ＥＰＳ應(yīng)急電源的原理及應(yīng)用方案分析

1 EPS應(yīng)急電源工作原理 
   
  在網(wǎng)電正常時(shí)，應(yīng)急電源向負(fù)載轉(zhuǎn)送網(wǎng)電，同時(shí)進(jìn)行蓄電池充電管理，逆變單元不工作；接到消防信號(hào)，將網(wǎng)電或應(yīng)急電(網(wǎng)電故障時(shí))強(qiáng)制送至負(fù)荷末端；網(wǎng)電發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為應(yīng)急供電。網(wǎng)電恢復(fù)或消防信號(hào)解除，應(yīng)急電源恢復(fù)網(wǎng)電工作狀態(tài)。 
  EPS應(yīng)急電源主要采用SPWM(交流脈寬調(diào)制)技術(shù)，系統(tǒng)主要包括整流充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置等部分，其中逆變器是核心。整流器的作用是將交流電變成直流電，實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池及向逆變器模塊供電；逆變器的作用則是將直流電變換成交流電，供給負(fù)載設(shè)備穩(wěn)定持續(xù)的電力；互投裝置保證負(fù)載在市電及逆變器輸出間的順利切換；系統(tǒng)控制器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以發(fā)出告警信號(hào)，同時(shí)可通過串行口與計(jì)算機(jī)或Modem連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)供電系統(tǒng)的微機(jī)監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控。 
  一般由電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)為EPS應(yīng)急電源供電及由EPS電源轉(zhuǎn)為電網(wǎng)供電的切換時(shí)間不大于0.1秒－0.2秒。在電網(wǎng)供電正常時(shí)，EPS應(yīng)急電源處于充電飽和狀態(tài)(進(jìn)人浮充電狀態(tài))，耗電小于標(biāo)稱容量的0.1％。 
   
  2 EPS應(yīng)急電源的分類 
   
  (1)按照輸出方式劃分可分為：直流輸出型、交直流混合輸出型和交流輸出型。 
  (2)按照運(yùn)行方式劃分可分為：冷后備式、熱后備式、在線式。 
  (3)按照負(fù)載特性劃分可分為：應(yīng)急照明電源和(消防)設(shè)備應(yīng)急電源。 
   
  3 EPS應(yīng)急電源的特點(diǎn) 
   
  EPS消防應(yīng)急電源，具有一定的先進(jìn)性和實(shí)用性，它可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)監(jiān)控和處理，對(duì)消防應(yīng)急照明、卷簾門、消防電梯、水泵、排煙風(fēng)機(jī)等消防設(shè)施實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。此類產(chǎn)品多為高層建筑、機(jī)場(chǎng)、電信網(wǎng)絡(luò)機(jī)房、醫(yī)院、重要場(chǎng)館等工程采用。具有以下特點(diǎn)： 
  (1)電網(wǎng)有電時(shí)處于靜態(tài)，無噪音，小于60dB，不需排煙、防震處理。 
  (2)自動(dòng)切換，可實(shí)現(xiàn)無人值守。電網(wǎng)與EPS電源相互切換時(shí)間為0.1s-0.25s。 
  (3)帶載能力強(qiáng)，EPS適合電感性、電容性及綜合性負(fù)載的設(shè)備，如消防電梯、水泵、風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明等。 
  (4)使用可靠，在重要場(chǎng)合可以采用雙機(jī)熱備方式，確保事故和火災(zāi)情況下供電可靠，主機(jī)壽命可達(dá)20a以上，電池5a-10a以上。 
  (5)適應(yīng)惡劣環(huán)境，可放置于地下室或配電室，可以緊應(yīng)急負(fù)載使用場(chǎng)所就地設(shè)置，減少供電線路。 
  (6)對(duì)于某些功率較大的用電設(shè)施，如：消防水泵、風(fēng)機(jī)，EPS可直接與電機(jī)相聯(lián)變頻啟動(dòng)后，再進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。 
  (7)應(yīng)急備用時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)型為60min(有延時(shí)接口)。 
   
  4 EPS應(yīng)急電源與同類產(chǎn)品的比較 
   
  4.1 EPS供電方案與自帶蓄電池?zé)艟叻桨副容^ 
  由于自帶蓄電池?zé)艟叻浅７稚ⅲ话愎步ㄖ飪?nèi)少則幾百個(gè)點(diǎn)，多的可達(dá)幾千個(gè)點(diǎn)，而眾多的自帶蓄電池?zé)艟哂植辉试S同時(shí)進(jìn)行充放電維護(hù)，必須逐個(gè)進(jìn)行維護(hù)(同時(shí)維護(hù)可能造成應(yīng)急照明系統(tǒng)癱瘓)。燈具廠家要求的每個(gè)月需要進(jìn)行充放電維護(hù)，以每盞燈具維護(hù)用時(shí)3小時(shí)－6小時(shí)計(jì)算，在現(xiàn)實(shí)中幾乎無法實(shí)現(xiàn)。即使實(shí)現(xiàn)也耗費(fèi)了大量的人力財(cái)力。這就成為EPS與自帶蓄電池?zé)艟弑容^的最大優(yōu)勢(shì)。正因?yàn)榫邆湟陨现T多優(yōu)勢(shì)，短短幾年時(shí)間里，EPS在應(yīng)急照明領(lǐng)域已占據(jù)很大市場(chǎng)份額。 4.2 EPS應(yīng)急電源與UPS電源的區(qū)別及比較 
  UPS為不間斷電源(UninterrupTIble Power System)的英文縮寫，其注重的是供電參數(shù)中的“不間斷”。實(shí)現(xiàn)方式為整流一逆變?cè)诰€運(yùn)行，蓄電池與逆變器直流母線無斷點(diǎn)，從而保證了輸出電源的連續(xù)性。其工作原理為當(dāng)網(wǎng)電正常時(shí)，將網(wǎng)電整流為直流，為逆變器供電，逆變器在線長(zhǎng)期運(yùn)行為負(fù)載提供電源，當(dāng)網(wǎng)電故障時(shí)，雖然網(wǎng)電整流的直流電源消失，但蓄電池仍然繼續(xù)為逆變器供電。在UPS的工作過程中，在線運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)不間斷供電的方式，也是產(chǎn)生問題的原由。目前整流環(huán)節(jié)、逆變環(huán)節(jié)的損耗一般10％－15％，而UPS在線運(yùn)行，這部分損耗以熱量的形式散發(fā)出去。而EPS為后備運(yùn)行或熱后備運(yùn)行，電池滿電狀態(tài)幾乎沒有損耗。而工作原理、應(yīng)用場(chǎng)合的區(qū)別表明UPS無法替換EPS，尤其不能替換應(yīng)用于消防照明、動(dòng)力領(lǐng)域(UPS在線運(yùn)行本身就是火災(zāi)事故隱患)。 
  綜上所述，EPS與UPS在經(jīng)典理論領(lǐng)域有一定聯(lián)系，但要解決的問題不同，實(shí)現(xiàn)方式不同，不存在技術(shù)先進(jìn)性的差異，更不存在誰先進(jìn)誰落后的問題。二者如同可以相切，卻不可能同心的兩個(gè)圓。大多數(shù)情況，二者不具備相互替換性。 
   
  4.3 EPS供電方案與發(fā)電機(jī)組供電方案比較 
  隨著對(duì)EPS的深入使用，動(dòng)力型應(yīng)急電源將會(huì)具有很大的市場(chǎng)潛力。終端型動(dòng)力專用應(yīng)急電源控制柜目前獲得了國(guó)家專利，該專利將應(yīng)急供電、動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)、動(dòng)力設(shè)備控制有機(jī)結(jié)合，在不增加EPS部件的情況下，解決了有限電源無法啟動(dòng)動(dòng)力設(shè)備的難題，實(shí)現(xiàn)了EPS接電動(dòng)機(jī)類負(fù)載1:1容量啟動(dòng)。這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得節(jié)能、環(huán)保這一世界性主題在動(dòng)力設(shè)備應(yīng)急供電領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足發(fā)展。 
   
  5 EPS應(yīng)急電源的應(yīng)用領(lǐng)域 
   
  (1)EPS應(yīng)急電源系統(tǒng)一般的備用供電時(shí)間為30min-120min(增加供電時(shí)間須增加蓄電池容量，同時(shí)也增加體積、增加造價(jià))，因此，應(yīng)強(qiáng)調(diào)EPS是一種應(yīng)急電源產(chǎn)品，不是長(zhǎng)時(shí)間性質(zhì)的備用電源，它只用于當(dāng)正常電源故障時(shí)，維持重要負(fù)載的供電可靠性，保證重要負(fù)荷在一段時(shí)間內(nèi)或規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)供電的連續(xù)性。所以，對(duì)正常電源供電可靠性較差的場(chǎng)所，EPS應(yīng)急電源不能用作常用設(shè)備的備用電源。而應(yīng)選用柴油發(fā)電機(jī)組或UPS作為備用電源。由此可見，EPS最適合用于消防用電設(shè)備的備用電源。 
  (2)允許中斷供電時(shí)間為毫秒級(jí)的設(shè)備如計(jì)算機(jī)、程控交換機(jī)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、精密電子儀器等不可選用EPS作為備用電源，而應(yīng)選用UPS電源。 
  (3)當(dāng)一級(jí)負(fù)荷容量不大僅為照明或電話站負(fù)荷，又難于從電力系統(tǒng)或臨近單位取得第二低壓電源，且要求連續(xù)供電時(shí)間低于時(shí)，可設(shè)EPS作為應(yīng)急備用電源。 
  (4)一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷允許中斷時(shí)間大于0.2S時(shí)，可設(shè)EPS作為應(yīng)急電源。 
  (5)分散的小容量一、二級(jí)消防負(fù)荷，如消防水泵、防排煙風(fēng)機(jī)、應(yīng)急照明等，可采用一路市電加EPS或采用一路電源與設(shè)備自帶的蓄(干)電池(組)在設(shè)備處自動(dòng)切換。 
  (6)由于EPS無排氣、排煙、無噪音、無振動(dòng)、對(duì)環(huán)境無污染，所以對(duì)于有環(huán)保要求而不宜選用柴油發(fā)電機(jī)組的場(chǎng)所。可選用EPS應(yīng)急電源。 
  (7)對(duì)于改造工程，柴油發(fā)電機(jī)組無法設(shè)置的場(chǎng)所，可選用EPS應(yīng)急電源。 
   
  6 EPS應(yīng)急電源的應(yīng)用前景與展望 
   
  對(duì)于當(dāng)今大規(guī)模、高性能的智能建筑物來說，系統(tǒng)供電的連續(xù)性及穩(wěn)定性使得應(yīng)急電源及后備電源技術(shù)不斷推陳出新。EPS系統(tǒng)以其專業(yè)的設(shè)計(jì)為智能大型建筑物在意外故障(供電中斷，緊急搶險(xiǎn))的情況下，仍能保證大型建筑物的整體智能安全系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此會(huì)得到越來越多用戶的青睞。