出功率。對于普通的應(yīng)急照明燈具的有功功率用P（kW）來表示和標(biāo)注，而EPS逆變器的輸出功率是采用視在功率S（kVA）來標(biāo)注的(功率因素滯后cos=0.8)，因此最終確定的EPS選用滿載輸出功率應(yīng)為：S=P/0.8。對于高壓氣體的應(yīng)急照明燈則宜選用小于二十毫秒切換時間的EPS。這是因為如果對高壓氣體燈的供電時間中斷超過20mS時，就有可能致使氣體燈內(nèi)的放電電弧熄滅或中斷，重新點燃可能需要長達(dá)數(shù)分鐘。
2、電感性與混合負(fù)載EPS應(yīng)用
混合型負(fù)載類EPS一般適用于負(fù)載性質(zhì)較復(fù)雜的場所，以三相電源設(shè)計居多，混合型負(fù)荷的EPS要求工作切換時間小于十二毫秒。電感性與混合負(fù)載類EPS常應(yīng)用于高層建筑、大型賓館、醫(yī)院、大型商場等。
電動機(jī)在啟動瞬間時的電流會對輸出功率造成沖擊，對于電感性機(jī)電負(fù)載的EPS或混合負(fù)載供電時EPS輸出功率PEPS輸出應(yīng)大于等于負(fù)荷總計算功率P，且應(yīng)滿足最大的電動機(jī)(或電動機(jī)組)啟動需要。變頻啟動時，EPS輸出功率PEPS輸出≥P；星三角形啟動時，P啟動容量≥3P；當(dāng)電動機(jī)直接啟動時，所需啟動容量P直接啟動容量≥5P。η為總負(fù)荷的綜合效率，一般取0.85。
3、電機(jī)專用的變頻起動類EPS
變頻起動類EPS大量應(yīng)用于大功率電動機(jī)的負(fù)載，實際應(yīng)用在電梯、消防水泵等重要場所?？杀苊庖螂姍C(jī)起動過程中的大電流沖擊而損壞設(shè)備。與其他EPS不同之處是此類EPS一般只有單路輸出。當(dāng)輸入端的三相供電正常時，經(jīng)整流后給逆變器提供直流電對電池組充電；當(dāng)三相輸入斷電或異常時，立即響應(yīng)為電池組給變頻器提供直流電作為維持應(yīng)急供電電源。
當(dāng)需要電機(jī)負(fù)載工作時，送給變頻器啟動信號(運行信號、遠(yuǎn)程控制信號等)，變頻器會立即輸出。從0～50Hz變頻，供給電動機(jī)進(jìn)行變頻起動，當(dāng)其頻率到達(dá)50Hz后保持正常運行。
結(jié)束語
EPS應(yīng)急電源在建筑供配電中的應(yīng)用成為一種不可少的趨勢，作為一種應(yīng)急電源裝置，EPS電源具有性能穩(wěn)定、無噪音、節(jié)能、自身無火災(zāi)隱患、經(jīng)濟(jì)耐用、易于適應(yīng)環(huán)境等優(yōu)點，滿足了消防應(yīng)急設(shè)備供配電布置的要求，實現(xiàn)消防聯(lián)動與計算機(jī)監(jiān)控，為應(yīng)急設(shè)備和場所的供電提供了堅實的保障。
應(yīng)急電源EPS工作原理
UPS是一種含有儲能裝置的不間斷電源。EPS電源為緊急供給類電源，是UPS的一種變型衍生產(chǎn)品，以解決應(yīng)急與事故照明、消防設(shè)施等一級負(fù)荷供電設(shè)備為主要目標(biāo)，是建筑供配電設(shè)計中保障應(yīng)急照明和消防安全的重要環(huán)節(jié)。
EPS工作原理：在主電供應(yīng)正常，主電輸入流經(jīng)輸出切換裝置給負(fù)荷供電，供電的同時流過的主電通過充電器可以對蓄電池充電；當(dāng)主電斷電或者是電壓超出供電范圍，控制器立即響應(yīng)自行啟動逆變器，切換裝置將供電狀態(tài)立即切換到逆變器供電，為負(fù)荷設(shè)備提供應(yīng)急供電；當(dāng)供電恢復(fù)，應(yīng)急電源EPS立即停止供電。
UPS不間斷電源與EPS應(yīng)急電源既有共通點又存在著一些差異。同樣都是為了保障建筑供配電的穩(wěn)定、不間斷運行。差別如表1：
通過上表不難看出，EPS采用了UPS電路成熟的逆變技術(shù)，兩者都具備在主電故障時繼續(xù)向負(fù)載提供交流電源的功能。
UPS切換時間很短（＜10毫秒），EPS則在4秒之內(nèi)。UPS對工作環(huán)境要求高，旨在保證供電暢通與供電品質(zhì)；EPS可以適應(yīng)各種環(huán)境，無需在室內(nèi)便可工作，旨在防范重大事故。EPS較為傾向于保障應(yīng)急照明、消防電梯、滅火消防泵等重要的一級、二級負(fù)荷。EPS應(yīng)急電源尤其在意外斷電、超壓時投入使用，使用效率高于UPS電源，價格較低、比UPS使用年限久，節(jié)電并相對噪音較低；而UPS電源在一些特點場所（絕對不允許斷電的狀況如實時計算機(jī)數(shù)據(jù)處理搜集裝置）應(yīng)用更廣且更為必要。
EPS種類
EPS應(yīng)急電源在建筑供配電設(shè)計中主要按照所帶負(fù)載來分類，常見分類為三類：
應(yīng)急照明EPS、電感性負(fù)載（如電梯、排煙風(fēng)機(jī)、卷簾門與泵）與混合供電三相系列EPS、變頻EPS（給電動機(jī)供電）。
建筑供配電的EPS應(yīng)用
1、應(yīng)急與事故照明類的照明型EPS
作為應(yīng)急或事故照明的備用電源一般以單相為主，主要為應(yīng)急照明場合提供集中供電，常應(yīng)用在娛樂場所、辦公場所等。應(yīng)急或事故照明EPS對持續(xù)工作時長與切換工作時間必須滿足：
1、普通應(yīng)急照明的區(qū)域EPS供電中斷時間小于5秒；高風(fēng)險區(qū)與關(guān)鍵區(qū)的EPS供電中斷時間應(yīng)小于0.25秒。
2、EPS必須配有充足的電池組，以便在主電供電中斷時，維持60分鐘以上連續(xù)的緊急照明使用。
3、優(yōu)先啟用主電供電，主電的電壓在一定范圍（187～242V）內(nèi)，逆變器處于休眠狀態(tài)。
4、EPS中蓄電池的最大充電T（時間）≤24小時，最大連續(xù)過充電（I電流）≤0.05C5A。
除了以上提到的應(yīng)急照明EPS基本應(yīng)用要求，還需依據(jù)實際使用的應(yīng)急照明燈具的種類來合理選配EPS的輸出功率。對于普通的應(yīng)急照明燈具的有功功率用P（kW）來表示和標(biāo)注，而EPS逆變器的輸出功率是采用視在功率S（kVA）來標(biāo)注的(功率因素滯后cos=0.8)，因此最終確定的EPS選用滿載輸出功率應(yīng)為：S=P/0.8。對于高壓氣體的應(yīng)急照明燈則宜選用小于二十毫秒切換時間的EPS。這是因為如果對高壓氣體燈的供電時間中斷超過20mS時，就有可能致使氣體燈內(nèi)的放電電弧熄滅或中斷，重新點燃可能需要長達(dá)數(shù)分鐘。
2、電感性與混合負(fù)載EPS應(yīng)用
混合型負(fù)載類EPS一般適用于負(fù)載性質(zhì)較復(fù)雜的場所，以三相電源設(shè)計居多，混合型負(fù)荷的EPS要求工作切換時間小于十二毫秒。電感性與混合負(fù)載類EPS常應(yīng)用于高層建筑、大型賓館、醫(yī)院、大型商場等。
電動機(jī)在啟動瞬間時的電流會對輸出功率造成沖擊，對于電感性機(jī)電負(fù)載的EPS或混合負(fù)載供電時EPS輸出功率PEPS輸出應(yīng)大于等于負(fù)荷總計算功率P，且應(yīng)滿足最大的電動機(jī)(或電動機(jī)組)啟動需要。變頻啟動時，EPS輸出功率PEPS輸出≥P；星三角形啟動時，P啟動容量≥3P；當(dāng)電動機(jī)直接啟動時，所需啟動容量P直接啟動容量≥5P。η為總負(fù)荷的綜合效率，一般取0.85。
3、電機(jī)專用的變頻起動類EPS
變頻起動類EPS大量應(yīng)用于大功率電動機(jī)的負(fù)載，實際應(yīng)用在電梯、消防水泵等重要場所?？杀苊庖螂姍C(jī)起動過程中的大電流沖擊而損壞設(shè)備。與其他EPS不同之處是此類EPS一般只有單路輸出。當(dāng)輸入端的三相供電正常時，經(jīng)整流后給逆變器提供直流電對電池組充電；當(dāng)三相輸入斷電或異常時，立即響應(yīng)為電池組給變頻器提供直流電作為維持應(yīng)急供電電源。
當(dāng)需要電機(jī)負(fù)載工作時，送給變頻器啟動信號(運行信號、遠(yuǎn)程控制信號等)，變頻器會立即輸出。從0～50Hz變頻，供給電動機(jī)進(jìn)行變頻起動，當(dāng)其頻率到達(dá)50Hz后保持正常運行。
結(jié)束語
EPS應(yīng)急電源在建筑供配電中的應(yīng)用成為一種不可少的趨勢，作為一種應(yīng)急電源裝置，EPS電源具有性能穩(wěn)定、無噪音、節(jié)能、自身無火災(zāi)隱患、經(jīng)濟(jì)耐用、易于適應(yīng)環(huán)境等優(yōu)點，滿足了消防應(yīng)急設(shè)備供配電布置的要求，實現(xiàn)消防聯(lián)動與計算機(jī)監(jiān)控，為應(yīng)急設(shè)備和場所的供電提供了堅實的保障。
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